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CDN 的工作原理是将用户请求路由到就近的边缘服务器，由这些服务器提供缓存内容，而不必将每个请求都发回源站服务器。当内容已在边缘缓存时，CDN 会立即提供服务。当内容未缓存时，CDN 会从源站获取内容，传递给用户，并可能存储副本以供后续请求使用。
本指南解释了 CDN 架构、请求路由、缓存以及现代内容交付背后的性能优势。
什么是内容分发网络？
内容分发网络是一个地理上分散的服务器网络，通过从距离用户更近的位置交付内容来提升网络性能。
CDN 并非让每个请求都来自单一的源站服务器，而是将流量路由到附近的边缘服务器，从而减少延迟并缩短加载时间。
CDN 可加速网站、应用程序、媒体和其他数字内容的交付，使其成为现代互联网基础设施的基础组成部分。
延伸阅读：什么是 CDN？
CDN 是如何工作的？
CDN 的工作原理是将服务器部署在离用户更近的地方，并利用这些服务器代表源站服务器交付内容。
当用户请求内容时，CDN 会确定最佳边缘节点来处理该请求。边缘服务器检查内容是否在缓存中可用。如果有有效的缓存副本，CDN 会立即提供内容。
如果内容不可用，CDN 会从源站服务器获取内容，并可能存储副本以供后续请求使用。通过从边缘处理更多请求，CDN 可以降低延迟、减轻源站服务器负载，并提升不同地区的交付性能。
下一节将详细分解这一过程的每个阶段。
CDN 请求流程：内容如何逐步交付
了解 CDN 背后的请求流程有助于将缓存、路由和边缘交付等概念与实际用户请求过程中发生的情况联系起来。
以下步骤描述了一个典型请求从用户访问网站或应用程序到内容交付完成的整个过程。
1. 用户请求网页或数字资产
该过程始于用户打开网站、开始视频流播放、下载文件或访问应用程序。浏览器会发送加载页面所需的资源请求，可能包括 HTML 文件、图片、JavaScript、CSS、视频或应用程序资源。
2. DNS 将请求路由到 CDN
收到请求后，域名系统帮助将用户请求导向 CDN，而不是将每个请求都直接发送到源站服务器。
路由决策通常基于网络状况、服务器可用性和用户地理位置等因素。CDN 不依赖单一的交付节点，而是可以在内容检索开始之前为请求确定更高效的路径。
3. CDN 选择就近的 PoP 或边缘服务器
一旦请求到达 CDN，平台会确定哪个交付节点最适合响应。
选择不仅仅基于地理邻近性。网络拥塞程度、边缘服务器健康状态、容量和路由效率都可能影响选择过程。
4. 边缘服务器检查内容是否已缓存
请求到达选定的边缘服务器后，CDN 会检查所请求的内容是否已存在于缓存中。
可缓存的内容可能包括图片、视频、JavaScript 文件、CSS 文件、可下载资源以及其他频繁请求的资源。缓存规则决定了存储的内容是否仍然有效，以及是否可以立即交付。
5. 缓存命中则立即交付内容
当请求的内容在缓存中找到且仍然有效时，即发生缓存命中。
在这种情况下，边缘服务器会直接将内容交付给用户，而无需联系源站服务器。这缩短了交付路径，减少了源站流量。
6. 缓存未命中则从源站服务器获取内容
当请求的内容不可用、已过期或不符合缓存服务条件时，就会发生缓存未命中。
CDN 将请求转发给源站服务器，获取内容，并将其交付给用户。
7. CDN 根据缓存规则存储内容
从源站收到内容后，CDN 可能会根据预定义的缓存策略在边缘存储副本。
这些规则决定了内容是否可以缓存、缓存有效时长，以及 CDN 应在何时检查更新版本。
8. 后续请求从边缘交付
一旦内容被缓存，后续的请求通常可以直接从边缘服务器获得服务，从而减少源站流量，并在需求高峰期提高可扩展性。
CDN 架构：支撑 CDN 运作的核心组件
CDN 依赖于多个基础设施组件协同工作，以在不同地区高效交付内容。
源站服务器
源站服务器存储网站内容、应用程序资源、数据库和其他资源的原始版本。
即使大多数用户请求由 CDN 处理，当缓存副本不可用或需要更新时，源站仍然是内容的权威来源。
接入点
接入点通常被称为 PoP，是分布在不同城市、地区和网络枢纽的地理分散数据中心。
PoP 将 CDN 覆盖范围扩展到本地市场，帮助将内容部署到离用户更近的位置。全球 CDN 可能在多个国家和网络中运营数百个 PoP，以支持大规模低延迟内容交付。
边缘服务器
边缘服务器在 PoP 内运行，处理来自用户的内容交付请求。
边缘服务器无需让每个请求都回源，而是可以直接从 CDN 网络交付缓存的资源，减少不必要的往返传输，提高交付效率。边缘基础设施还支持缓存、流量分发和内容加速功能。
DNS 路由
DNS 路由系统根据用户位置、网络状况和服务器可用性等因素，将请求导向适当的 CDN 节点。
负载均衡
负载均衡将请求分配到可用的基础设施上，而不是将流量集中到单一服务器或节点。
均衡的流量分配提高了资源利用率，有助于在需求高峰期维持服务可用性。
CDN 缓存的工作原理
CDN 缓存的工作原理是将内容存储在边缘节点，这样后续请求就不必反复从源站服务器获取相同内容。
当请求到达边缘时，CDN 会检查是否有有效的缓存副本。如果内容已缓存，则立即交付。如果没有，CDN 会从源站获取内容，并可能将其存储起来以供后续请求使用。
CDN 主要缓存静态内容，这类内容在不同用户和请求之间保持不变，包括图片、CSS 文件、JavaScript 文件、字体、可下载文档、视频文件和静态 HTML 页面。
