前言：CDN 網絡是内容分(fēn)發網絡。大型網站(zhàn)，尤其是直播、視(shì)頻平台一(yī)般都會使用 CDN 加速技術。其原理(lǐ)類似于京東物流利用當地倉庫加速物流效率，本文講解的不錯。

---------- 正文 ----------

如(rú)今這(zhè)個(gè)移動互聯網時(shí)代，越來(lái)越多的人(rén)使用手機觀看視(shì)頻，豐富自己的娛樂(yuè)生(shēng)活。

可是，大家在追劇(jù)的時(shí)候，有沒有想過一(yī)個(gè)問題——為(wèi)什(shén)麽有時(shí)候明明自己手機的網速很快(kuài)，但(dàn)觀看視(shì)頻時(shí)，仍然卡頓？

回答(dá)這(zhè)個(gè)問題之前，我們先來(lái)做一(yī)道算(suàn)術題。

以之前很火(huǒ)的“延禧攻略”為(wèi)例，當時(shí)曾經在某視(shì)頻APP實現(xiàn)了(le)1千萬用戶同時(shí)在線觀看。

如(rú)果大家觀看的是1080p清晰度的視(shì)頻（理(lǐ)論上(shàng)需要4Mbps帶寬），那麽，累計需要的流量帶寬是10,000,000×4Mbps=40,000,000Mbps=40Tbps。

對于優酷、愛奇藝這(zhè)樣的互聯網視(shì)頻内容提供商(shāng)來(lái)說(shuō)，這(zhè)無疑是非常巨大的流量壓力。

我們普通計算(suàn)機的網卡，是1Gbps的帶寬。如(rú)果優酷有一(yī)台超級服務(wù)器(qì)，那麽，這(zhè)台超級服務(wù)器(qì)就(jiù)需要4萬塊網卡，而且必須百分(fēn)之百跑滿速度，才能(néng)夠實現(xiàn)這(zhè)1千萬用戶的流暢觀看。

對于一(yī)些(xiē)實力不夠的服務(wù)商(shāng)，或者突發流量陡增的情況，就(jiù)會造成擁塞，從而導緻卡頓和延時(shí)。

有這(zhè)麽一(yī)個(gè)說(shuō)法：當用戶打開一(yī)個(gè)頁面，等待超過4秒(miǎo)，他就(jiù)會關(guān)閉這(zhè)個(gè)頁面。也(yě)就(jiù)是說(shuō)，這(zhè)個(gè)用戶就(jiù)會流失。

▼這(zhè)應該是大家最討(tǎo)厭的符号

用戶的流失，就(jiù)意味着金(jīn)錢(qián)的流失。沒有任何一(yī)家互聯網服務(wù)提供商(shāng)希望這(zhè)樣的情況發生(shēng)。所以，它們必須想方設法讓自己的内容盡快(kuài)呈現(xiàn)，縮短用戶的等待時(shí)間(jiān)，提升用戶的體(tǐ)驗。

而CDN，就(jiù)是一(yī)項非常有效的縮短時(shí)延的技術。

CDN的誕生(shēng)

上(shàng)世紀80年代，互聯網技術剛剛走入民(mín)用領域。

人(rén)們主要通過撥号來(lái)訪問網絡，帶寬很低(dī)，用戶也(yě)很少，所以，沒有對骨幹網以及服務(wù)器(qì)帶來(lái)壓力。

随着互聯網的爆炸式發展，用戶越來(lái)越多，加上(shàng)寬帶接入網的出現(xiàn)，内容源服務(wù)器(qì)和骨幹網絡的壓力越來(lái)越大，無法及時(shí)響應用戶的訪問需求。

1995年，麻省理(lǐ)工學院教授、互聯網的發明者之一(yī)，Tim Berners-Lee博士發現(xiàn)，網絡擁塞越來(lái)越嚴重，将會成為(wèi)互聯網發展的最大障礙。

Tim Berners-Lee

于是，他提出一(yī)個(gè)學術難題，希望有人(rén)能(néng)發明一(yī)種全新(xīn)的、從根本上(shàng)解決問題的方法，來(lái)實現(xiàn)互聯網内容的無擁塞分(fēn)發。

當時(shí)Tim Berners-Lee博士的隔壁，是Tom Leighton教授的辦公室。他是一(yī)位麻省理(lǐ)工學院應用數學教授。

Tom Leighton

他被Berners-Lee的挑戰激起了(le)興趣，于是他請研究生(shēng)Danny C. Lewin和其他幾位頂級研究人(rén)員(yuán)一(yī)起破解這(zhè)個(gè)技術難題。

