318
如今这个移动互联网时代，越来越多的人使用手机观看视频，丰富自己的娱乐生活。
可是，大家在追剧的时候，有没有想过一个问题——为什么有时候明明自己的网速很快，但观看视频时，仍然卡顿？
回答这个问题之前，我们先来做一道算术题。
以之前很火的“延禧攻略”为例，当时曾经在某视频 APP 实现了 1 千万用户同时在线观看。
如果大家观看的是 1080p 清晰度的视频（理论上需要 4Mbps 带宽），那么，累计需要的流量带宽是 10,000,000×4Mbps=40,000,000Mbps≈40Tbps。
对于优酷、爱奇艺这样的互联网视频内容提供商来说，这无疑是非常巨大的流量压力。
我们普通计算机的网卡，是 1Gbps 的带宽。如果是服务器，现在有 10Gbps 的网卡（万兆网卡）。
如果优酷有一台超级服务器，那么，这台超级服务器就需要 4000 块万兆网卡，而且必须百分之百跑满速度，才能够实现这 1 千万用户的流畅观看。
对于一些实力不够的服务商，或者突发流量陡增的情况，就会造成拥塞，从而导致卡顿和延时。
有这么一个说法：当用户打开一个页面，等待超过 4 秒，他就会关闭这个页面。也就是说，这个用户就会流失。
这应该是大家最讨厌的符号：
用户的流失，就意味着金钱的流失。没有任何一家互联网服务提供商希望这样的情况发生。所以，它们必须想方设法让自己的内容尽快呈现，缩短用户的等待时间，提升用户的体验。
而 CDN，就是一项非常有效的缩短时延的技术。
CDN 的诞生
上世纪 80 年代，互联网技术刚刚走入民用领域。
人们主要通过拨号来访问网络，带宽很低，用户也很少，所以，没有对骨干网以及服务器带来压力。
随着互联网的爆炸式发展，用户越来越多，加上宽带接入网的出现，内容源服务器和骨干网络的压力越来越大，无法及时响应用户的访问需求。
1995 年，麻省理工学院教授、互联网的发明者之一，Tim Berners-Lee 博士发现，网络拥塞越来越严重，将会成为互联网发展的最大障碍。
Tim Berners-Lee
于是，他提出一个学术难题，希望有人能发明一种全新的、从根本上解决问题的方法，来实现互联网内容的无拥塞分发。
当时 Tim Berners-Lee 博士的隔壁，是 Tom Leighton 教授的办公室。他是一位麻省理工学院应用数学教授。
Tom Leighton
他被 Berners-Lee 的挑战激起了兴趣，于是他请研究生 Danny C. Lewin 和其他几位顶级研究人员一起破解这个技术难题。
Danny C. Lewin
最终，他们开发了利用数学运算法则来处理内容的动态路由算法技术，有效地解决了这个难题。这个技术，就是 CDN。
他们还为此专门成立了公司，发挥其商业价值。这个公司，就是后来鼎鼎大名的 CDN 服务鼻祖——Akamai 公司。
CDN 的原理
CDN 这个技术其实说起来并不复杂。它最初的核心理念，就是将内容缓存在终端用户附近。
内容源不是远么？那么，我们就在靠近用户的地方，建一个缓存服务器，把远端的内容，复制一份，放在这里，不就 OK 了？
因为这项技术是把内容进行了分发，所以，它的名字就叫做 CDN——Content Delivery Network，内容分发网络。
具体来说，CDN 就是采用更多的缓存服务器（CDN 边缘节点），布放在用户访问相对集中的地区或网络中。当用户访问网站时，利用全局负载技术，将用户的访问指向距离最近的缓存服务器上，由缓存服务器响应用户请求。（有点像电商的本地仓吧？）
大家可能觉得，这个不就是“镜像服务器”嘛？其实不一样。镜像服务器是源内容服务器的完整复制。而 CDN，是部分内容的缓存，智能程度更高。
确切地说，CDN=更智能的镜像+缓存+流量导流。
而且还需要注意的是，CDN 并不是只能缓存视频内容，它还可以对网站的静态资源（例如各类型图片、html、css、js 等）进行分发，对移动应用 APP 的静态内容（例如安装包 apk 文件、APP 内的图片视频等）进行分发。
我们来举个例子，看看 CDN 的具体工作流程。
如果某个用户想要访问优酷的视频点播内容，那么：
具体步骤：
①、当用户点击 APP 上的内容，APP 会根据 URL 地址去本地 DNS（域名解析系统）寻求 IP 地址解析。
②、本地 DNS 系统会将域名的解析权交给 CDN 专用 DNS 服务器。
③、CDN 专用 DNS 服务器，将 CDN 的全局负载均衡设备 IP 地址返回用户。
