大家好，我是樹哥！

對于 CDN 這個東西，相信大家都有耳聞，感覺既陌生但又熟悉。最近深入了解了一下 CDN，這才發(fā)現(xiàn)原來它如此重要！今天就跟大家分享下關(guān)于 CDN 的那些事兒。

瀏覽器的網(wǎng)絡(luò)請求

要理解 CDN 這件事情，我們就得先理解瀏覽器發(fā)出一個請求的過程是怎樣的，其整體過程如下圖所示。

瀏覽器網(wǎng)絡(luò)請求過程

• 用戶在瀏覽器中輸入要訪問的網(wǎng)址域名。
• 瀏覽器向本地 DNS 服務(wù)器請求對域名的解析。
• 如果本地 DNS 服務(wù)器有域名的解析結(jié)果，那么直接響應(yīng)用戶請求，返回該域名對應(yīng)的 IP 地址。
• 如果本地 DNS 服務(wù)器沒有域名的解析結(jié)果，那么則會遞歸地向 DNS 系統(tǒng)請求解析，隨后將該結(jié)果返回給用戶。
• 瀏覽器得到域名解析結(jié)果后，其實也就是域名對應(yīng)的 IP 地址。
• 隨后瀏覽器向服務(wù)器請求內(nèi)容。
• 服務(wù)器將用戶請求內(nèi)容返回給瀏覽器。

通過這么復(fù)雜的步驟，用戶就可以看到頁面內(nèi)容了。但實際上，在第 6、7 這兩步的時候，其中間也經(jīng)過了非常復(fù)雜的過程。為了更清晰地表述，我們可以將這個過程分為 3 個主要節(jié)點，如下圖所示。

服務(wù)器數(shù)據(jù)傳輸過程

網(wǎng)站服務(wù)器通過公網(wǎng)出口，再通過長途骨干網(wǎng)，最后通過用戶的寬帶廣貓到達用戶所在的局域網(wǎng)，最終才到達用戶電腦的瀏覽器。

其中長途骨干網(wǎng)的傳輸是最為耗時的，它需要經(jīng)過網(wǎng)站服務(wù)器所在的機房、骨干網(wǎng)、用戶所在城域網(wǎng)、用戶所在接入網(wǎng)等，其物理傳輸距離非常遙遠。 

在這種情況下，如果傳輸?shù)臄?shù)據(jù)非常多，訪問的用戶特別大，那么就會出現(xiàn)很長的延時，影響用戶體驗。同時，每請求一次數(shù)據(jù)都需要經(jīng)過漫長的數(shù)據(jù)傳輸，對于長途骨干網(wǎng)來說，都是一次負擔(dān)。

剛剛說的這個場景，很形象的一個例子是春節(jié)搶票的場景。當(dāng)我們春節(jié)搶票時，我們都會登陸 12306 網(wǎng)站，網(wǎng)站上肯定有不少圖片資源。這時候可能同時會有 1 個億的人，同時去請求一張一模一樣的圖片。

這時候如果我們都按照上面的過程去請求一次圖片數(shù)據(jù)，那么將會產(chǎn)生 1 億次的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，這對于我們整個國家的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施是個災(zāi)難??！

但事實情況是：12306 貌似也沒有掛掉呀！

那么他們是如何解決這個問題呢？答案就是：CDN！

什么是 CDN ？

其實 CDN 就是內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的意思，其英文全稱為 Content Delivery Network。簡單地說，CDN 可以提前把數(shù)據(jù)存在離用戶最近的數(shù)據(jù)節(jié)點，從而避免長途跋涉經(jīng)過長途骨干網(wǎng)，最終達到減少骨干網(wǎng)負擔(dān)、提高訪問速度的目的。 

按照我們上面的場景，如果沒有 CDN 的話，每次請求都需要從網(wǎng)站服務(wù)器經(jīng)過公網(wǎng)出口、長途骨干網(wǎng)、用戶接入局域網(wǎng)，最終到達瀏覽器。但是當(dāng)有了 CDN 之后，可能就變成了下面這樣：

