CDN是什么一文弄懂

引言

CDN 即内容分发网络（Content Delivery Network），是构建在网络之上的内容分发网络，依靠部署在各地的边缘服务器，通过中心平台的负载均衡、内容分发、调度等功能模块，使用户就近获取所需内容，降低网络拥塞，提高用户访问响应速度和命中率。以下是其详细介绍：

为什么需要CDN？

CDN主要解决以下几种挑战：

1. 减少延迟：通过从靠近用户的服务器提供内容，CDN最小化数据传输时间，从而加快加载速度并改善用户体验。
2. 可扩展性：CDN可以通过将内容分布到多个服务器来处理高流量负载和突发需求，防止网站崩溃和停机。
3. 可靠性：CDN通过减少服务器故障和网络拥堵的风险来提高内容传递的可靠性。它们还提供冗余和故障转移机制，以确保持续可用性。
4. 分布式安全：CDN 通过在多个服务器上分发内容来提供额外的安全层。这有助于缓解分布式拒绝服务 （DDoS） 攻击，因为 CDN 可以在恶意流量到达源服务器之前吸收和缓解恶意流量。
5. 负载均衡：CDN 通常采用负载均衡技术，以在多个服务器之间有效地分配传入流量。这样可以确保没有单个服务器过载，并有助于在流量高峰期间保持最佳性能。

工作原理

那么，整个工作流程是怎样的呢？

1. 假设有这样的一个场景：韩国的用户希望访问托管在美国服务器上的视频网站。

2. 在没有 CDN的情况下，用户的请求需要跨越长距离，导致加载缓慢和缓冲问题。
3. 使用 CDN后，用户就可以从最近的节点获取数据流，大大缩减了数据加载的时长。

4. 客户端：韩国的终端用户设备发送请求访问视频流网站。

5. 路由系统：请求通过负载均衡器分配流量并优化内容传递，被路由到韩国最近的出入口（PoP）或边缘服务器。

6. 代理服务器：韩国 PoP的代理服务器检查请求的视频内容是否在其缓存中。

7. 内容优化工具：如果内容可用，则直接传递给用户，提升性能并减少带宽使用。否则，请求继续下一步。

8. 源服务器：代理服务器从位于美国的源服务器获取请求的视频内容。

9. 负载均衡器：负载均衡器用于在多个源服务器之间分配传入请求，优化资源利用并确保可扩展性。

10. 分发系统：获取的内容随后分发到韩国的代理服务器以及全球其他边缘服务器或PoP。

11. 内容缓存策略：内容在韩国的代理服务器上缓存以供未来请求使用，采用推送或拉取缓存等缓存策略以优化性能并减少延迟。

12. 健康检查：CDN持续监控代理服务器和源服务器的健康状况和可靠性，确保高效的内容传递和容错能力。

13. 管理系统：CDN管理系统控制和监控CDN的运行，包括配置、性能监控和分析，以确保最佳的CDN性能和用户体验。

组成部分

1. 内容路由系统：负责将用户的请求定向到适当的设备上，通常通过负载均衡系统来实现，根据设备的负载情况、网络条件等因素，动态决定将请求路由到哪个设备上。
2. 内容管理系统：承担内容管理的职责，包括内容的注入和发布、分发、审核以及服务等，确保内容能顺利注入和发布到 CDN 系统，并在各个节点上高效分发。
3. Cache 节点网络：用于支持 CDN 的业务，是面向最终用户提供内容的设备，位于全球各地，在网络拓扑中被智能放置，能最有效地传递内容给用户。

主要功能

1. 加速内容传输：把内容缓存到离用户近的服务器，减少数据传输距离和时间，加快网页加载、视频播放等速度，提升用户体验。如电商网站利用 CDN，可让各地用户快速加载商品图片和页面2。
2. 减轻源站压力：大量用户请求由缓存服务器处理，降低源站负载，使源站能专注核心业务处理，提高系统整体稳定性和性能2。
3. 提高内容可用性：即使部分服务器出现故障或网络问题，用户仍可从其他正常的缓存服务器获取内容，保证服务不中断2。
4. 节省带宽成本：通过缓存和合理调度，减少数据在骨干网络上的传输量，降低网站运营者的带宽费用2。
5. 增强安全性：可在一定程度上抵御分布式拒绝服务（DDoS）攻击等安全威胁，通过分散流量，减轻源站受攻击的压力。

数据缓存策略

CDN 主要采用以下 2种数据缓存策略：

1. 推送缓存：源服务器在内容被请求之前主动推送内容到边缘服务器，确保更快的传递给用户。

2. 拉取缓存：边缘服务器在用户请求时实时从源服务器获取内容，减少存储需求并确保内容的新鲜度。

应用场景

1. 网站加速：包括企业官网、新闻网站、博客等，加快页面加载速度，吸引用户停留，提高网站的访问量和用户粘性。
2. 视频播放：在线视频平台、直播平台等，保证视频的流畅播放，减少卡顿和加载时间，提升用户的观看体验。
3. 软件下载：软件应用商店、游戏下载平台等，让用户快速下载软件和游戏资源，提高下载效率。
4. 图片展示：电商平台、图片分享网站等，快速展示图片，使用户能快速浏览商品图片或分享的图片。