④、用户向 CDN 的负载均衡设备发起内容 URL 访问请求。
⑤、CDN 负载均衡设备根据用户 IP 地址，以及用户请求的内容 URL，选择一台用户所属区域的缓存服务器。
⑥、负载均衡设备告诉用户这台缓存服务器的 IP 地址，让用户向所选择的缓存服务器发起请求。
⑦、用户向缓存服务器发起请求，缓存服务器响应用户请求，将用户所需内容传送到用户终端。
⑧、如果这台缓存服务器上并没有用户想要的内容，那么这台缓存服务器就要网站的源服务器请求内容。
⑨、源服务器返回内容给缓存服务器，缓存服务器发给用户，并根据用户自定义的缓存策略，判断要不要把内容缓存到缓存服务器上。
CDN 的好处
采用 CDN 技术，最大的好处，就是加速了内容的访问——用户与内容之间的物理距离缩短，用户的等待时间也得以缩短。
而且，分发至不同线路的缓存服务器，也让跨运营商之间的访问得以加速。
例如中国移动手机用户访问中国电信网络的内容源，可以通过在中国移动架设 CDN 服务器，进行加速。效果是非常明显的。
此外，CDN 还有安全方面的好处。内容进行分发后，源服务器的 IP 被隐藏，受到攻击的概率会大幅下降。而且，当某个服务器故障时，系统会调用临近的健康服务器 进行服务，避免对用户造成影响。
正因为 CDN 的好处很多，所以，目前所有主流的互联网服务提供商，都采用了 CDN 技术。所有的云服务提供商，也都提供了 CDN 服务（价格也不算贵，按流量计费）。
某某云的 CDN 服务
CDN 的弱点
CDN 虽然有很多的优点，但它并不是万能的。在部分场景下，CDN 并不是适用。
首先，CDN 适用于静态的内容，不适用动态的内容。用户动态的实时交互数据，是难以缓存的。例如一些频繁修改的数据库表单内容等。（大家可能没想到，直播其实也是可以使用 CDN 的。感兴趣的同学可以搜一下“直播 CDN”。）
其次，很多应用提供商和内容服务商，为了保护自身的数据私密，不允许第三方公司 CDN 缓存他们的数据，只允许自家 CDN 缓存自家的数据。这个对用户体验会造成一定影响。
第三，建设 CDN 意味着不菲的资金投入。不管是自己买服务器搭建 CDN，还是租用云服务提供商的 CDN 服务，都需要花钱。而且，区域越多，花的钱越多。这些 CDN 到底有没有人用，利用率是多少，很难精准预测。也许大部分时间里，利用率很低，就造成了资源浪费。
CDN 和通信
CDN 是从传统 IT 行业发展起来的一项服务。但是，对于我们通信行业来说，CDN 也有非常大的商业价值。
互联网服务提供商采用 CDN，是以存储换时延。花钱购置 CDN 服务器或云计算服务，以此换取更好的用户体验。
通信运营商也追捧 CDN，但它们的目的，是以存储换带宽——通过服务“下沉”，减轻上层骨干网络的流量压力，避免硬件扩容，降低网络建设成本。
这个很好理解啊，如果大量的业务流量数据在骨干网跑来跑去，骨干网肯定吃不消，要拼命扩容。如果这些业务流量数据在底层就被解决了，那么，骨干网的带宽压力自然就减轻了。不是么？
很多运营商已经将 CDN 下沉到地市级，以此减轻压力，同时可以提升用户体验。
讲到这里，广大通信汪们是不是想到了什么？
没错，这个和现在非常热门的移动边缘计算，有异曲同工之妙。
一直以来，随着网络能力的不断提升，内容资源和计算能力都在不断“往上走”，走到云计算中心。由一个核心云计算中心，对所有终端节点提供服务。
结果，人们回过头来发现，对于非常大的面积区域，非常多的用户数量，尤其是国家级或世界级的服务，不管你把这个中心设在哪里，也不管你这个中心的能力有多强大，都无法克服物理距离上的障碍，会导致无法忍受的延时和网络拥塞。
于是乎，人们就开始把云计算中心进行部分“下沉”，这才有了雾计算、霾计算。甚至人们开始质疑，集中式计算是否会最终被分布式计算所取代？
区块链，就是分布式计算的代表
在小枣君看来，不存在谁完全取代谁的问题。不同的场景带来不同的需求，不同的需求需要不同的网络架构。场景的多样化是现实存在的，所以，网络架构的灵活化，也是必然的选择。
CDN 和边缘计算到底是什么关系呢？
其实，我个人认为，CDN 可以算是边缘计算的一种特殊形式。CDN 主要是存储能力和少部分计算能力的下沉，功能较为有限。真正的 MEC 边缘计算，能力更强大，功能更全面，更加偏向算力下沉，而非内容下沉。
好啦，以上就是关于 CDN 的介绍，希望对大家有所帮助！感谢大家的耐心阅读，我们下期再见！