Danny C. Lewin

最終，他們開發了(le)利用數學運算(suàn)法則來(lái)處理(lǐ)内容的動态路(lù)由算(suàn)法技術，有效地解決了(le)這(zhè)個(gè)難題。這(zhè)個(gè)技術，就(jiù)是CDN。

他們還為(wèi)此專門成立了(le)公司，發揮其商(shāng)業價值。這(zhè)個(gè)公司，就(jiù)是後來(lái)鼎鼎大名的CDN服務(wù)鼻祖——Akamai公司。

CDN的原理(lǐ)

CDN這(zhè)個(gè)技術其實說(shuō)起來(lái)并不複雜，最初的核心理(lǐ)念，就(jiù)是将内容緩存在終端用戶附近。

内容源不是遠(yuǎn)麽？那麽，我們就(jiù)在靠近用戶的地方，建一(yī)個(gè)緩存服務(wù)器(qì)，把遠(yuǎn)端的内容，複制一(yī)份，放(fàng)在這(zhè)裏，不就(jiù)OK了(le)？

因為(wèi)這(zhè)項技術是把内容進行了(le)分(fēn)發，所以，它的名字就(jiù)叫做CDN——Content Delivery Network，内容分(fēn)發網絡。

具體(tǐ)來(lái)說(shuō)，CDN就(jiù)是采用更多的緩存服務(wù)器(qì)（CDN邊緣節點），布放(fàng)在用戶訪問相對集中的地區或網絡中。當用戶訪問網站(zhàn)時(shí)，利用全局負載技術，将用戶的訪問指向距離最近的緩存服務(wù)器(qì)上(shàng)，由緩存服務(wù)器(qì)響應用戶請求。（有點像電商(shāng)的本地倉吧(ba)？）

大家可能(néng)覺得，這(zhè)個(gè)不就(jiù)是“鏡像服務(wù)器(qì)”嘛？其實不一(yī)樣。鏡像服務(wù)器(qì)是源内容服務(wù)器(qì)的完整複制。而CDN，是部分(fēn)内容的緩存，智能(néng)程度更高。

确切地說(shuō)，CDN=更智能(néng)的鏡像+緩存+流量導流。

而且還需要注意的是，CDN并不是隻能(néng)緩存視(shì)頻内容，它還可以對網站(zhàn)的靜态資源（例如(rú)各類型圖片、html、css、js等）進行分(fēn)發，對移動應用APP的靜态内容（例如(rú)安裝包apk文件、APP内的圖片視(shì)頻等）進行分(fēn)發。

我們來(lái)舉個(gè)例子(zǐ)，看看CDN的具體(tǐ)工作(zuò)流程。

如(rú)果某個(gè)用戶想要訪問優酷的視(shì)頻點播内容，那麽：

具體(tǐ)步驟：

①、當用戶點擊APP上(shàng)的内容，APP會根據URL地址去本地DNS（域名解析系統）尋求IP地址解析。

②、本地DNS系統會将域名的解析權交給CDN專用DNS服務(wù)器(qì)。

③、CDN專用DNS服務(wù)器(qì)，将CDN的全局負載均衡設備IP地址返回用戶。

④、用戶向CDN的負載均衡設備發起内容URL訪問請求。

⑤、CDN負載均衡設備根據用戶IP地址，以及用戶請求的内容URL，選擇一(yī)台用戶所屬區域的緩存服務(wù)器(qì)。

⑥、負載均衡設備告訴用戶這(zhè)台緩存服務(wù)器(qì)的IP地址，讓用戶向所選擇的緩存服務(wù)器(qì)發起請求。

⑦、用戶向緩存服務(wù)器(qì)發起請求，緩存服務(wù)器(qì)響應用戶請求，将用戶所需内容傳送到用戶終端。

⑧、如(rú)果這(zhè)台緩存服務(wù)器(qì)上(shàng)并沒有用戶想要的内容，那麽這(zhè)台緩存服務(wù)器(qì)就(jiù)要網站(zhàn)的源服務(wù)器(qì)請求内容。

⑨、源服務(wù)器(qì)返回内容給緩存服務(wù)器(qì)，緩存服務(wù)器(qì)發給用戶，并根據用戶自定義的緩存策略，判斷要不要把内容緩存到緩存服務(wù)器(qì)上(shàng)。

CDN的好(hǎo)(hǎo)處

采用CDN技術，最大的好(hǎo)(hǎo)處，就(jiù)是加速了(le)網站(zhàn)的訪問——用戶與内容之間(jiān)的物理(lǐ)距離縮短，用戶的等待時(shí)間(jiān)也(yě)得以縮短。

