CDN 分发系统的架构
为了使得用户访问可以更加快速，可以采用 CDN 的方式将资源缓存到连用户更近的服务器或者数据中心上，这样用户可以就近访问到相应的资源。
在 CDN 中，分布在各个地方的各个数据中心的节点，就称为边缘节点。由于边缘节点数目比较多，但是每个集群规模比较小，不可能缓存下来所有东西，因而可能无法命中。这样就会在边缘节点之上，有区域节点。区域节点规模更大，缓存的数据更多，命中的概率也就更大。在区域节点之上是中心节点，规模更大，缓存数据更多。如果还不命中，就只好回源网站访问了。
上述就是 CDN 分发系统的架构，CDN 系统的缓存，也是一层一层的，能不访问后端真正的源，就不会去访问它。
使用 CDN 之后如何访问
那么有了 CDN 这个分发系统之后，怎么让用户（客户端）找到相应的边缘节点进行访问呢？CDN 分发网络也是一个分布在多个区域、多个运营商的分布式系统。这样也可以用基于 DNS 的全局负载均衡，选择一个就近的边缘节点进行访问。
下面以采用了 CDN 方式之后，访问 www.web.com 为例。
在没有 CDN 的情况下，用户向浏览器输入 www.web.com 这个域名，客户端访问本地 DNS 服务器的时候，如果本地 DNS 服务器有缓存，则返回网站的地址；如果没有，递归查询到网站的权威 DNS 服务器，这个权威 DNS 服务器是负责 web.com 的，它会返回网站的 IP 地址。本地 DNS 服务器缓存下 IP 地址，将 IP 地址返回，然后客户端直接访问这个 IP 地址，就访问到了这个网站。
在 web.com 这个权威 DNS 服务器上，会设置一个 CNAME 别名，指向另外一个域名 www.web.cdn.com，返回给本地 DNS 服务器。当本地 DNS 服务器拿到这个新的域名时，需要继续解析这个新的域名。这个时候，需要访问 web.cdn.com 的权威 DNS 服务器进行解析。在这个权威 DNS 服务器上，还是会设置一个 CNAME，指向另外一个域名，也即 CDN 网络的全局负载均衡器。
接下来，本地 DNS 服务器去请求 CDN 的全局负载均衡器解析域名，全局负载均衡器会为用户选择一台合适的缓存服务器提供服务，选择的依据包括：
- 根据用户 IP 地址，判断哪一台服务器距用户最近；
- 用户所处的运营商；
- 根据用户所请求的 URL 中携带的内容名称，判断哪一台服务器上有用户所需的内容；
- 查询各个服务器当前的负载情况，判断哪一台服务器尚有服务能力。
基于以上这些条件，进行综合分析之后，全局负载均衡器会返回一台缓存服务器的 IP 地址。本地 DNS 服务器缓存这个 IP 地址，然后将 IP 返回给客户端，客户端去访问这个边缘节点，下载资源。缓存服务器响应用户请求，将用户所需内容传送到用户终端。如果这台缓存服务器上并没有用户想要的内容，那么这台服务器就要向它的上一级缓存服务器请求内容，直至追溯到网站的源服务器将内容拉到本地。
CDN 可缓存的内容
CDN 可缓存静态数据比如静态页面、流媒体数据（缓存静态数据是 CDN 擅长的）。
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对于静态页面来讲，内容的分发往往采取拉取的方式，也即当发现未命中的时候，再去上一级进行拉取。
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而对于流媒体数据来讲，流媒体数据量大，如果出现回源，压力会比较大，所以往往采取主动推送的模式，将热点数据主动推送到边缘节点。很多 CDN 提供了预处理服务，也就是在文件在分发之前，先经过将数据处理好，这样可以直接拉取不同类型的数据。例如将视频转换为不同的码流，以适应不同的网络带宽的用户需求；再如对视频进行分片，降低存储压力，这样客户端可以选择使用不同的码率直接加载不同的分片。这就是我们常见的，“我要看超清、标清、流畅等”。
对于流媒体 CDN 来讲，有个关键的问题是防盗链问题。因为视频是要花大价钱买版权的，为了挣点钱，收点广告费，如果流媒体被其他的网站盗走，在人家的网站播放，那损失可就大了。最常用也最简单的方法就是 HTTP 头的 referer 字段， 当浏览器发送请求的时候，一般会带上 referer，告诉服务器是从哪个页面链接过来的，服务器基于此可以获得一些信息用于处理。如果 refer 信息不是来自本站，就阻止访问或者跳到其它链接。
这里可以将流媒体理解成前端，那么请求这个流媒体的前端会将这个请求发给后端。那么后端可以判断这个请求是不是来自自己的网站。
referer 的机制相对比较容易破解，所以还需要配合其他的机制。一种常用的机制是时间戳防盗链。使用 CDN 的管理员可以在配置界面上，和 CDN 厂商约定一个加密字符串。客户端取出当前的时间戳，要访问的资源及其路径，连同加密字符串进行签名算法得到一个字符串，然后生成一个下载链接，带上这个签名字符串和截止时间戳去访问 CDN。在 CDN 服务端，根据取出过期时间，和当前 CDN 节点时间进行比较，确认请求是否过期。然后 CDN 服务端有了资源及路径，时间戳，以及约定的加密字符串，根据相同的签名算法计算签名，如果匹配则一致，访问合法，才会将资源返回给客户。
之外，CDN 还可以缓存动态数据，这个时候需要用到动态 CDN。主要有两种模式（这里获取动态数据的时候还是先访问边缘节点）：
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边缘计算的模式。既然数据是动态生成的，所以数据的逻辑计算和存储，也相应的放在边缘的节点。其中定时从源数据那里同步存储的数据，然后在边缘进行计算得到结果。
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路径优化的模式。数据不是在边缘计算生成的，而是在源站生成的，但是数据下发的时候可以对路径进行优化。因为 CDN 节点较多，能够找到离源站很近的边缘节点，也能找到离用户很近的边缘节点。中间的链路完全由 CDN 来规划，选择一个更加可靠的路径，使用类似专线的方式进行访问。这里就相当于用户访问边缘节点时，边缘节点让源站生成数据，源站通过优化的路径将数据下发到边缘节点，从而使得用户可以快速获得动态的数据。
对于常用的 TCP 连接，在公网上传输的时候经常会丢数据，导致 TCP 的窗口始终很小，发送速度上不去。根据前面的 TCP 流量控制和拥塞控制的原理，在 CDN 加速网络中可以调整 TCP 的参数，使得 TCP 可以更加激进地传输数据。也可以通过多个请求复用一个连接，保证每次动态请求到达时。连接都已经建立了，不必临时三次握手或者建立过多的连接，增加服务器的压力。另外，可以通过对传输数据进行压缩，增加传输效率。
