知识总结（18）什么是CDN？CDN是怎么工作的？看完这篇你就明白了
CDN概念
CDN全称叫做“Content Delivery Network”，中文叫内容分发网络 。
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。那么它到底是怎么改善互联网服务质量的呢？
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。
我们先来看第一步：域名解析
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
其实解析思路不难，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 ，相信大家对这个词有点眼熟，它就是这个意思。
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。
而域名解析是由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，这里不去多将，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：
特别注意：在有CNAME的情况下，我们可以发现，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。
CDN原理
首先CDN 是为了改善互联网的服务质量 的**。** 通俗一点说其实就是提高访问速度。
假设百度网站现在只有一台服务器，现在有一个人在上海访问百度，如果该服务器也在上海，那么通常来说访问比较快，如果该服务器在拉萨，那么相对而言访问就比较慢了。那么这个问题的根本原因是网络传输是依赖于网线的，网线越长，那么时间肯定就越久。
那么怎么解决这个问题呢？其实思路很简单，百度在全国各地都部署一模一样的服务器就行了，专业一点叫冗余。
思路很简单，但实现还是比较麻烦的，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ftl，jsp等等。
那么如果百度要在全国各地都部署服务器，如果说每个服务器上都有相同的动态资源，那么可能还需要配置相应的数据库，因为动态资源所记录的信息通常会存储在数据库中，那么这就涉及到了数据同步等等问题，这会导致成本很高，这种做法专业一点其实就是集群， 而目前来说集群架构最多是三地五中心， 不是说全国多地集群不可能，主要是成本太高。
大家想了解三地五中心的，可以看https://mp.weixin.qq.com/s/uGyGldbwmShDDPDau5pAPw这篇文章，也是本人写的。
那么有没有成本比较低的方式呢，有，就是在每个服务器上只部署静态资源，静态资源通常不涉及到数据库，所以成本也比较低，而且也能提高用户的访问速度。
到这里，介绍了CDN想要达到的目的，那么怎么达到这个目的呢?
现在如果要比较CDN系统，我们可以考虑两点：
CDN系统中存储静态资源服务器的性能以及网速怎么样。
CDN系统中全国甚至全球范围内服务器节点的数量以及部署情况。
第一点很好理解，第二点大家应该也能理解了，如果静态资源的服务器节点很多，能够让每个用户在访问这些静态资源时都不用“跑很远的路程”才能获取到，那么自然这是CDN系统的优点。
有公司看到了这种需求，所以现在其实有很多CDN供应商，比如阿里，腾讯等等都有自己的CDN服务。只要你自己的系统接入了这些大厂所提供的CDN服务，你把自己的静态资源传给CDN服务，那么这些静态资源将自动的分布到全世界各地去。
好，那么现在的问题是，用户在访问静态资源时也是通过域名来访问的，域名会被解析成某一个 IP地址，关键的问题就是，DNS系统怎么在做域名解析时，解析出来一个离用户最近的一个IP地址呢 。
普通的DNS系统是做不到的，需要一个特殊的DNS服务器，这个特殊DNS需要知道
用户当前所在位置
还需要知道用户现在访问的这个域名对应哪些IP地址，以及这个IP地址分别在哪?
对于第一个问题好解决，直接从用户请求里提取出用户的ip地址，比如这个ip地址被解析为北京电信、上海移动等等。
第二个问题由谁来解决，我们现在考虑的是CDN，CDN提供商肯定知道他们公司在哪些地方部署了机器以及它们的IP地址，所以这个问题只能有CDN提供商来解决，CDN提供商会提供这个特殊的DNS服务器，我们叫做 CDN专用DNS服务器 。
这样的话，只要用户在使用某个域名访问静态资源时，如果用户直接配置自己电脑的DNS地址为CDN专用DNS服务器 。那么自然解决了问题，但是我们需要考虑的时，我们不能要求世界上所有的用户都去修改自己电脑的DNS地址。所以这个时候就要利用DNS中的CNAME了。
用户使用某个域名来访问静态资源时（这个域名在阿里CDN服务中叫做“加速域名”），比如这个域名为“image.baidu.com”，它对应一个CNAME，叫做“cdn.ali.com”，那么普通DNS服务器（区别CDN专用DNS服务器 ）在解析“image.baidu.com”时，会先解析成“cdn.ali.com”，普通DNS服务器发现该域名对应的也是一个DNS服务器，那么会将域名解析工作转交给该DNS服务器，该DNS服务器就是CDN专用DNS服务器。CDN专用DNS服务器 对“cdn.ali.com”进行解析，然后依据服务器上记录的所有CDN服务器地址信息，选出一个离用户最近的一个CDN服务器地址，并返回给用户，用户即可访问离自己最近的一台CDN服务器了。
