面试官：如何理解CDN？说说实现原理？

布满荆棘的人生 2024-04-22 19:20 60阅读 0赞

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## 面试官：如何理解CDN？说说实现原理？ ##

### 一、CDN是什么？ ###

CDN (全称 Content Delivery Network)，即内容分发网络。

CDN是构建在现有网络基础之上的智能虚拟网络，通过部署在各地的边缘服务器，通过中心平台的负载均衡、内容分发、调度等功能模块，使用户能够就近获取所需内容，从而降低网络拥塞，提高用户访问响应速度和命中率。CDN的关键技术主要有内容存储和分发技术。

简单来说，CDN就是根据用户位置分配最近的资源，让用户在上网的时候不用直接访问源站，而是访问离他“最近的”一个CDN节点，该节点其实是缓存了源站内容的代理服务器。如下图所示：

### 二、CDN实现原理 ###

在没有应用CDN时，我们使用域名访问某个站点的路径为：

> 用户提交域名→浏览器对域名进行解释→DNS解析得到目的主机的IP地址→根据IP地址发出请求→得到请求数据并回复

应用CDN后，DNS解析不再返回IP地址，而是一个CNAME (Canonical Name) 别名记录，指向CDN的全局负载均衡。

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。

#### 负载均衡系统 ####

由于没有返回IP地址，本地DNS会向负载均衡系统发送请求，然后进入CDN的全局负载均衡系统进行智能调度：

*  看用户的IP地址，查表得知地理位置，找相对最近的边缘节点。
 *  看用户所在的运营商网络，找相同网络的边缘节点。
 *  检查边缘节点的负载情况，找负载较轻的节点。
 *  其他因素，如节点的“健康状况”、服务能力、带宽、响应时间等。

综合上述因素，找到最合适的边缘节点，然后将该节点返回给用户，用户就能够就近访问CDN的缓存代理。

整体流程如下图所示：

![外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传][20230724024159.png_origin_url_https_3A_2F_2Fgithub.com_2Flinwu-hi_2Fcode-interview_2Fassets_2F137023716_2Ff9b6de8c-018f-41e7-af85-df859e47e40f_pos_id_img-PLQ24sJw-1694139463120]

#### 缓存代理 ####

缓存系统是CDN的另一个关键组成部分，缓存系统会有选择地缓存那些最常用的资源。

其中有两个衡量CDN服务质量的指标：

*  命中率：用户访问的资源恰好在缓存系统里，可以直接返回给用户，命中次数与所有访问次数之比。
 *  回源率：缓存里没有，必须用代理的方式回源站取，回源次数与所有访问次数之比。

缓存系统也可以划分成层次，分为一级缓存节点和二级缓存节点。一级缓存配置高一些，直连源站，二级缓存配置低一些，直连用户。

回源的时候二级缓存只找一级缓存，一级缓存没有才回源站，这样可以有效地减少真正的回源。

现在的商业CDN命中率通常在90%以上，相当于把源站的服务能力放大了10倍以上。

### 三、总结 ###

CDN的目的是为了改善互联网的服务质量，通俗一点说其实就是提高访问速度。

CDN构建了全国、全球级别的专网，让用户就近访问专网里的边缘节点，降低了传输延迟，实现了网站加速。

通过CDN的负载均衡系统，智能调度边缘节点提供服务，相当于CDN服务的大脑，而缓存系统相当于CDN的心脏，缓存命中直接返回给用户，否则回源。

### 参考文献 ###

*  https://zh.wikipedia.org/wiki/內容傳遞網路
 *  https://juejin.cn/post/6844903890706661389\#heading-5
 *  https://blog.csdn.net/lxx309707872/article/details/109078783

[JavaScript]: https://www.coding-time.cn
[linwu]: https://www.coding-time.cn/lc
[20230724024159.png_origin_url_https_3A_2F_2Fgithub.com_2Flinwu-hi_2Fcode-interview_2Fassets_2F137023716_2Ff9b6de8c-018f-41e7-af85-df859e47e40f_pos_id_img-PLQ24sJw-1694139463120]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/22/8adf93abb8c84fafa2b10543f514701d.png

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