CDN的全称是Content Delivery Network，即内容分发网络。

CDN基本概念介绍

（一）CDN的由来

CDN就是如上图所示的一种拓扑结构，它能够使用户就近地访问到所需要的内容，从而解决网络拥挤的状况，提高用户访问网站的响应速度。

下面是一个互联网公司的成长过程：

第一阶段，称之为最小规模阶段。此时，在北京地区注册了一个互联网初创公司，并且开发好了一个网站，并购买一台服务器，所有用户都只需要访问到北京地区的服务器就可以了。

到第二阶段，规模发生了扩大。该公司在上海地区又成立了一家分公司，此时发现上海地区的用户访问北京地区的服务器，会有较高的网络延迟。

为了解决这个问题，在上海地区又部署了一台相同的服务器，并且将北京地区服务器上的内容，完整地拷贝到上海服务器，从而有效解决了上海地区用户访问延迟高的问题。

第三阶段，规模再次扩大。该公司的业务在全国各地进行了开展，可谓是遍地开花，此时发现很多地区的用户在访问网站时都存在网络延迟较高的问题。

为了解决这个问题，我们决定在用户访问比较集中的几个地区，部署更多的服务器，分别选择北京、上海、南京、深圳、香港五个地区部署了服务器，从而有效地解决了用户访问速度的问题。

上图是典型的CDN拓扑结构。由此可以发现，CDN的由来是为了解决不同地理区域的用户，访问同一个网站高延迟而产生的。

那么，它是通过什么方法来解决的呢？

它的方法就是在离用户最近的地方部署更多的服务器，从而使用户能够就近地访问到这些服务器，提高用户的访问速度。

同时，能够减轻服务器的压力，所有用户都访问同一台服务器的话，那么这台服务器的压力就会很高，但是如果我们让不同的用户访问不同的服务器，这样就能够有效降低某一台服务器的压力。

在稳定性和安全性方面，当其中某一台或多台服务器发生故障时，可以引导用户访问其他没有故障的服务器，这样能够有效提高网站的稳定性和安全性。

（二）CDN的原理

在上一节内容中，我们了解到CDN通过让用户就近访问来产生加速的效果，那么CDN究竟是通过什么方法来实现这个加速呢？

主要有2个步骤。第一步，将内容推送到边缘的节点上，以此产生一个副本；第二步，引导用户就近进行访问。

首先来看第一个过程：红色的服务器是Web的原始服务器，想要实现边缘加速，必须要提前将原始服务器上的内容，拷贝到其他的镜像服务器上，这样其他镜像服务器才会产生副本，以此来给用户进行访问。

在第二步的时候，用户就会去请求这些内容。那么一个正常的请求过程是什么样的？首先，用户在浏览器中输入cloud.tencent.com，浏览器会将该域名发送到DNS服务器（域名系统，英文：Domain Name System，缩写：DNS），DNS服务器是一个用来解析域名的服务器，它会将域名翻译成相应的IP地址进行返回或者翻译成其他的域名进行返回。

DNS服务器是运行在互联网上的公共服务器，如果这台服务器没有查到相应的域名，则会向它的上级服务器进行请求，直至请求到根DNS服务器；如果根DNS服务器也没有返回结果，则说明该域名没有进行对应的解析。

在本案例中，DNS服务器解析到了对应的IP地址，在第二步，DNS服务器将该IP地址返回给了用户的浏览器，在第三步，用户的浏览器请求到相应IP地址的服务器，也就是我们的Web原始服务器，Web原始服务器接收到该请求后，对它进行了分析，并且返回了相应的请求结果，在第四步，用户的浏览器接收到了相应的请求结果，并且对结果进行了一个可视化的展现，于是用户就看到了这样的一个网页。

接下来是CDN加速过后的Web请求过程：

同样的，用户在浏览器中输入cloud.tencent.com，第一步，用户的浏览器还是将该域名发送到了DNS服务器，不同的DNS服务器并不能直接把它解析到相应的IP地址，而是把它解析到了智能DNS服务器，第二步，智能DNS服务器获取到了该请求，并且判断当前的用户离上海最近，返回了上海服务器的IP，这里的智能DNS服务器是CDN加速服务商所提供的服务器，它会对用户进行一个判断，并且返回相应的结果，第三步，将该IP地址返回到DNS服务器，第四步，DNS服务器将该地址返回到了用户的浏览器，第五步，用户的浏览器去请求了上海的CDN镜像服务器，第六步，上海的CDN镜像服务器获取到了相应的请求，并且查询到相应的CDN副本文件，对用户进行返回，此时用户的浏览器接收到返回的结果，并且对用户进行一个展现。

