CDN 的工做原理介绍

概念

CDN

CDN 即内容分发网络（Content Delivery Network）的简称，是创建在承载网基础上的虚拟分布式网络，可以将源站内容（包括各种动静态资源）智能缓存到全球各节点服务器上。这样不只方便了用户就近获取内容，提升了资源的访问速度，也分担了源站压力。html

CNAME、A 记录、NS 记录

DNS ( Domain Name System，域名系统)提供了将域名转换为 IP 地址的服务。为了完成这个转化工做，DNS 的数据库中须要维护相关的数据，这些数据被叫作 RR（Resource Record，资源记录）。资源记录有不少种类型，好比 A、NS、SOA、CNAME 和 PTR 记录。数据库

你们接触最多的就是 A（Address）记录。A 记录是一条从域名到 IP 地址的映射记录。而 CNAME（Canonical Name）记录是一条从域名到域名的映射记录。它在 CDN 技术中有举足轻重的做用，很好地实现了业务域名与 CDN 系统域名的解耦。简单理解，若是一个域名配置了 A 记录，DNS 就会把它解析成 A 记录指定的 IP 地址；若是一个域名配置了 CNAME 记录，DNS 就会把它解析成 CNAME 记录指定的另一个域名；A 记录和 CNAME 记录是互斥的，不能同时存在。缓存

NS （Name Server）记录是和 DNS 服务器相关的一条记录，它指定该域名应该由哪一台 DNS 服务器进行解析。通常把经过 NS 记录指定的 DNS 服务器叫作该域名的权威 DNS 服务器。服务器

加速域名

加速域名指须要使用 CDN 加速的域名。加速域名也是一个域名。加速域名通常配置 CNAME 记录，指向 CDN 网络节点。普通域名通常配置 A 记录，指向提供服务的业务服务器。markdown

源站

提供原始资源（使用 CDN 加速的资源）的业务服务器，能够指定为域名或 IP 地址。网络

回溯

CDN 节点未缓存资源，或者缓存资源已过时时，回到源站获取资源，返回给客户端。架构

工做原理

假设我创建了一个网站，域名为 www.tt.com，用户访问的主页连接为 www.tt.com/idx.html。为了缓解服务端压力和加快访问速度，决定使用阿里云 CDN 服务。为了更好地理解工做原理，先了解一下 CDN 的接入流程。负载均衡

接入流程

主要接入步骤以下：分布式

到某域名供应商处申请一个加速域名：js.tt.com。
到阿里云 CDN 平台添加加速域名 js.tt.com，同时设置其源站域名为 www.tt.com。
阿里云 CDN 平台自动分配一个 CNAME 域名：js.tt.com.ali.com。
到域名供应商处给加速域名 js.tt.com 添加 CNAME 记录，其值为上一步获得的 CNAME 域名：js.tt.com.ali.com。

对以上步骤作进一步说明：网站

为了使用 CDN，必需另外再申请一个加速域名，做为使用 CDN 的入口。
加速域名配置的是 CNAME 记录，值为 CDN 平台提供的 CNAME 域名，该 CNAME 域名指向 CDN 系统节点。
添加加速域名时须要配置源站域名，据此，CDN 平台保存了加速域名与源站域名的映射关系。
CNAME 域名的格式通常是：<加速域名> + <供应商主域名>。

CDN 系统架构

从功能上看，典型的 CDN 系统由分发服务系统、负载均衡系统和运营管理系统组成。分发服务系统主要负责资源的响应、缓存和同步。负载均衡系统主要负责对用户请求进行调度。运营管理系统则负责运营需求管理和网络系统管理。

从节点分布上看，CDN 系统主要分为 边缘层 和 中心层。边缘层分布在 CDN 网络的边缘位置，给用户提供就近访问服务。中心层则负责完成资源同步和运营管理等功能。中心层保存了加速域名的相关配置信息，好比源站域名，也缓存了加速域名下的各类资源。在边缘层节点未命中缓存时，须要向中心层节点发起请求；而中心层节点未能命中缓存时，须要查找对应的源站域名，并向该源站域名发起请求。而后再逐层返回并缓存用户请求的资源。

访问流程

用户 A 的第一次访问流程以下图所示：

第 1 步访问的是加速域名，而不是源站域名。
第 3 步返回 CNAME 域名。
第 5 步返回 CNAME 域名对应的 IP 地址，指向 CDN 边缘层节点。
第 6 步请求的 URL （或者说 Referer ）仍为 js.tt.com/idx.html。
第 7 步请求中心层节点时，会带上第 6 步的 URL 做为参数。
第 8 步经过查询配置数据获得源站域名，进而向源站发起请求。这里的业务服务器即为 CDN 的源站。简单起见，省略了从 DNS 服务器查询 A 记录的过程。
在整个过程当中，URL 的域名会变化，可是 URL 的路径不会变化。

用户 A 第二次访问流程如图 2 所示：

须要进一步说明的是：

因为本地 DNS 客户端拥有了加速域名的解析缓存，就不须要再查询 DNS 服务器了。
因为 CDN 边缘层节点有了对应资源的缓存，就不须要再向上请求资源了。

用户 B 第一次访问流程如图 3 所示：

须要进一步说明的是：

因为用户 A 和用户 B 地域相差比较远，使用不一样的边缘层节点，因此边缘层节点没有对应资源的缓存，须要向中心层节点请求资源。
中心层节点拥有该资源的缓存，因此就不须要回源了。

就近访问原理

CDN 系统是如何实现就近访问的呢？

CNAME 域名是 CDN 供应商提供的，CDN 供应商拥有对 CNAME 域名的配置权。CDN 供应商会把 CNAME 域名的 NS 记录设置为本身搭建的 DNS 服务器。这样一来，解析 CNAME 域名的时候就会请求 CDN 供应商搭建的 DNS 服务器。而 CDN 供应商在 DNS 服务器中实现了负载均衡，会返回离用户较近的边缘层节点的 IP 地址。如此便实现了就近访问。在图 1 中，第 4 步是向阿里云 DNS 服务器查询的，该 DNS 服务器会根据地理位置和健康状态等信息返回多个较近的可用的 CDN 边缘节点的 IP 地址。DNS 客户端会选择其中一个 IP 地址做为解析结果，通常是第一个。