CDN内容分发网络

CDN内容分发网络

1 定义

Content Delivery Network

建立并覆盖在承载网之上，由分布在不同区域的边缘节点服务器群组成的分布式网络

替代传统以Web Server为中心的数据传输模式

比如在观看视频直播的时候

如果中心节点在上海，但是你在遥远的乌鲁木齐

那毫无疑问直播将会非常的卡顿

但是CDN就解决了这个问题

2 优势

CDN将源站资源缓存到阿里云全国各地的边缘服务器

供用户就近快速获取，提升用户体验，降低源站压力，避免网络拥塞，确保在不同区域、不同场景下加速网站内容的分发，提高资源访问速度

2.1 稳定快速

• 先进的分布式系统框架 :1500+全球节点
• 充足的带宽、存储资源 :120T带宽能力
• 稳定高效的性能指标 :毫秒级响应，搭配SSD存储更流畅
• 完善的监控体系 :覆盖六大洲，主流运营商支持

2.2 节约成本

• 资源弹性扩展 :自主控制台丰富API，架构扩展便捷
• 先付后用:按量付费，灵活切换计费方式

2.3 简单易用

• 自助化配置域名的添加、删除、修改、查询

遇到带宽压力，加速等方面，大概率要选CDN

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3 CDN与传统的差距

3.1 最后一公里传输质量

传统服务器距离用户远

需要多次网络转发，延时高不稳定

• 阿里云CDN先进分布，是国内节点最多的云CDN

3.2 成本

• 阿里云CDN按实际使用量付费，先用后付，可以按照流量或峰值带宽两种计费

3.3 源站压力

• 阿里云CDN对于网站突发流量，会自动做出调整，减轻了源站压力

阿里云CDN是公认的最具性价比的解决方案

遇到减少带宽成本、源站压力、中心节点的压力，大概率选CDN

4 CDN衡量指标

通用指标	指标说明	衡量标准
延时	数据包从客户端发送到服务器，再返回的来回时间	越低性能越好
下载速度	客户端从服务器下载数据的传输速度	越快性能越好
打开速度	用户打开网站的速度	越快性能越好
丢包率	用户在网络传输中丢失数据包数量占总发送的比率	越低性能越好
回源率	回源请求数比：边缘节点对没有缓存、缓存过期和不可缓存的请求占全部请求记录的比例 回源流量比=回源流量/（回源流量+用户请求访问的流量）	比值越低性能越好
缓存命中率	用户访问节点时，该节点已缓存要被访问的数据的次数占全部访问次数的比值	越高性能越好

如果在北京研发投放的软件，那北京的用户打开就不需要用到CDN

即同区域没有使用CDN的必要

如果一个文件不常访问的，也是没有采用CDN存储的必要

即**访问量高的项目比较有使用CDN的必要**

静态的内部使用的文件并没有使用CDN的必要，除非是全国性的公司

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5 CDN工作原理

假设加速域名为www.example.com，接入CDN网络，开始使用加速服务后，当终端用户发起HTTP请求

• 首先向本地DNS发起域名解析↓

• 本地DNS检查缓存中是否有其的IP地址记录

  • 有，直接返回给终端用户←
  • 无，则向授权DNS查询↓

• 授权DNS解析www.example.com时，返回域名CNAME www.example.com.dnsv1.com对应IP地址

• 域名解析请求发送到阿里云DNS调度系统，分配最佳节点IP

• 本地DNS获取DNS返回的解析IP地址

• 用户获取解析IP地址

• 再次发出相同请求时，将会直接将数据返回给用户
  

6 基本概念

• 加速域名

  • 需要使用CDN加速的域名

• CNAME

  • 别名，用来把一个域名解析到另一个域名，再由另一个域名提供IP地址

• DNS

  • 域名解析服务，将域名转换成网络可以识别的IP地址

• HTTPDNS

  • 用在客户端的时候请求URL防止域名劫持的情况

• 边缘节点

  • 与最终接入的用户之间具有较少中间环节的网络节点
  • 将访问量大的内容缓存到边缘节点的服务器上，提高访问的速度和质量

• SSL/TLS

  • 架构在TCP之上的安全套接层

• 源站

  • 实际业务的服务器

• 回源

  • CDN节点为缓存请求资源或缓存资源到期时，回源站获取资源返回给客户端

• 回源HOST

  • 源站决定了回源时，请求到哪个IP由回源HOST决定

源站为www.a.com,回源HOST为www.b.com，那么实际回源是请求到www.a.com解析到的IP,即对应的主机上的站点www.b.com

7 应用场景

• 小文件
  • 网站或应用的主要业务为图片和小文件下载
  • 主要指标:连接时间、首包时间、内容下载时间
• 大文件下载
  • 网站或应用的主要业务为大文件下载
  • 平均单个文件大小为20M以上，如游戏、客户端下载和APP下载商店
  • 主要指标：下载速度和下载总时间
• 视音频点播
  • 网站或应用APP的主要业务为视频点播或短视频类
  • 主要指标：首播时间和卡顿率
• 全站加速
  • 阿里云的一款独立产品
  • 用于动态内容加速
• 安全加速
  • 适用于游戏、金融、政企安防、电商、医疗领域等易受攻击又必须兼顾加速的业务

