一分鐘快速理解 CDN 加速原理

一、是什麼

CDN (全稱 Content Delivery Network)，即內容分發網絡

構建在現有網絡基礎之上的智能虛擬網絡，依靠部署在各地的邊緣服務器，通過中心平臺的負載均衡、內容分發、調度等功能模塊，使用戶就近獲取所需內容，降低網絡擁塞，提高用戶訪問響應速度和命中率。CDN 的關鍵技術主要有內容存儲和分發技術

簡單來講，CDN就是根據用戶位置分配最近的資源

於是，用戶在上網的時候不用直接訪問源站，而是訪問離他 “最近的” 一個 CDN 節點，術語叫「邊緣節點」，其實就是緩存了源站內容的代理服務器。如下圖：

二、原理分析

在沒有應用CDN時，我們使用域名訪問某一個站點時的路徑爲

❝

用戶提交域名→瀏覽器對域名進行解釋→DNS 解析得到目的主機的 IP 地址→根據 IP 地址訪問發出請求→得到請求數據並回復

❞

應用CDN後，DNS 返回的不再是 IP 地址，而是一個CNAME(Canonical Name) 別名記錄，指向CDN的全局負載均衡

CNAME實際上在域名解析的過程中承擔了中間人（或者說代理）的角色，這是CDN實現的關鍵

負載均衡系統

由於沒有返回IP地址，於是本地DNS會向負載均衡系統再發送請求  ，則進入到CDN的全局負載均衡系統進行智能調度：

• 看用戶的 IP 地址，查表得知地理位置，找相對最近的邊緣節點

• 看用戶所在的運營商網絡，找相同網絡的邊緣節點

• 檢查邊緣節點的負載情況，找負載較輕的節點

• 其他，比如節點的 “健康狀況”、服務能力、帶寬、響應時間等

結合上面的因素，得到最合適的邊緣節點，然後把這個節點返回給用戶，用戶就能夠就近訪問CDN的緩存代理

整體流程如下圖：

緩存代理

緩存系統是 CDN的另一個關鍵組成部分，緩存系統會有選擇地緩存那些最常用的那些資源

其中有兩個衡量CDN服務質量的指標：

• 命中率：用戶訪問的資源恰好在緩存系統裏，可以直接返回給用戶，命中次數與所有訪問次數之比

• 回源率：緩存裏沒有，必須用代理的方式回源站取，回源次數與所有訪問次數之比

緩存系統也可以劃分出層次，分成一級緩存節點和二級緩存節點。一級緩存配置高一些，直連源站，二級緩存配置低一些，直連用戶

回源的時候二級緩存只找一級緩存，一級緩存沒有才回源站，可以有效地減少真正的回源

現在的商業 CDN命中率都在 90% 以上，相當於把源站的服務能力放大了 10 倍以上

三、總結

CDN 目的是爲了改善互聯網的服務質量，通俗一點說其實就是提高訪問速度

CDN 構建了全國、全球級別的專網，讓用戶就近訪問專網裏的邊緣節點，降低了傳輸延遲，實現了網站加速

通過CDN的負載均衡系統，智能調度邊緣節點提供服務，相當於CDN服務的大腦，而緩存系統相當於CDN的心臟，緩存命中直接返回給用戶，否則回源

參考文獻

• https://zh.wikipedia.org/wiki / 內容傳遞網路

• https://juejin.cn/post/6844903890706661389#heading-5

• https://blog.csdn.net/lxx309707872/article/details/109078783

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