對於 CDN 這個東西，相信大家都有耳聞，感覺既陌生但又熟悉。最近深入瞭解了一下 CDN，這才發現原來 CDN 如此重要！今天就跟大家科普一下 CDN 是什麼，以及爲啥要有 CDN，最後再講一下 CDN 的工作過程！
瀏覽器的網絡請求
要理解 CDN 這件事情，我們就得先理解瀏覽器發出一個請求的過程是怎樣的，其整體過程如下圖所示。
- 用戶在瀏覽器中輸入要訪問的網址域名。
- 瀏覽器向本地 DNS 服務器請求對域名的解析。
- 如果本地 DNS 服務器有域名的解析結果，那麼直接響應用戶請求，返回該域名對應的 IP 地址。
- 如果本地 DNS 服務器沒有域名的解析結果，那麼則會遞歸地向 DNS 系統請求解析，隨後將該結果返回給用戶。
- 瀏覽器得到域名解析結果後，其實也就是域名對應的 IP 地址。
- 隨後瀏覽器向服務器請求內容。
- 服務器將用戶請求內容返回給瀏覽器。
通過這麼複雜的步驟，用戶就可以看到頁面內容了。但實際上，在第 6、7 這兩步的時候，其中間也經過了非常複雜的過程。爲了更清晰地表述，我們可以將這個過程分爲 3 個主要節點，如下圖所示。
網站服務器通過公網出口，再通過長途骨幹網，最後通過用戶的寬帶廣貓到達用戶所在的局域網，最終纔到達用戶電腦的瀏覽器。其中長途骨幹網的傳輸是最爲耗時的，它需要經過網站服務器所在的機房、骨幹網、用戶所在城域網、用戶所在接入網等，其物理傳輸距離非常遙遠。 在這種情況下，如果傳輸的數據非常多，訪問的用戶特別大，那麼就會出現很長的延時，影響用戶體驗。同時，每請求一次數據都需要經過漫長的數據傳輸，對於長途骨幹網來說，都是一次負擔。
剛剛說的這個場景，很形象的一個例子是春節搶票的場景。當我們春節搶票時，我們都會登陸 12306 網站，網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據，那麼將會產生 1 億次的網絡數據傳輸，這對於我們整個國家的互聯網基礎設施是個災難啊！
但事實情況是：12306 貌似也沒有掛掉呀！
那麼他們是如何解決這個問題呢？答案就是：CDN！
什麼是 CDN ？
其實 CDN 就是內容分發網絡的意思，其英文全稱爲 Content Delivery Network。簡單地說，CDN 可以提前把數據存在離用戶最近的數據節點，從而避免長途跋涉經過長途骨幹網，最終達到減少骨幹網負擔、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站服務器經過公網出口、長途骨幹網、用戶接入局域網，最終到達瀏覽器。但是當有了 CDN 之後，可能就變成了下面這樣：
瀏覽器請求圖片數據時，會先去 CDN 緩存服務器獲取。如果獲取到數據，那麼就直接返回。否則纔會經過長途骨幹網，最終到達網站服務器獲取圖片數據。那麼只要我們提前在 CDN 緩存服務器上傳圖片，那麼我們就可以極大地減少網絡流量，同時減少網絡延遲。
從上圖我們可能會覺得：這不就是在長途骨幹網和用戶局域網中間，加了一個服務器嘛。但事實上可並不是這樣，CDN 其實還縮短了請求數據的距離。我們知道用戶所處的位置可能是全國各地，爲了儘可能地減少網絡傳輸的延時，一般都會在離用戶較近的地方設置 CDN 緩存服務器，例如：在華南、華北、華東、西南設置一個主 CDN 服務器，這樣各個地區的用戶就可以直接請求對應的 CDN 服務器，而不需要來回跑大半個中國，極大地提高了效率！因此，當我們說內容分發網絡的時候，腦海裏應該有如下這樣一張圖片：遍佈全國各地的 CDN 緩存服務器，組成了我們的內容分發網絡。每次用戶請求都會到離他最近的 CDN 服務器請求數據，從而極大地提高訪問速度。
CDN 工作原理
到了這裏，相信大家都知道 CDN 是什麼了。但實際上 CDN 是如何與 DNS 結合起來的，這裏面還是有點複雜的。加入了 CDN 之後，瀏覽器的網絡請求就變成如下圖所示的情況。
- 瀏覽器發起圖片 URL 請求，經過本地 DNS 解析，會將域名解析權交給域名 CNAME 指向的 CDN 專用 DNS 服務器。
- CDN 的 DNS 服務器將 CDN 的全局負載均衡設備 IP 地址返回給瀏覽器。
- 瀏覽器向 CDN 全局負載均衡設備發起 URL 請求。
- CDN 全局負載均衡設備根據用戶 IP 地址，以及用戶請求的 URL，選擇一臺用戶所屬區域的區域負載均衡設備，向其發起請求。
- 區域負載均衡設備會爲用戶選擇最合適的 CDN 緩存服務器（考慮的依據包括：服務器負載情況，距離用戶的距離等），並返回給全局負載均衡設備。
- 全局負載均衡設備將選中的 CDN 緩存服務器 IP 地址返回給用戶。
- 用戶向 CDN 緩存服務器發起請求，緩存服務器響應用戶請求，最終將用戶所需要偶的內容返回給瀏覽器。
使用 CDN 服務的網站，只需要將域名解析權交給 CDN 服務商，接着將需要分發的內容上傳到 CDN，就可以實現內容加速了！
總結
這麼看下來，其實 CDN 內容分發網絡，本質上就是一大堆遍佈在全球各個角落的緩存服務器。通過與 DNS 的配合，找到最靠近用戶的一臺 CDN 緩存服務器，然後把數據快速地分發給用戶。通過 CDN 技術，我們不僅減少了對於整體骨幹網的流量負擔，還提高了用戶的體驗，真是一舉兩得啊！