如今這個移動互聯網時代，越來越多的人使用手機觀看視頻，豐富自己的娛樂生活。

可是，大家在追劇的時候，有沒有想過一個問題——爲什麼有時候明明自己的網速很快，但觀看視頻時，仍然卡頓？

回答這個問題之前，我們先來做一道算術題。

以之前很火的“延禧攻略”爲例，當時曾經在某視頻APP實現了1千萬用戶同時在線觀看。

如果大家觀看的是1080p清晰度的視頻（理論上需要4Mbps帶寬），那麼，累計需要的流量帶寬是10,000,000×4Mbps=40,000,000Mbps≈40Tbps。

對於優酷、愛奇藝這樣的互聯網視頻內容提供商來說，這無疑是非常巨大的流量壓力。

我們普通計算機的網卡，是1Gbps的帶寬。如果是服務器，現在有10Gbps的網卡（萬兆網卡）。

如果優酷有一臺超級服務器，那麼，這臺超級服務器就需要4000塊萬兆網卡，而且必須百分之百跑滿速度，才能夠實現這1千萬用戶的流暢觀看。

對於一些實力不夠的服務商，或者突發流量陡增的情況，就會造成擁塞，從而導致卡頓和延時。

有這麼一個說法：當用戶打開一個頁面，等待超過4秒，他就會關閉這個頁面。也就是說，這個用戶就會流失。

這應該是大家最討厭的符號：

用戶的流失，就意味着金錢的流失。沒有任何一家互聯網服務提供商希望這樣的情況發生。所以，它們必須想方設法讓自己的內容儘快呈現，縮短用戶的等待時間，提升用戶的體驗。

而CDN，就是一項非常有效的縮短時延的技術。

▊ CDN的誕生

上世紀80年代，互聯網技術剛剛走入民用領域。

人們主要通過撥號來訪問網絡，帶寬很低，用戶也很少，所以，沒有對骨幹網以及服務器帶來壓力。

隨着互聯網的爆炸式發展，用戶越來越多，加上寬帶接入網的出現，內容源服務器和骨幹網絡的壓力越來越大，無法及時響應用戶的訪問需求。

1995年，麻省理工學院教授、互聯網的發明者之一，Tim Berners-Lee博士發現，網絡擁塞越來越嚴重，將會成爲互聯網發展的最大障礙。

Tim Berners-Lee

於是，他提出一個學術難題，希望有人能發明一種全新的、從根本上解決問題的方法，來實現互聯網內容的無擁塞分發。

當時Tim Berners-Lee博士的隔壁，是Tom Leighton教授的辦公室。他是一位麻省理工學院應用數學教授。

Tom Leighton

他被Berners-Lee的挑戰激起了興趣，於是他請研究生Danny C. Lewin和其他幾位頂級研究人員一起破解這個技術難題。

Danny C. Lewin

最終，他們開發了利用數學運算法則來處理內容的動態路由算法技術，有效地解決了這個難題。這個技術，就是CDN。

他們還爲此專門成立了公司，發揮其商業價值。這個公司，就是後來鼎鼎大名的CDN服務鼻祖——Akamai公司。

▊ CDN的原理

CDN這個技術其實說起來並不複雜。它最初的核心理念，就是將內容緩存在終端用戶附近。

內容源不是遠麼？那麼，我們就在靠近用戶的地方，建一個緩存服務器，把遠端的內容，複製一份，放在這裏，不就OK了？

因爲這項技術是把內容進行了分發，所以，它的名字就叫做CDN——Content Delivery Network，內容分發網絡。

具體來說，CDN就是採用更多的緩存服務器（CDN邊緣節點），布放在用戶訪問相對集中的地區或網絡中。當用戶訪問網站時，利用全局負載技術，將用戶的訪問指向距離最近的緩存服務器上，由緩存服務器響應用戶請求。（有點像電商的本地倉吧？）

大家可能覺得，這個不就是“鏡像服務器”嘛？其實不一樣。鏡像服務器是源內容服務器的完整複製。而CDN，是部分內容的緩存，智能程度更高。

確切地說，CDN=更智能的鏡像+緩存+流量導流。

而且還需要注意的是，CDN並不是只能緩存視頻內容，它還可以對網站的靜態資源（例如各類型圖片、html、css、js等）進行分發，對移動應用APP的靜態內容（例如安裝包apk文件、APP內的圖片視頻等）進行分發。

我們來舉個例子，看看CDN的具體工作流程。

如果某個用戶想要訪問優酷的視頻點播內容，那麼：

具體步驟：

①、當用戶點擊APP上的內容，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系統會將域名的解析權交給CDN專用DNS服務器。