CDN 緩存服務(wù)器

瀏覽器請求圖片數(shù)據(jù)時，會先去 CDN 緩存服務(wù)器獲取。如果獲取到數(shù)據(jù)，那么就直接返回。否則才會經(jīng)過長途骨干網(wǎng)，最終到達網(wǎng)站服務(wù)器獲取圖片數(shù)據(jù)。那么只要我們提前在 CDN 緩存服務(wù)器上傳圖片，那么我們就可以極大地減少網(wǎng)絡(luò)流量，同時減少網(wǎng)絡(luò)延遲。

從上圖我們可能會覺得：這不就是在長途骨干網(wǎng)和用戶局域網(wǎng)中間，加了一個服務(wù)器嘛。但事實上可并不是這樣，CDN 其實還縮短了請求數(shù)據(jù)的距離。

我們知道用戶所處的位置可能是全國各地，為了盡可能地減少網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)难訒r，一般都會在離用戶較近的地方設(shè)置 CDN 緩存服務(wù)器，例如：在華南、華北、華東、西南設(shè)置一個主 CDN 服務(wù)器，這樣各個地區(qū)的用戶就可以直接請求對應(yīng)的 CDN 服務(wù)器，而不需要來回跑大半個中國，極大地提高了效率！

因此，當(dāng)我們說內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的時候，腦海里應(yīng)該有如下這樣一張圖片：遍布全國各地的 CDN 緩存服務(wù)器，組成了我們的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。每次用戶請求都會到離他最近的 CDN 服務(wù)器請求數(shù)據(jù)，從而極大地提高訪問速度。

CDN 工作原理

到了這里，相信大家都知道 CDN 是什么了。但實際上 CDN 是如何與 DNS 結(jié)合起來的，這里面還是有點復(fù)雜的。加入了 CDN 之后，瀏覽器的網(wǎng)絡(luò)請求就變成如下圖所示的情況。

CDN 基本工作過程

• 瀏覽器發(fā)起圖片 URL 請求，經(jīng)過本地 DNS 解析，會將域名解析權(quán)交給域名 CNAME 指向的 CDN 專用 DNS 服務(wù)器。
• CDN 的 DNS 服務(wù)器將 CDN 的全局負載均衡設(shè)備 IP 地址返回給瀏覽器。
• 瀏覽器向 CDN 全局負載均衡設(shè)備發(fā)起 URL 請求。
• CDN 全局負載均衡設(shè)備根據(jù)用戶 IP 地址，以及用戶請求的 URL，選擇一臺用戶所屬區(qū)域的區(qū)域負載均衡設(shè)備，向其發(fā)起請求。
• 區(qū)域負載均衡設(shè)備會為用戶選擇最合適的 CDN 緩存服務(wù)器（考慮的依據(jù)包括：服務(wù)器負載情況，距離用戶的距離等），并返回給全局負載均衡設(shè)備。
• 全局負載均衡設(shè)備將選中的 CDN 緩存服務(wù)器 IP 地址返回給用戶。
• 用戶向 CDN 緩存服務(wù)器發(fā)起請求，緩存服務(wù)器響應(yīng)用戶請求，最終將用戶所需要偶的內(nèi)容返回給瀏覽器。

使用 CDN 服務(wù)的網(wǎng)站，只需要將域名解析權(quán)交給 CDN 服務(wù)商，接著將需要分發(fā)的內(nèi)容上傳到 CDN，就可以實現(xiàn)內(nèi)容加速了！

總結(jié)

這么看下來，其實 CDN 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，本質(zhì)上就是一大堆遍布在全球各個角落的緩存服務(wù)器。通過與 DNS 的配合，找到最靠近用戶的一臺 CDN 緩存服務(wù)器，然后把數(shù)據(jù)快速地分發(fā)給用戶。

通過 CDN 技術(shù)，我們不僅減少了對于整體骨干網(wǎng)的流量負擔(dān)，還提高了用戶的體驗，真是一舉兩得??！