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最近在了解邊緣計算，發現我們經常聽說的CDN也是邊緣計算里的一部分。那么說到CDN，好像只知道它中文叫做內容分發網絡。那么具體CDN的原理是什么?能夠為用戶在瀏覽網站時帶來什么好處呢?解決這兩個問題是本文的目的。

CDN概念

CDN全稱叫做“Content Delivery Network”，中文叫內容分發網絡。

實際上CDN這個概念是在1996年由美國麻省理工學院的一個研究小組為改善互聯網的服務質量而提出的。那么它到底是怎么改善互聯網服務質量的呢?

原理分析

我們知道，當我們使用域名訪問某一個網站時，實際上就是將請求包(以Http請求為例)通過網絡傳輸給某臺服務器，比如訪問“www.baidu.com”時：

1. 首先解析出該域名所對應的IP地址(DNS域名解析)
2. 然后將Http請求包通過網絡路由到IP地址所對應的服務器

我們通常說“服務器的IP地址”，這其實不太準確，IP地址是和網卡綁定的，一個服務器可以有多個網卡，也就是可能有多個IP地址。

我們先來看第一步：域名解析

域名解析

解析域名分為兩種：

1. 將一個域名解析為一個IP地址
2. 將一個域名解析為另外一個域名

其實解析思路不難，我們在域名服務商購買了一個域名之后，需要去映射一個IP地址，可以用Map來表示這個關系：{域名：IP}。

同時我們也可以給某個域名取一個別名，比如“www.baidu.com”取一個別名“test.baidu.com”，這種關系也可以用Map來表示：{域名：別名}。這里的別名專業一點叫做CNAME，相信大家對這個詞有點眼熟，它就是這個意思。

而域名解析，實際上就是解析出指定域名所對應的IP地址，或者該域名的一個CNAME。

而域名解析是由DNS系統來負責的，DNS服務接受外部請求，從請求里提取域名，

• 如果這個域名對應的是IP地址，則返回這個IP地址，
• 如果這個域名對應的是CNAME，則繼續查找CNAME域名的IP地址，然后將該地址返回給請求發送者。

請求發送者拿到IP地址之后，完成真正的請求調用。

實際上DNS系統是非常龐大的，這里不去多將，大家把它當作一個黑盒子，這個盒子的作用就是上文所描述的，這里用一個簡單的圖來表示一下。

沒有CNAME的情況：

有CNAME的情況：

特別注意：在有CNAME的情況下，我們可以發現，CNAME實際上在域名解析的過程中承擔了中間人(或者說代理)的角色，這是CDN實現的關鍵。

CDN原理

首先CDN是為了改善互聯網的服務質量的。通俗一點說其實就是提高訪問速度。

假設百度網站現在只有一臺服務器，現在有一個人在上海訪問百度，如果該服務器也在上海，那么通常來說訪問比較快，如果該服務器在拉薩，那么相對而言訪問就比較慢了。那么這個問題的根本原因是網絡傳輸是依賴于網線的，網線越長，那么時間肯定就越久。

那么怎么解決這個問題呢?其實思路很簡單，百度在全國各地都部署一模一樣的服務器就行了，專業一點叫冗余。

思路很簡單，但實現還是比較麻煩的，服務器上的資源分為兩種：靜態資源與動態資源。

• 靜態資源：這種資源通常是很少變動的，比如圖片，視頻，css，javascript等等
• 動態資源：這種資源不同用戶不同時刻訪問通常是不一樣的，比如ftl，jsp等等。

那么如果百度要在全國各地都部署服務器，如果說每個服務器上都有相同的動態資源，那么可能還需要配置相應的數據庫，因為動態資源所記錄的信息通常會存儲在數據庫中，那么這就涉及到了數據同步等等問題，這會導致成本很高，這種做法專業一點其實就是集群，而目前來說集群架構最多是三地五中心，不是說全國多地集群不可能，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這篇文章，也是本人寫的。

那么有沒有成本比較低的方式呢，有，就是在每個服務器上只部署靜態資源，靜態資源通常不涉及到數據庫，所以成本也比較低，而且也能提高用戶的訪問速度。

到這里，介紹了CDN想要達到的目的，那么怎么達到這個目的呢?

現在如果要比較CDN系統，我們可以考慮兩點：

• CDN系統中存儲靜態資源服務器的性能以及網速怎么樣。
• CDN系統中全國甚至全球范圍內服務器節點的數量以及部署情況。

第一點很好理解，第二點大家應該也能理解了，如果靜態資源的服務器節點很多，能夠讓每個用戶在訪問這些靜態資源時都不用“跑很遠的路程”才能獲取到，那么自然這是CDN系統的優點。

有公司看到了這種需求，所以現在其實有很多CDN供應商，比如阿里，騰訊等等都有自己的CDN服務。只要你自己的系統接入了這些大廠所提供的CDN服務，你把自己的靜態資源傳給CDN服務，那么這些靜態資源將自動的分布到全世界各地去。

好，那么現在的問題是，用戶在訪問靜態資源時也是通過域名來訪問的，域名會被解析成某一個IP地址，關鍵的問題就是，DNS系統怎么在做域名解析時，解析出來一個離用戶最近的一個IP地址呢。

普通的DNS系統是做不到的，需要一個特殊的DNS服務器，這個特殊DNS需要知道

1. 用戶當前所在位置
2. 還需要知道用戶現在訪問的這個域名對應哪些IP地址，以及這個IP地址分別在哪?

對于第一個問題好解決，直接從用戶請求里提取出用戶的ip地址，比如這個ip地址被解析為北京電信、上海移動等等。

第二個問題由誰來解決，我們現在考慮的是CDN，CDN提供商肯定知道他們公司在哪些地方部署了機器以及它們的IP地址，所以這個問題只能有CDN提供商來解決，CDN提供商會提供這個特殊的DNS服務器，我們叫做 CDN專用DNS服務器。

這樣的話，只要用戶在使用某個域名訪問靜態資源時，如果用戶直接配置自己電腦的DNS地址為CDN專用DNS服務器。那么自然解決了問題，但是我們需要考慮的時，我們不能要求世界上所有的用戶都去修改自己電腦的DNS地址。所以這個時候就要利用DNS中的CNAME了。

用戶使用某個域名來訪問靜態資源時(這個域名在阿里CDN服務中叫做“加速域名”)，比如這個域名為“image.baidu.com”，它對應一個CNAME，叫做“cdn.ali.com”，那么普通DNS服務器(區別CDN專用DNS服務器)在解析“image.baidu.com”時，會先解析成“cdn.ali.com”，普通DNS服務器發現該域名對應的也是一個DNS服務器，那么會將域名解析工作轉交給該DNS服務器，該DNS服務器就是CDN專用DNS服務器。CDN專用DNS服務器對“cdn.ali.com”進行解析，然后依據服務器上記錄的所有CDN服務器地址信息，選出一個離用戶最近的一個CDN服務器地址，并返回給用戶，用戶即可訪問離自己最近的一臺CDN服務器了。 

補充：

在對域名解析時有多種類型的記錄，最常用的比如：

• A記錄：一個域名對應一個IP地址
• CNAME：一個域名對應另外一個域名
• NS：將子域名指定其他DNS服務器解析 

總結

通過上面的文章我們可以發現，CDN的實現原理依賴于DNS，因為本人不是專門搞網絡的，所以文中如果有不準確的地方，還請各位大佬指出。