CDN 原理简单介绍
1. CDN 概念
实际上
CDN这个概念是在1996年由美国麻省理工学院的一个研究小组为改善互联网的服务质量而提出的。
CDN (全称 Content Delivery Network)，即内容分发网络。
构建在现有网络基础之上的智能虚拟网络，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。
简单来讲，CDN 就是根据用户位置分配最近的资源。
于是，用户在上网的时候不用直接访问源站，而是访问离他“最近的”一个 CDN 节点，术语叫「边缘节点」，其实就是缓存了源站内容的代理服务器。如下图：
2. CDN 原理分析
我们知道，当我们使用域名访问某一个网站时，实际上就是将请求包（以 Http 请求为例）通过网络传输给某台服务器，比如访问“www.baidu.com”时：
- 首先解析出该域名所对应的
IP地址(DNS域名解析)； - 然后将
Http请求包通过网络路由到IP地址所对应的服务器；
我们通常说“服务器的
IP地址”，这其实不太准确，IP地址是和网卡绑定的，一个服务器可以有多个网卡，也就是可能有多个IP地址。
DNS即Domain Name System，是域名解析服务的意思。它在互联网的作用是：把域名转换成为网络可以识别的ip地址。人们习惯记忆域名，但机器间互相只认IP地址，域名与IP地址之间是一一对应的，它们之间的转换工作称为域名解析，域名解析需要由专门的域名解析服务器来完成，整个过程是自动进行的。
我们先来看第一步：域名解析。
2.1 域名解析
解析域名分为两种：
- 将一个域名解析为一个
IP地址； - 将一个域名解析为另外一个域名；
比如，我们在域名服务商购买了一个域名之后，需要去映射一个 IP 地址，可以用 Map 来表示这个关系：{域名：IP}。
同时我们也可以给某个域名取一个别名，比如“www.baidu.com”取一个别名“test.baidu.com”，这种关系也可以用 Map 来表示：{域名：别名}。这里的别名专业一点叫做 CNAME( Canonical Name )。
而域名解析，实际上就是解析出指定域名所对应的 `IP 地址，或者该域名的一个 CNAME。
域名解析是由 DNS 系统来负责的，DNS 服务接受外部请求，从请求里提取域名，
- 如果这个域名对应的是
IP地址，则返回这个IP地址， - 如果这个域名对应的是
CNAME，则继续查找CNAME域名的IP地址，然后将该地址返回给请求发送者。
请求发送者拿到 IP 地址之后，完成真正的请求调用。
实际上 DNS 系统是非常庞大的，这里不去多讲，大家把它当作一个黑盒子，这个盒子的作用就是上文所描述的，这里用一个简单的图来表示一下。
没有 CNAME 的情况：
有 CNAME 的情况：
域名解析时有多种类型的记录，最常用的比如：
A记录：一个域名对应一个IP地址；CNAME：一个域名对应另外一个域名；NS：将子域名指定其他DNS服务器解析；
总结
在没有应用 CDN 时，我们使用域名访问某一个站点时的路径为：
用户提交域名 → 浏览器对域名进行解释 →
DNS解析得到目的主机的IP地址 → 根据IP地址访问发出请求 → 得到请求数据并回复。
应用 CDN 后，DNS 返回的不再是 IP 地址，而是一个 CNAME( Canonical Name ) 别名记录，指向 CDN 的全局负载均衡。
特别注意，CNAME 实际上在域名解析的过程中承担了中间人（或者说代理）的角色，这是 CDN 实现的关键。
而实现 CDN 的关键技术主要有内容存储和分发技术。下面分别做下简单介绍。
2.2 负载均衡系统
由于没有返回 IP 地址，于是本地 DNS 会向负载均衡系统再发送请求 ，则进入到 CDN 的全局负载均衡系统进行智能调度：
- 看用户的
IP地址，查表得知地理位置，找相对最近的边缘节点； - 看用户所在的运营商网络，找相同网络的边缘节点；
- 检查边缘节点的负载情况，找负载较轻的节点；
- 其他，比如节点的“健康状况”、服务能力、带宽、响应时间等；
结合上面的因素，得到最合适的边缘节点，然后把这个节点返回给用户，用户就能够就近访问 CDN 的缓存代理。 整体流程如下图：
2.3 缓存代理
