如何通过CDN原理图理解内容分发网络的工作机制？

CDN（内容分发网络）原理图通常展示了如何通过分布式服务器网络来缓存和传递内容，以减少延迟并提高网站性能。

1、基本概念

CDN定义：CDN（Content Delivery Network，内容分发网络）是构建在现有网络基础之上的智能虚拟网络，它通过部署在各地的边缘服务器，利用中心平台的负载均衡、内容分发、调度等功能模块，使用户能够就近获取所需内容。

2、核心组件

源站：源站指发布内容的原始站点，所有添加、删除和更改网站的文件操作都是在源站上进行的，缓存服务器所抓取的对象也全部来自于源站。

缓存服务器：缓存服务器直接提供给用户访问的站点资源，当用户发起访问时，智能DNS会将其定位到离用户较近的缓存服务器，如果用户所请求的内容刚好在缓存里面，则直接把内容返还给用户；否则，缓存服务器会向邻近的缓存服务器或直接向源站抓取内容，然后再返还给用户。

智能DNS：智能DNS是整个CDN技术的核心，它主要根据用户的来源，将其访问请求指向离用户比较近的缓存服务器，通过智能DNS解析，让用户访问同服务商下的服务器，消除国内南北网络互相访问慢的问题，达到加速作用。

客户端：客户端即发起访问的普通用户，通常通过浏览器进行访问。

3、工作原理

域名解析过程：在没有应用CDN时，用户使用域名访问站点的路径为：用户提交域名→浏览器对域名进行解释→DNS解析得到目的主机的IP地址→根据IP地址访问发出请求→得到请求数据并回复，应用CDN后，DNS返回的不再是IP地址，而是一个CNAME别名记录，指向CDN的全局负载均衡系统。

负载均衡系统：由于没有返回IP地址，本地DNS会向负载均衡系统再发送请求，进入CDN的全局负载均衡系统进行智能调度，调度过程包括查看用户的IP地址、查表得知地理位置、查找相对最近的边缘节点、检查边缘节点的负载情况等，最终得到最合适的边缘节点，并将其返回给用户。

缓存代理：缓存系统是CDN的另一个关键组成部分，会有选择地缓存那些最常用的资源，衡量CDN服务质量的两个重要指标是命中率和回源率，现在的商业CDN命中率都在90%以上，相当于把源站的服务能力放大了10倍以上。

4、工作流程

形式A：当“A网用户”访问被CDN加速的站点时，从本地的DNS查询域名，最终可能在全局智能DNS服务器得到所访问域名对应的IP地址，即A网的缓存服务器的IP，接着A网用户的浏览器向A网的缓存服务器发起访问请求，所需的默认页面文件正好被缓存在A网的缓存服务器里，于是缓存服务器立即返还数据，完成一次访问请求。

形式B：当“B网用户”访问被CDN加速的站点时，从本地的DNS查询域名，最终可能在全局智能DNS服务器得到所访问域名对应的IP地址，即B网的缓存服务器的IP，接着B网用户浏览器向B网的缓存服务器发起访问请求，但是缓存服务器并没有缓存默认页面文件，它需要先从源站获取得到这个对象，缓存并把内容返还给B网用户，B网缓存服务器通过内部DNS知道源站在位置。

5、

CDN的主要目的是改善互联网的服务质量，提高访问速度，通过构建全国、全球级别的专网，让用户就近访问专网里的边缘节点，降低了传输延迟，实现了网站加速。

CDN的负载均衡系统相当于CDN服务的大脑，而缓存系统相当于CDN的心脏，缓存命中直接返回给用户，否则回源。

CDN通过智能DNS和负载均衡系统将用户的访问请求定向到最近的缓存服务器，从而加快了内容的传输速度，提高了用户体验。

组件	功能	作用
用户	请求内容	用户通过浏览器或其他设备请求内容，如网页、图片、视频等。
浏览器	发送请求	浏览器将用户的请求发送到CDN边缘节点。
CDN边缘节点	缓存和分发	CDN边缘节点存储了热门内容，并将请求分发到最近的边缘节点，以减少延迟和带宽消耗。
CDN智能路由	路由选择	CDN智能路由根据用户位置、网络状况等因素，选择最佳边缘节点进行内容分发。
原始服务器	存储内容	原始服务器存储所有内容，包括热门内容和更新内容。
数据中心	存储和备份	数据中心存储所有原始服务器的内容，并进行备份，以确保数据安全。
负载均衡器	负载均衡	负载均衡器根据边缘节点的负载情况，将请求分配到不同的边缘节点，以确保系统稳定运行。
安全组件	安全防护	安全组件负责保护CDN系统免受攻击，如DDoS攻击、恶意软件等。
监控系统	监控性能	监控系统实时监控CDN系统的性能，包括延迟、带宽、负载等指标。
日志系统	记录日志	日志系统记录CDN系统的操作日志，以便进行故障排查和性能分析。