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CDN 科普#

一、概述#

1.1 含义#

CDN 的全称是 Content Delivery Network,即内容分发网络。CDN 是构建在网络之上的内容分发网络,依靠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,使用户就近获取所需内容,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。 —— 摘自《百度百科

名词解释:

  • Origin Server:源站,源服务器
  • User:访问者
  • Edge Server:CDN 的服务器

1.2 核心技术点#

  • 内容存储技术
  • 内容分发技术
  • 负载均衡技术

1.3 CDN 优势#

  • 加速:基于 CDN 各节点,就近获取内容
  • 降低负载:基于 CDN 缓存,减少源站的访问
  • 成本低:费用成本、部署成本
  • 可扩展性强:基于边缘计算

二、原理#

2.1 流程图#

简化版流程图

图片来源 AWS

相对“完整版”流程图

图片来源 阿里云

2.2 缓存原理#

看个 PHP 缓存的例子:

<?php

$result = Cache::remember('url', 100, function () {
    return 'Hello world...';
});

大多数的缓存原理如上面例子,基于 URL 的维度进行 Hash 运算后生成唯一的字符,基于该字符进行缓存的获取与存储。

当涉及静态资源的更新操作的时候,更多的除了使用 URL 维度外,还会依靠附加参数的形式,进行 CDN 缓存的“更新”。但这个“更新”实际是静态资源生成新的 CDN 缓存。

总结

在实际的应用中,HTTP 请求的任何参数均可作为 CDN 缓存的维度,用来组合 Hash 生成唯一字符。

这些维度包括 URL、参数、Header等。但维度的增加也同样意味着 CDN 缓存命中率的降低。

我们来看个例子:

  1. https://docs.flc.io/favicon.ico
  2. https://docs.flc.io/favicon.ico?v=1
  3. https://docs.flc.io/favicon.ico?v=1&b=2
  4. https://docs.flc.io/favicon.ico?b=2&v=1

以上 4 种情况,如首次访问,即使资源相同,但因为参数的原因, CDN 缓存均未命中。

基于第 3、4 点,有些 CDN 服务商还额外支持参数排序后在 Hash,目的就是为了提高命中率。

2.3 Response Headers#

大多数 CDN 服务商会在资源请求的 Response Headers 中输出一些涉及缓存命中、CDN 节点、Hash字符、过期时间等信息。

如图:

2.4 刷新预热#

刷新(即:清理 CDN 缓存)

通过提供文件 URL 或目录的方式,强制CDN节点回源拉取最新的文件。

预热

将指定的内容主动预热到 CDN 的节点上,用户首次访问即可直接命中缓存,降低源站压力。

一般大规模迁移的时候,会使用到

2.5 CDN 常见功能#

  1. 自定义缓存过期时间规则:支持配置自定义资源的缓存过期时间规则, 支持指定路径或者文件名后缀方式, 支持 Header 输出缓存过期时间
  2. 自定义 header 头:如 Access-Control-Allow-Origin: * 以实现跨域
  3. 自定义页面:支持设置404、403、503、504等页面
  4. 页面优化:去除HTML页面页面冗余内容如注释以及重复的空白符
  5. 智能压缩:对静态文件类型进行压缩, 有效减少用户传输内容大小
  6. 访问控制:Refer防盗链、IP 黑/白名单等
  7. HTTPS 支持
  8. 统计分析、日志管理
  9. 人工智能服务:识图、鉴黄等

脑回路时间

依靠第以上几点,能实现哪些应用? 👋 👋

三、实例说明#

3.1 静态资源加速#

这个大家都懂,就不细说 😄😄

3.2 后端加速(缓存)—— 自定义缓存时间#

含 CDN 但未命中:

<?php

echo 'Hello World!!!!!~';

设置 10s 的 CDN 缓存:

<?php

header('expires: '.date('D, d M Y H:i:s e', time() + 10));

echo 'Hello World!!!!!~';

以上例子为阿里云 CDN,具体设置缓存过期时间,请参照 CDN 服务商文档进行设置。

对于动态文件(eg:php | jsp | asp),建议设置缓存时间为 0s,即不缓存;若动态文件例如 php 文件内容更新频率较低,推荐设置较短缓存时间

—— 摘自《阿里云说明文档

参考文档:

四、边缘计算#

4.1 什么是边缘计算#

图片来源 AWS

边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧,采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台,就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起,产生更快的网络服务响应,满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。边缘计算处于物理实体和工业连接之间,或处于物理实体的顶端。而云端计算,仍然可以访问边缘计算的历史数据。

4.2 实例说明:图片 WEBP 原理#

关键词

  • Request Headers: Accept:image/webp
  • 函数计算(阿里云)、Lambda(AWS)等
  • 内容存储:OSS(阿里云),S3(AWS)等 —— 可选

大致原理

  • 开启 CDN Header - Accept 回源
  • 获取 Request HeadersAccept 中包含 image/webp(即为支持webp)
  • 通过边缘计算方式,通过源站获取对应素材转换为 webp 格式,并存储至对应 CDN 节点
  • 用户通过 CDN 输出对应格式

图片大多数源站均为 OSS、S3 等内容存储服务,而非具体服务器

服务说明

  • HTTP Headers Accept

    Accept 请求头用来告知客户端可以处理的内容类型,这种内容类型用 MIME 类型来表示。借助内容协商机制, 服务器可以从诸多备选项中选择一项进行应用,并使用 Content-Type 应答头通知客户端它的选择。浏览器会基于请求的上下文来为这个请求头设置合适的值,比如获取一个CSS层叠样式表时值与获取图片、视频或脚本文件时的值是不同的。

  • Lambda

    通过 AWS Lambda,无需预置或管理服务器即可运行代码。您只需按使用的计算时间付费 – 代码未运行时不产生费用。

    借助 Lambda,您几乎可以为任何类型的应用程序或后端服务运行代码,而且完全无需管理。只需上传您的代码,Lambda 会处理运行和扩展高可用性代码所需的一切工作。您可以将您的代码设置为自动从其他 AWS 产品触发,或者直接从任何 Web 或移动应用程序调用。

    支持语言: Node.js/Python/Java/Go/C#/PowerShell/Ruby

五、相关文档#