缓存系统是 CDN 的另一个关键组成部分，缓存系统会有选择地缓存那些最常用的那些资源。
其中有两个衡量 CDN 服务质量的指标：
- 命中率：用户访问的资源恰好在缓存系统里，可以直接返回给用户，命中次数与所有访问次数之比；
- 回源率：缓存里没有，必须用代理的方式回源站取，回源次数与所有访问次数之比；
缓存系统也可以划分出层次，分成一级缓存节点和二级缓存节点。
一级缓存配置高一些，直连源站。二级缓存配置低一些，直连用户。 回源的时候二级缓存只找一级缓存，一级缓存没有才回源站，可以有效地减少真正的回源。
现在的商业 CDN 命中率都在 90% 以上，相当于把源站的服务能力放大了 10 倍以上。 也就是 10 次请求，至少 9 次走的都是缓存，相当于不到一次的请求走到源服务器。
3. CDN 优缺点
3.1 优点
实现跨运营商、跨地域的全网覆盖 互联不互通、区域
ISP地域局限、出口带宽受限制等种种因素都造成了网站的区域性无法访问。CDN加速可以覆盖全球的线路，通过和运营商合作，部署IDC资源，在全国骨干节点商，合理部署CDN边缘分发存储节点，充分利用带宽资源，平衡源站流量。保障网站安全
CDN的负载均衡和分布式存储技术，可以加强网站的可靠性，相当无无形中给你的网站添加了一把保护伞，应对绝大部分的互联网攻击事件。防攻击系统也能避免网站遭到恶意攻击。异地备援 当某个服务器发生意外故障时，系统将会调用其他临近的健康服务器节点进行服务，进而提供接近
100%的可靠性，这就让你的网站可以做到永不宕机。为了节约成本 投入使用
CDN加速可以实现网站的全国铺设，不用考虑购买服务器与后续的托管运维，服务器之间镜像同步，也不用为了管理维护技术人员而烦恼，节省了人力、精力和财力。更专注业务本身
CDN加速厂商一般都会提供一站式服务，业务不仅限于CDN，还有配套的云存储、大数据服务、视频云服务等，而且一般会提供7x24运维监控支持，保证网络随时畅通，你可以放心使用。并且将更多的精力投入到发展自身的核心业务之上。
3.2 缺点
- 搭建基础设施，需要更多的费用成本，且实现也非常复杂，是一个庞大的工程。
- 对开发者影响：有时源服务器文件已修改，但是通过浏览器（不清理浏览器缓存）依然看到的是未更新的文件。
避免 CDN 文件缓存的方法：
- 在静态资源
URL链接后加动态参数； CDN后台刷新链接：在后台更新目标URL(CDN服务商提供刷新接口)；- 域名绑定
hosts到源服务器IP，绕过CDN。
4. 题外
其实，CDN 本身就是一种 DNS 劫持，只不过是良性的。 不同于黑客强制 DNS 把域名解析到自己的钓鱼 IP 上，CDN 则是让 DNS 主动配合，把域名解析到临近的服务器上。
劫持通常分为两类：
域名劫持，又称
DNS劫持。 通常是指域名指向到非正常 IP（恶意 IP），该恶意 IP通过反向代理的方式，在能返回网页正常内容的情况，可能插入恶意代码、监听网民访问、劫持敏感信息等操作。通常验证一个域名是否被劫持的方法是PING一个域名，如果发现PING出来的IP不是您的服务器真实IP，则可以确定被劫持了（当然如果使用了知道创宇云安全等安全加速平台，得到的IP为平台IP，并非劫持）。数据劫持。 通常由电信运营商中某些员工等勾结犯罪分子，在公网中进行数据支持，插入，此类情况极隐蔽，不会改变用户域名解析
IP，而是直接数据流经运营商宽带时在网页中挺入内容，此类情况，建议网页启用HTTPS加密，可以解决这一问题（通信是加密的，运营商无法插入恶意内容）。
5. 总结
CDN 目的是为了改善互联网的服务质量，通俗一点说其实就是提高访问速度。
CDN 构建了全国、全球级别的专网，让用户就近访问专网里的边缘节点，降低了传输延迟，实现了网站加速。
通过 CDN 的负载均衡系统，智能调度边缘节点提供服务，相当于 CDN 服务的大脑。 而缓存系统相当于 CDN 的心脏，缓存命中直接返回给用户，否则回源。
服务器上的资源分为两种：静态资源与动态资源。
- 静态资源：这种资源通常是很少变动的，比如图片，视频，
css，javascript等； - 动态资源：这种资源不同用户不同时刻访问通常是不一样的，比如
xhr 请求等；
静态资源通常不涉及到数据库，成本也比较低，而且也能提高用户的访问速度，所以一般 CDN 节点部署的都是静态资源。