③、CDN專用DNS服務器，將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內容URL訪問請求。

⑤、CDN負載均衡設備根據用戶IP地址，以及用戶請求的內容URL，選擇一臺用戶所屬區域的緩存服務器。

⑥、負載均衡設備告訴用戶這臺緩存服務器的IP地址，讓用戶向所選擇的緩存服務器發起請求。

⑦、用戶向緩存服務器發起請求，緩存服務器響應用戶請求，將用戶所需內容傳送到用戶終端。

⑧、如果這臺緩存服務器上並沒有用戶想要的內容，那麼這臺緩存服務器就要網站的源服務器請求內容。

⑨、源服務器返回內容給緩存服務器，緩存服務器發給用戶，並根據用戶自定義的緩存策略，判斷要不要把內容緩存到緩存服務器上。

▊ CDN的好處

採用CDN技術，最大的好處，就是加速了內容的訪問——用戶與內容之間的物理距離縮短，用戶的等待時間也得以縮短。

而且，分發至不同線路的緩存服務器，也讓跨運營商之間的訪問得以加速。

例如中國移動手機用戶訪問中國電信網絡的內容源，可以通過在中國移動架設CDN服務器，進行加速。效果是非常明顯的。

此外，CDN還有安全方面的好處。內容進行分發後，源服務器的IP被隱藏，受到攻擊的概率會大幅下降。而且，當某個服務器故障時，系統會調用臨近的健康服務器進行服務，避免對用戶造成影響。

正因爲CDN的好處很多，所以，目前所有主流的互聯網服務提供商，都採用了CDN技術。所有的雲服務提供商，也都提供了CDN服務（價格也不算貴，按流量計費）。

某某雲的CDN服務

▊ CDN的弱點

CDN雖然有很多的優點，但它並不是萬能的。在部分場景下，CDN並不是適用。

首先，CDN適用於靜態的內容，不適用動態的內容。用戶動態的實時交互數據，是難以緩存的。例如一些頻繁修改的數據庫表單內容等（大家可能沒想到，直播其實也是可以使用CDN的，感興趣的同學可以搜一下“直播CDN”）。

其次，很多應用提供商和內容服務商，爲了保護自身的數據私密，不允許第三方公司CDN緩存他們的數據，只允許自家CDN緩存自家的數據。這個對用戶體驗會造成一定影響。

第三，建設CDN意味着不菲的資金投入。不管是自己買服務器搭建CDN，還是租用雲服務提供商的CDN服務，都需要花錢。而且，區域越多，花的錢越多。這些CDN到底有沒有人用，利用率是多少，很難精準預測。也許大部分時間裏，利用率很低，就造成了資源浪費。

▊ CDN和通信

CDN是從傳統IT行業發展起來的一項服務。但是，對於通信行業來說，CDN也有非常大的商業價值。

互聯網服務提供商採用CDN，是以存儲換時延。花錢購置CDN服務器或雲計算服務，以此換取更好的用戶體驗。

通信運營商也追捧CDN，但它們的目的，是以存儲換帶寬——通過服務“下沉”，減輕上層骨幹網絡的流量壓力，避免硬件擴容，降低網絡建設成本。

這個很好理解啊，如果大量的業務流量數據在骨幹網跑來跑去，骨幹網肯定喫不消，要拼命擴容。如果這些業務流量數據在底層就被解決了，那麼，骨幹網的帶寬壓力自然就減輕了。不是麼？

很多運營商已經將CDN下沉到地市級，以此減輕壓力，同時可以提升用戶體驗。

講到這裏，廣大通信汪們是不是想到了什麼？

沒錯，這個和現在非常熱門的移動邊緣計算，有異曲同工之妙。

一直以來，隨着網絡能力的不斷提升，內容資源和計算能力都在不斷“往上走”，走到雲計算中心。由一個核心雲計算中心，對所有終端節點提供服務。

結果，人們回過頭來發現，對於非常大的面積區域，非常多的用戶數量，尤其是國家級或世界級的服務，不管你把這個中心設在哪裏，也不管你這個中心的能力有多強大，都無法克服物理距離上的障礙，會導致無法忍受的延時和網絡擁塞。

於是乎，人們就開始把雲計算中心進行部分“下沉”，這纔有了霧計算、霾計算。甚至人們開始質疑，集中式計算是否會最終被分佈式計算所取代？

區塊鏈，就是分佈式計算的代表

在筆者看來，不存在誰完全取代誰的問題。不同的場景帶來不同的需求，不同的需求需要不同的網絡架構。場景的多樣化是現實存在的，所以，網絡架構的靈活化，也是必然的選擇。

CDN和邊緣計算到底是什麼關係呢？

其實，筆者個人認爲，CDN可以算是邊緣計算的一種特殊形式。CDN主要是存儲能力和少部分計算能力的下沉，功能較爲有限。真正的MEC邊緣計算，能力更強大，功能更全面，更加偏向算力下沉，而非內容下沉。

好啦，以上就是關於CDN的介紹，感謝大家的耐心閱讀，希望對大家有所幫助！

—— 全文完 ——

來源：鮮棗課堂

編輯：aloysius