这就是CDN加速以后的Web请求过程。从这个过程中可以看到，对于用户来说，CDN加速以后是没有任何障碍的，用户操作和原先一样，只用输入相应的域名进行访问就可以了。不同的是，网站的服务商需要将原来的解析地址转换到智能DNS服务器，并且要提前将相应的副本文件推送到相应的镜像服务器。

（三）CDN的分类

3.1 网页加速

上图是一个小型网站的拓扑结构。一个网站通常由两部分资源组成，即静态资源和动态资源。

静态资源如HTML、CSS(层叠样式表)、图片、JS(JavaScript)、视频等等，这些文件通常与数据库没有任何关系、不需要动态地生成，并且短时间内不会发生变化，CDN服务器主要是加速静态资源的内容。首先，将CDN的静态资源拷贝到CDN的边缘缓存服务器，然后用户就可以访问到这些静态资源，以此提高用户访问速度，即网页加速。

3.2 流媒体加速

在当前流媒体的发展阶段中，为了使用户得到更高的浏览体验，并且保证流媒体的知识产权，几乎所有的流媒体平台都采用了分片处理的效果。

上图是一个典型的分片处理的过程。用户将视频文件上传后，流媒体服务器会对该文件进行分析切片，切片后会被存放到文件存储服务器。在“加速内容”中，我们可以看到切片后的视频文件（plist.xml），这个文件主要是来描述该视频的大小和文件完整性的校验戳、视频的持续长度、视频的名称等等相关信息；后面的1.ts，一直到1006.ts，都是视频的分片，这些分片有可能在流媒体服务器切片时进行了加密，普通用户即使得到了这些文件，也无法观看视频内容，以此实现保护知识产权的效果。

同时，很多视频在观看时，用户只会看前面的2-3分钟，后面的视频可能不会观看，通过切片后能有效提高服务器读写文件的速度，而CDN对流媒体的加速，恰恰是加速这些切片后的视频文件，因为这些文件相对来说不会产生任何变化，非常符合CDN加速的业务条件。

3.3 大文件加速

大文件加速主要是对文件的安装包、补丁、独立完整的大视频、安卓的APK安装包、压缩包，以及一些大型的实验数据等等。这些文件通常都是固定不变的，将这些文件放到CDN服务器当中，能有效提高用户访问的速度，同时减轻源站的服务压力。

3.4 应用协议加速

应用协议加速，我们比较熟悉的是下载工具，比如要下载一个x.rar，直接从浏览器中下载，可能受目标服务器网络带宽的限制，下载速度只能达到500kb每秒，使用BT下载加速工具后，下载工具可能已将需要下载的文件提前下载到了代理服务器中，用户只需从代理服务器上直接下载即可，而代理服务器的带宽通常要远远大于原始的目标服务器，以此提高下载速度。

此外，当代理服务器中未找到这个文件时，会使用多台代理服务器同时下载这个文件，并同时传输给用户，以此提高下载速度。

3.5 主动推送

主动推送即前面所讲，首先需要将WEB服务器源站的内容分发至各个边缘节点，使之获得相应的副本文件，然后智能DNS服务器会引导用户去访问相应的节点，完成主动推送。

3.6 被动获取

首先，智能DNS服务器会引导用户访问就近的节点，此时该节点会对索引进行查询，当它发现服务器上没有这个文件时，则会向源站获取数据，源站在对数据进行查询后，将数据返回给镜像服务器，最后镜像器再将相应的数据返回给用户，用户在浏览器上才能够看到相应的内容，这就是一个被动获取的过程。