CDN架构
最简单的CDN网络由一个DNS服务器和几台缓存服务器组成：
- 当用户点击网站页面上的内容URL，经过本地DNS系统解析，DNS系统会最终将域名的解析权交给CNAME指向的CDN专用DNS服务器。
- CDN的DNS服务器将CDN的全局负载均衡设备IP地址返回用户。
- 用户向CDN的全局负载均衡设备发起内容URL访问请求。
- CDN全局负载均衡设备根据用户IP地址，以及用户请求的内容URL，选择一台用户所属区域的区域负载均衡设备，告诉用户向这台设备发起请求。
- 区域负载均衡设备会为用户选择一台合适的缓存服务器提供服务，选择的依据包括：根据用户IP地址，判断哪一台服务器距用户最近；根据用户所请求的URL中携带的内容名称，判断哪一台服务器上有用户所需内容；查询各个服务器当前的负载情况，判断哪一台服务器尚有服务能力。基于以上这些条件的综合分析之后，区域负载均衡设备会向全局负载均衡设备返回一台缓存服务器的IP地址。
- 全局负载均衡设备把服务器的IP地址返回给用户。
- 用户向缓存服务器发起请求，缓存服务器响应用户请求，将用户所需内容传送到用户终端。如果这台缓存服务器上并没有用户想要的内容，而区域均衡设备依然将它分配给了用户，那么这台服务器就要向它的上一级缓存服务器请求内容，直至追溯到网站的源服务器将内容拉到本地。
CDN主要特点
1、本地Cache加速，提高了企业站点（尤其含有大量图片和静态页面站点）的访问速度，并大大提高以上性质站点的稳定性
2、镜像服务消除了不同运营商之间互联的瓶颈造成的影响，实现了跨运营商的网络加速，保证不同网络中的用户都能得到良好的访问质量。
3、远程加速 远程访问用户根据DNS负载均衡技术 智能自动选择Cache服务器，选择最快的Cache服务器，加快远程访问的速度
4、带宽优化 自动生成服务器的远程Mirror（镜像）cache服务器，远程用户访问时从cache服务器上读取数据，减少远程访问的带宽、分担网络流量、减轻原站点WEB服务器负载等功能。
5、集群抗攻击 广泛分布的CDN节点加上节点之间的智能冗余机制，可以有效地预防黑客入侵以及降低各种D.D.o.S攻击对网站的影响，同时保证较好的服务质量 。
CDN关键技术
内容发布：它借助于建立索引、缓存、流分裂、组播（Multicast）等技术
内容路由：它是整体性的网络负载均衡技术，通过内容路由器中的重定向（DNS）机制，在多个远程POP上均衡用户的请求，以使用户请求得到最近内容源的响应；
内容交换：它根据内容的可用性、服务器的可用性以及用户的背景，在POP的缓存服务器上，利用应用层交换、流分裂、重定向（ICP、WCCP）等技术，智能地平衡负载流量；
性能管理：它通过内部和外部监控系统，获取网络部件的状况信息，测量内容发布的端到端性能（如包丢失、延时、平均带宽、启动时间、帧速率等），保证网络处于最佳的运行状态。
1.CDN加速是对网站所在服务器加速，还是对其域名加速？
CDN是只对网站的某一个具体的域名加速。如果同一个网站有多个域名，则访客访问加入CDN的域名获得加速效果，访问未加入CDN的域名，或者直接访问IP地址，则无法获得CDN效果。
2.CDN和镜像站点比较有何优势？
CDN对网站的访客完全透明，不需要访客手动选择要访问的镜像站点，保证了网站对访客的友好性。
CDN对每个节点都有可用性检查，不合格的节点会第一时间剔出，从而保证了极高的可用率，而镜像站点无法实现这一点。
CDN部署简单，对原站基本不做任何改动即可生效。
3.CDN和双线机房相比有何优势？
常见的双线机房只能解决网通和电信互相访问慢的问题，其它ISP（譬如教育网，移动网，铁通）互通的问题还是没得到解决。
而CDN是访问者就近取数据，而CDN的节点遍布各ISP，从而保证了网站到任意ISP的访问速度。另外CDN因为其流量分流到各节点的原理，天然获得抵抗网络攻击的能力。
4.CDN使用后，原来的网站是否需要做修改，做什么修改？
一般而言，网站无需任何修改即可使用CDN获得加速效果。只是对需要判断访客IP程序，才需要做少量修改。
5.为什么我的网站更新后，通过CDN后看到网页还是旧网页，如何解决？
由于CDN采用各节点缓存的机制，网站的静态网页和图片修改后，如果CDN缓存没有做相应更新，则看到的还是旧的网页。
为了解决这个问题，CDN管理面板中提供了URL推送服务，来通知CDN各节点刷新自己的缓存。
在URL推送地址栏中，输入具体的网址或者图片地址，则各节点中的缓存内容即被统一删除，并且当即生效。
如果需要推送的网址和图片太多，可以选择目录推送，输入 http://www.kkk.com/news 即可以对网站下news目录下所有网页和图片进行了刷新。
6.能不能让CDN不缓存某些即时性要求很高的网页和图片？
只需要使用动态页面，asp，php，jsp等动态技术做成的页面不被CDN缓存，无需每次都要刷新。或者采用一个网站两个域名，一个启用CDN，另外一个域名不用CDN，对即时性要求高的页面和图片放在不用CDN的域名下。
7.网站新增了不少网页和图片，这些需要使用URL推送吗？
后来增加的网页和图片，不需要使用URL推送，因为它们本来就不存在缓存中。
8.网站用CDN后，有些地区反映无法访问了，怎么办？
CDN启用后，访客不能访问网站有很多种可能，可能是CDN的问题，也可能是源站点出现故障或者源站点被关闭，还可能是访客自己所在的网络出现问题，甚至我们实际故障排除中，还出现过客户自己计算机中毒，导致无法访问网站。