而且，分(fēn)發至不同線路(lù)的緩存服務(wù)器(qì)，也(yě)讓跨運營商(shāng)之間(jiān)的訪問得以加速。

例如(rú)中國移動手機用戶訪問中國電信網絡的内容源，可以通過在中國移動架設CDN服務(wù)器(qì)，進行加速。效果是非常明顯的。

此外，CDN還有安全方面的好(hǎo)(hǎo)處。内容進行分(fēn)發後，源服務(wù)器(qì)的IP被隐藏，受到攻擊的概率會大幅下(xià)降。而且，當某個(gè)服務(wù)器(qì)故障時(shí)，系統會調用臨近的健康服務(wù)器(qì) 進行服務(wù)，避免對用戶造成影響。

正因為(wèi)CDN的好(hǎo)(hǎo)處很多，所以，目前所有主流的互聯網服務(wù)提供商(shāng)，都采用了(le)CDN技術。所有的雲服務(wù)提供商(shāng)，也(yě)都提供了(le)CDN服務(wù)（價格也(yě)不算(suàn)貴，按流量計費）。

某某雲的CDN服務(wù)

CDN和通信行業

CDN是從傳統IT行業發展起來(lái)的一(yī)項服務(wù)。但(dàn)是，對于我們通信行業來(lái)說(shuō)，CDN也(yě)有非常大的商(shāng)業價值。

互聯網服務(wù)提供商(shāng)采用CDN，是以存儲換時(shí)延。花錢(qián)購(gòu)置CDN服務(wù)器(qì)或雲計算(suàn)服務(wù)，以此換取更好(hǎo)(hǎo)的用戶體(tǐ)驗。

通信運營商(shāng)也(yě)追捧CDN，但(dàn)它們的目的，是以存儲換帶寬——通過服務(wù)“下(xià)沉”，減輕上(shàng)層骨幹網絡的流量壓力，避免硬件擴容，降低(dī)網絡建設成本。

這(zhè)個(gè)很好(hǎo)(hǎo)理(lǐ)解啊，如(rú)果大量的業務(wù)流量數據在骨幹網跑來(lái)跑去，骨幹網肯定吃不消，要拼命擴容。如(rú)果這(zhè)些(xiē)業務(wù)流量數據在底層就(jiù)被解決了(le)，那麽，骨幹網的帶寬壓力自然就(jiù)減輕了(le)。不是麽？

很多運營商(shāng)已經将CDN下(xià)沉到地市(shì)級，以此減輕壓力，同時(shí)可以提升用戶體(tǐ)驗。

講到這(zhè)裏，廣大通信汪們是不是想到了(le)什(shén)麽？

沒錯，這(zhè)個(gè)和前幾天介紹過的移動邊緣計算(suàn)，有異曲同工之妙。

一(yī)直以來(lái)，随着網絡能(néng)力的不斷提升，内容資源和計算(suàn)能(néng)力都在不斷“往上(shàng)走”，走到雲計算(suàn)中心。由一(yī)個(gè)核心雲計算(suàn)中心，對所有終端節點提供服務(wù)。

結果，人(rén)們回過頭來(lái)發現(xiàn)，對于非常大的面積區域，非常多的用戶數量，尤其是國家級或世界級的服務(wù)，不管你把這(zhè)個(gè)中心設在哪裏，也(yě)不管你這(zhè)個(gè)中心的能(néng)力有多強大，都無法克服物理(lǐ)距離上(shàng)的障礙，會導緻無法忍受的延時(shí)和網絡擁塞。

于是乎，人(rén)們就(jiù)開始把雲計算(suàn)中心進行部分(fēn)“下(xià)沉”，這(zhè)才有了(le)霧計算(suàn)、霾計算(suàn)。甚至人(rén)們開始質疑，集中式計算(suàn)是否會最終被分(fēn)布式計算(suàn)所取代？

區塊鏈，就(jiù)是分(fēn)布式計算(suàn)的代表

在小棗君看來(lái)，不存在誰完全取代誰的問題。不同的場(chǎng)景帶來(lái)不同的需求，不同的需求需要不同的網絡架構。場(chǎng)景的多樣化(huà)是現(xiàn)實存在的，所以，網絡架構的靈活化(huà)，也(yě)是必然的選擇。

即将到來(lái)的5G，提出三大場(chǎng)景和切片，用同一(yī)張網絡，滿足不同的需求，就(jiù)體(tǐ)現(xiàn)了(le)這(zhè)樣的設計思想，順應了(le)潮流的發展方向。

總而言之，對于網絡技術來(lái)說(shuō)，不管是黑貓、白貓，總之，能(néng)抓到老鼠的，就(jiù)是好(hǎo)(hǎo)貓。難道不是麽？