第一个用户访问时是没有任何加速效果的，但是当第二个用户和他以后的用户再来进行访问时，由于服务器上已经有了相应的副本，则直接返回相应的副本以此达到加速的效果。

（四）CDN的应用场景

【应用场景一】

上图这类情况比较适用CDN来解决。

首先来看传统的解决方案。比如在安徽部署了一个网站的主站，一段时间运营后，对网站的访问情况进行统计，可以看到，安徽、上海、北京、广东、香港等地的访问量都较高。

为了解决其他地区用户访问体验不佳的情况，我们在访问量较集中的几个地区部署了4台服务器，以此提供更好的访问体验。

经过一段时间的运营后，又发现距离较远的新疆、云南、甘肃、成都等地区都一定程度的存在着用户访问慢的情况。下面是CDN的解决方案，可以看到腾讯云CDN的国内节点分布几乎遍布全国，通过对比后不难发现，传统解决方案需要投入更多的资金，以购买更多的服务器，还需要投入更多的人力资源对服务器进行维护，而使用CDN解决这个问题时，可以节省开支，无需考虑未来追加的增量服务器，而且加速效果更加明显，覆盖范围更加广阔。

【应用场景二】

网站的标准配置都是由动态资源服务器、数据库服务器、静态资源服务器组成。当服务器静态资源加载较慢时，我们对静态资源服务器的消耗情况进行了监控，下表中服务器的使用率越来越高，直至最后服务器崩溃导致停止服务。

通过传统方案来解决，我们需要投入更多成本来购置更多的服务器，并需要投入大量的人力资源对服务器进行维护，而采用CDN，能节省开支、不需要自己搭建反向代理服务器、也不需要对当前的业务代码进行任何修改、更不需要未来追加增量服务器，它的加速效果也更加明显，能够大幅度降低本地静态资源服务器的压力。

【应用场景三】

CDN会对用户的访问进行优化，如果用户无法访问某一个节点时，则会给用户提供更多其他节点进行访问，同时CDN也提供了更多面对网络安全威胁的措施，能够有效提高网站的安全性，以此保证用户访问的到达率。

【应用场景四】

当一个网站的用户跨越了多个ISP电信运营服务商，而它自身的服务器却只在其中一个机房时，也非常适用CDN来解决问题。上图中可以看到，腾讯云CDN服务器已经部署到了电信、联通、移动、铁通、长城等不同的机房当中。当使用CDN服务时，能够更好地提高用户的访问速度，并且能够有效减少因运营商通道堵塞导致的访问失败。

接下来看CDN在不同商业领域中的表现。

【应用类型一：电商领域】

右图中，用户访问时首先会从CDN加速访问器进行访问，然后才会访问到后端的其他服务，在这里主要对网站的图片、视频、静态页等静态资源进行加速。比较成功的应用案例有淘宝、京东和亚马逊。

【应用类型二：游戏领域】

右图中，用户访问登录服务时，会直接从负载均衡系统走，因为登录服务主要是数据库之间的交换，而访问其他服务时，则通过CDN加速进行，这里主要对游戏的安装包、安装补丁进行加速。比较成熟的案例有使命召唤OL、英雄联盟等。

【应用类型三：政企领域】

右图中可以看到，政企是文件存储较多的单位，并且文件会逐年增长，因此都会部署云存储服务器以提高它的弹性伸缩能力。图中用户首先访问到它的BGP高防，然后是CDN服务器，最后才会达到云服务器，这里主要对云服务器中的图片、视频和其他静态的文件进行加速。比较成熟的案例有图书馆和超星视频。

【应用类型四：移动领域】

右图可以看到，在用户访问时，首先会经过CDN节点，然后才会到达其他的业务领域，在这里主要对App的安装包和更新包进行加速。比较成熟的案例有12306、知乎App等。

【应用类型五：直播领域】

右图可以看到，主播在录制视频的同时，将视频上传到直播后台，最后展现在观众面前，在这里主要对主播上传的视频流进行加速。比较成熟的案例有斗鱼直播、战旗直播、熊猫直播等。

【应用类型六：点播领域】

右图可以看到，主播将录制好的视频文件上传到点播服务器后台，点播服务器后台对文件进行切片处理，最后展现到观众显示器上，在这里主要对视频的文件和分片文件进行加速。比较成熟的应用案例有极客学院、腾讯视频、Youtube等。

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