随笔

cdn 简介

本文简单介绍 CDN 的缓存策略 以及 附带其关联名词解释

CDN（Content Delivery Network，内容分发网络）

当下的互联网产品中 CDN 几乎已经成了标配，使用 CDN 能够加速网站资源的下载，能够避免浏览器对请求并发的限制。
那么它为什么能够实现加速资源下载呢？

CDN，中文意思为“内容分发网络”，从字面解释可以得知，是做内容分发的，也就是说将用户的内容分发到各个地方，即在各个地方都部署“CDN节点服务器”。

因此 CDN加速原因总结一句话就是：在各个地方部署缓存服务器，尽可能让用户的请求命中缓存，从缓存中获取数据。

那么，如何才能做到为个区域发起的请求分配最优的资源数据源呢？

这个跟 DNS 有关。

当用户访问使用 CDN 资源服务的网站时，请求首次发起之后，域名解析请求会被流转到预先授权的 DNS 服务器。
DNS 服务器解析的时候会发现域名已经配置了 CNAME 记录（需要用户提前配置好），到了 CDN 服务商的某个域名。
然后域名解析请求会被发送至 CDN 服务商的 DNS 调度系统，该系统通过一组预先定义好的策略(如内容类型、地理区域、入网类型、网络负载状况等)，将最优的 CDN 节点 IP 地址提供给用户。
使用户通过该 IP 即可以最快的速度获得请求内容。

如下图所示。

假设用户访问 qcloud.com

1.没有cdn，发起请求过程

无CDN请求场景
由于服务器部署在广州，而北京、新疆距离广州距离不一样，因此会有不同程度的延迟。

此时的域名解析：
无CDN域名解析场景

  1. 本地DNS对域名进行解析,本地DNS经过 本地缓存识别 —— 路由缓存识别 —— 电信服务商缓存识别 —— DNS服务商解析等一系列解析
  2. 之后得到服务器 IP 地址
  3. 根据IP地址定向从服务器获取数据。

2.cdn的请求，发起过程

有CDN请求场景
一般来说 CDN 厂商会在全国各个大的区域部署一些服务器来作为 CDN 节点，这些节点可以用来缓存请求数据，以最快、最近、最优的方式返回请求数据

接入 CDN 以后，需要先给域名配置一个 CNAME 记录，当域名解析该域名的时候，此时的域名解析会被指向 CNAME 记录的值。
如下图所示。

有CDN域名解析场景
0）用户接入 CDN 时候需要给域名配置一个 CNAME 记录到 CDN 厂商的某个域名(如：XX)，而 CDN 厂商则会对针对 XX 域名做相应的处理。

  1. 访问 qcloud.com 域名
  2. 本地 DNS 对域名进行解析，本地 DNS 经过本地缓存识别 ——> 路由缓存识别 ——> 电信服务商缓存识别 ——> DNS服务商解析… 等一系列解析
  3. 解析之后得到 CNAME 记录的 CDN 域名(如：XX)
  4. 请求到达 CDN 域名 XX 对应的服务器，在该服务器上通过一系列算法选出当前最优节点。
    5/6) 将最优节点的 IP 返回给用户
    7/8) 用户通过该 IP 即可得到改 IP 对应节点上的数据了。

名词解释

CDN 缓存穿透

CDN 如果没有缓存，则回源进行查找，如果请求资源每次都带有随机数，则每次都会回源，这就是缓存穿透。

DNS (域名系统)

DNS 系统是一个分布式分层数据库，用于存储 IP 地址和其它数据，并按照名称进行查询，他用于将人类可读的域名转换为机器可读的 IP 地址。
DNS 目录存储于全球范围内分布的域名服务器上，定期更新。

DNS 服务器类型

DNS 服务器存储域名数据库，并根据来自网络中客户端的 DNS查询 来处理域名。
权威服务器 —— 保存 DNS 名称记录（包括 A、AAAA 和 CNAME）的服务器。
非权威服务器—— 根据以前的域名查询来构建缓存文件。它不存放原始名称记录。

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$ nslookup epoos.com

Server:  10.11.56.23
Address: 10.11.56.23#53
Non-authoritative answer:
Name: epoos.com
Address: 111.230.220.62

通过 nslookup 命令查询得知，当前查询 epoos.com 域名是由 dns 服务器 10.11.56.23 返回的，其结果并不是权威服务器的结果。
该 dns 服务器是dnspod(国内的 DNS 服务商) 提供的。

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Nslookup 是一个监测网络中 DNS 服务器是否能正确实现域名解析的命令行工具。

DNS 记录类型 —— CNAME (Canonical Name Record)

CNAME 是域名 DNS 的一种记录，用于解析域名到另外一个域名。
域名解析服务器遇到CNAME记录会以映射到的目标重新开始查询，这对于需要在同一个IP地址上运行多个服务的情况来说非常方便。

对于多个域名共用同一个IP的情况尤其有用，如将ftp.example.com 和 <www.example.com> 都指向DNS记录 example.com，而后者则有一个指向IP地址的A记录。
如此一来，若服务器 IP 地址改变，则只需修改 example.com 的A记录即可。

CNAME 多用在 CDN 加速上。

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$ dig qcloud.com CNAME

# ...
;; QUESTION SECTION:
;qcloud.com.   IN CNAME  # 要查询的记录类型

;; AUTHORITY SECTION:
qcloud.com.  600 IN SOA ns1.qq.com. webmaster.qq.com. 1330653999 300 600 86400 86400  # 要查询的记录别名
# ...

DNS 记录类型 —— A 记录

A (Address) 记录是用来指定主机名（或域名）对应的IP地址记录

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$ dig qcloud.com

# ...
;; QUESTION SECTION:
;qcloud.com.   IN A  # 要查询的记录类型，不指定参数，默认查 A 记录

;; ANSWER SECTION:
qcloud.com.  17 IN A 119.29.42.201  # 查询 A 记录的结果
qcloud.com.  17 IN A 119.29.47.192
# ...

DNS 记录类型 —— AAAA 记录

A 记录的 IPV6 版本

DNS 记录类型 —— MX 记录

邮件交换记录，根据邮件域名的结尾指向对应的邮件服务器进行处理

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$ dig qcloud.com MX

# ...
;; QUESTION SECTION:
;qcloud.com.   IN MX

;; AUTHORITY SECTION:
qcloud.com.  600 IN SOA ns1.qq.com. webmaster.qq.com. 1330653999 300 600 86400 86400
# ...

DNS 记录类型 —— NS 记录

解析服务器记录，用来表明哪台服务器对该域名进行解析

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$ dig qcloud.com NS
# ...
;; QUESTION SECTION:
;qcloud.com.   IN NS # 查询的记录类型为 NS

;; ANSWER SECTION:
# 域名解析服务器地址
qcloud.com.  86400 IN NS ns2.qq.com.
qcloud.com.  86400 IN NS ns3.qq.com.
qcloud.com.  86400 IN NS ns4.qq.com.
qcloud.com.  86400 IN NS ns1.qq.com.
# ...

DNS 记录类型 —— SOA 记录

起始授权机构记录，NS 用于标识哪台服务器对该域名进行解析，SOA 用于记录在众多 NS 记录中哪一台是主服务器。
表示此域名的权威解析服务器地址。当域名解析没有命中缓存的时候，就会回源到此域名的 SOA 记录，这也叫权威解析记录。

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$ dig qcloud.com SOA
# ...
;; QUESTION SECTION:
;qcloud.com.   IN SOA

;; ANSWER SECTION:
qcloud.com.  86400 IN SOA ns1.qq.com. webmaster.qq.com. 1330653999 300 600 86400 86400
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