8 使用限制

8.1 加速域名备案

• 接入阿里云CDN进行加速的域名需要根据加速区域决定是否要备案
• 添加域名，选择的加速区域为全球或中国内地，都必须备案

8.2 内容审核

所有接入CDN的域名都要经过内容审核

目前不支持接入的域名

• 无法正常访问或内容不含有任何实质信息的
• 游戏私服
• 传奇类游戏或纸牌类游戏
• 盗版软件网站
• P2P类金融网站
• 彩票类网站
• 违规医院和药品类网站
• 涉毒、涉赌、涉黄

8.3 域名

每个阿里云账户下，最多支持加速50个域名

域名的总带宽日均峰值大于50MB，且业务无风险，可以申请增加

8.4 IP源站

每个加速域名的默认IP源站数量限制为10个IP地址

8.5 缓存刷新类操作

• URL刷新：2000条/日/每账户
• 目录刷新：100个/日/每账户

9 计费方式

计费方式	描述	使用场景
峰值带宽	每日峰值带宽计费，每5分钟统计一个带宽数据，每日得到288个值，取其中的最大值	流量平稳，带宽利用率大于30%
流量	每日从CDN节点流出的实际流量计费	流量波动大，带宽利用率小于30%
流量包	一次性付费，有效期一年	仅适用于按流量计费
增值服务计费	额外对HTTPS请求数，实时日志服务和图片鉴黄功能单独计费	HTTPS功能或全站加速的域名
预付费-下行流量/HTTPS请求数资源包	包年，一次性支付后立即生效，超出按量计费
月结95带宽峰值	联系阿里云洽淡接入	月消费金额大于10万，
CDN WAF	根据WAF功能请求次数计费

10 配置服务

10.1 开通CDN服务

实名认证开通

10.2 添加加速域名

域名要通过工信部备案，CDN提供控制台和OpenAPI接口新增加速域名

10.3 变更域名解析

将其指向CDN系统生成的CNAME域名，完成域名加入接入

10.4 访客真实IP

在HTTP协议的X-Forwarded-For中

在Apache和Nginx的自定义LOG中直接获取

在CDN控制台中有一键开通记录访客真实IP功能

10.5 配置缓存过期时间

用户自定义缓存策略优先级

10.6 验证生效

• ping 或dig所添加的加速域名
• dig查看相应的加速域名访问CDN节点的IP和延时丢包信息
• 获取对应加速域名的资源的response头查看是否具有CDN加速对应的节点

10.7 停用删除加速域名

• 停用后，加速域名信息依然会保留
• 删除后，将删除所有相关记录
  • 仅需要暂停使用，推荐选择停用
• 推荐在停用删除前，到域名所在解析服务商处恢复域名记录，保证站点正常访问

10.8 刷新和预热

刷新可以强制节点回源并获取最新文件

预热可以在业务高峰预热热门资源，提高资源访问效率

分类	原理
刷新	通过提供目录下文件的方式，强制CDN节点回源最新文件 URL是强制将节点上的文件设置为已过期，目录刷新是强制将节点上的某目录的所有资源设置为已过期
	预热后，源站将主动将对应的资源缓存到CDN节点，首次请求时，就能从缓存中直接获取到最新的资源，提高了缓存命中率

10.9 访问控制

设置黑白名单以及URL鉴权，实现对访客身份的识别和过滤

从而限制访问CDN资源的用户

功能	说明
Refer防盗链	配置访问Referer黑白名单实现识别和过滤
URL鉴权	配置URL鉴权功能保护站点资源不被非法站点下载盗用，安全性高于Referer防盗链
IP黑白名单	配置IP黑白名单实现识别和过滤
UA黑白名单	配置UsageAgent黑白名单实现识别和过滤

10.9.1 Refer防盗链

• 默认不启用，是可选配置
• 黑白名单互斥，同一时间只能选择一种方式
• 配置后，CDN会自动添加泛域名
• 允许通过浏览器地址栏直接访问资源URL
• Refer内容可以伪造

10.9.2 URL鉴权

• CDN客户站点提供加密URL，URL中包含权限验证信息
• 用户使用加密后的URL向加速节点发起请求
• 加速节点对加密URL中的权限信息进行验证

10.9.3 IP黑白名单

黑名单内的IP均无法访问当前资源

黑名单的IP仍可访问CDN节点，但会被CDN节点拒绝返回403

CDN日志中会记录下这些黑名单中的IP请求记录

如果设置白名单，那则只有白名单内的IP可以访问，两者不能同时使用

10.10 缓存命中率

字节缓存命中率=CDN缓存命中响应的字节数/CDN所有请求响应的字节数

请求缓存命中率=CDN缓存命中的请求数/CDN所有的请求数

预热URL

• 业务高峰时，CDN缓存命中率低
• 加速域名流量较低时，CDN缓存命中率低

配置资源缓存规则

• 静态资源未返回响应时，缓存失败，CDN缓存命中率低

过滤URL中可变参数

些黑名单中的IP请求记录

如果设置白名单，那则只有白名单内的IP可以访问，两者不能同时使用