按用户或基于实时数据生成的动态内容通常不太适合缓存，不过现代 CDN 仍然可以通过路由优化和连接优化来加速动态请求。
缓存命中与缓存未命中
当内容可用并可从边缘立即交付时，即为缓存命中。当没有有效副本时，即为缓存未命中。CDN 从源站服务器获取内容，交付给用户，并在边缘存储副本。后续对该资源的请求便可以直接从缓存中获取。
TTL 与 Cache-Control 规则
缓存内容不会无限期可用。生存时间决定了缓存副本的有效时长。一旦 TTL 过期，CDN 会在服务后续请求之前从源站获取更新版本。
Cache-Control 头部提供了关于内容是否可以缓存以及在何种条件下缓存的额外指令。TTL 和 Cache-Control 策略让团队能够控制性能和内容新鲜度之间的平衡。
使用 CDN 与不使用 CDN：内容交付有何不同？
当网站、应用程序和数字内容面向多个地区的更多受众时，使用 CDN 与仅依赖源站服务器之间的差异会更加明显。
虽然缓存是 CDN 最重要的功能之一，但它只是整体交付模式的一部分。对比有 CDN 和没有 CDN 的内容交付，有助于说明 CDN 基础设施更广泛的影响。
| 类别 | 不使用 CDN | 使用 CDN |
|---|---|---|
| 请求路径 | 请求直接到达源站服务器。 | 请求通过就近的 CDN PoP 或边缘服务器路由。 |
| 延迟 | 响应时间受地理距离影响较大。 | 内容可从距离用户更近的位置交付。 |
| 源站负载 | 源站处理所有流量。 | CDN 承担大量重复请求。 |
| 可用性 | 服务高度依赖源站基础设施。 | 流量可分散到全球网络。 |
| 流量高峰 | 突发需求可能压垮源站。 | 流量峰值分散到 CDN 网络。 |
| 安全性 | 防护集中在源站。 | 安全控制可应用于网络边缘。 |
| 全球用户体验 | 不同地区性能差异较大。 | 各地区性能更加一致。 |
CDN 并不取代源站服务器。相反，它增加了一个分布式交付层，帮助在不同位置更高效地存储内容、路由请求和管理流量。
CDN 如何提升网络性能？
CDN 通过缩短用户与内容之间的距离、从边缘节点提供缓存资源以及将流量分散到全球网络来提升网络性能。更短的交付路径有助于降低延迟，同时边缘缓存通过处理离用户更近的重复请求来降低源站服务器负载。
CDN 还能提高可用性并支持全球可扩展性，而不会将需求集中在源站。对于视频文件、软件下载和高分辨率图片等大型资源，边缘交付可以显著改善各地区的用户体验。
企业何时需要 CDN？
并非每个网站都需要 CDN。当网站流量、用户分布、内容大小或性能要求超出单一源站交付模式时，企业可能需要 CDN。
在以下情况下，CDN 通常很有价值：
- 用户分布在多个国家或地区
- 网站或应用程序交付大文件、视觉内容（如视频和图片）或软件下载
- 应用程序需要在地理分散的用户群体中保持一致的性能
- 在产品或服务推广、产品发布、直播活动或季节性需求高峰期间出现流量激增
- 更高的可用性、更强的安全性或更低的源站服务器负载成为优先事项
当上述多个需求同时存在时，组织通常会采用 CDN。
使用 CDN 有哪些商业价值？
CDN 的技术优势通常能够转化为可衡量的商业成果。
更快、更稳定的内容交付有助于提升用户参与度，而分布式基础设施则提高了可靠性和服务可用性。
CDN 的安全能力还可以通过 DDoS 防护、Web 应用防火墙控制、机器人程序缓解和流量过滤来帮助保护网站和应用程序。
对于服务多个市场的组织来说，CDN 可以支持区域性能、访问控制、合规需求以及更可靠的内容交付。
CDNetworks 如何支持全球内容交付
高效的内容交付依赖于全球基础设施、缓存效率、流量优化和边缘安全。
CDNetworks 通过以下方式满足这些需求：
- 全球 PoP 覆盖：遍布 90 多个国家和地区的 3000 多个 CDN PoP，帮助将内容交付给全球用户。
- 智能缓存：可配置的缓存策略和分层缓存有助于提高缓存效率，降低源站服务器负载。
- 动态加速：路由优化和加速技术有助于提升动态应用和不可缓存内容的交付性能。
- 云安全：集成的 DDoS 云清洗、Web 应用防火墙和流量过滤功能，帮助在网络边缘保护应用程序。
了解 CDNetworks 如何帮助组织加速和保护全球内容交付。
内容分发网络常见问题解答
CDN 是如何逐步工作的？
CDN 将用户请求路由到合适的边缘节点，在有缓存内容时提供服务，在必要时从源站获取内容。
源站服务器和边缘服务器有什么区别？
源站服务器存储内容和应用程序的原始版本。边缘服务器存储缓存副本，并在离用户更近的位置交付内容。
当 CDN 没有缓存内容时会发生什么？
当请求的内容在边缘不可用时，CDN 会从源站服务器获取内容，交付给用户，并根据缓存策略存储副本以供后续请求使用。
CDN 仅仅是一个缓存吗？
缓存只是 CDN 的功能之一。现代内容分发网络还提供流量管理、负载均衡、安全服务和应用加速能力。CDN 的作用远不止缓存。
CDN 如何提升网络性能？
CDN 通过缩短用户与内容之间的距离来降低延迟。边缘缓存还能降低源站服务器负载，并在高需求期间帮助维持性能。
CDN 如何选择边缘服务器？
CDN 根据邻近性、网络状况和服务器可用性等因素来选择适当的交付节点。