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CDN缓存是什么

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By jelech
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CDN缓存是什么

背景

Content Delivery Network

CDN缓存一般是由网站管理员自己部署，为了让他们的网站更容易扩展并获得更好的性能。通常情况下，浏览器先向CDN网关发起Web请求，网关服务器后面对应着一台或多台负载均衡源服务器，会根据它们的负载请求，动态将请求转发到合适的源服务器上。从浏览器角度来看，整个CDN就是一个源服务器，从这个层面来说，浏览器和服务器之间的缓存机制，在这种架构下同样适用。

用户web访问流程

  • 用户向浏览器输入www.web.com这个域名，浏览器第一次发现本地没有dns缓存，则向网站的DNS服务器请求；

  • 网站的DNS域名解析器设置了CNAME，指向了www.web.51cdn.com,请求指向了CDN网络中的智能DNS负载均衡系统；

  • 智能DNS负载均衡系统解析域名，把对用户响应速度最快的IP节点返回给用户；

  • 用户向该IP节点（CDN服务器）发出请求；

  • 由于是第一次访问，CDN服务器会向原web站点请求，并缓存内容；

  • 请求结果发给用户。

CDN的缓存机制

CDN边缘节点缓存策略因服务商不同而不同，但一般都会遵循http标准协议。

通过http响应头中的Cache-control: max-age的字段来设置CDN边缘节点数据缓存时间。

当客户端向CDN节点请求数据时，CDN节点会判断缓存数据是否过期，若缓存数据并没有过期，则直接将缓存数据返回给客户端；否则，CDN节点就会向源站发出回源请求，从源站拉取最新数据，更新本地缓存，并将最新数据返回给客户端。所以，如果我们修改了内容，最好加个版本号，让CDN重新获取资源，从而减少不必要的麻烦。

CDN服务商一般会提供基于文件后缀、目录多个维度来指定CDN缓存时间，为用户提供更精细化的缓存管理。CDN缓存时间会对“回源率”产生直接的影响。若CDN缓存时间较短，CDN边缘节点上的数据会经常失效，导致频繁回源，增加了源站的负载，同时也增大的访问延时；若CDN缓存时间太长，会带来数据更新时间慢的问题。开发者需要增对特定的业务，来做特定的数据缓存时间管理。

CDN的问题

CDN的分流作用不仅减少了用户的访问延时，也减少了源站的负载。但其缺点主要是缓存的同步问题：当网站更新时，如果CDN节点上数据没有及时更新，即便用户再浏览器使用Ctrl +F5的方式使浏览器端的缓存失效，也会因为CDN边缘节点没有同步最新数据而导致用户访问异常。

如何解决CDN的问题

CDN的主要问题是由于缓存同步不及时带来的，缓存更新有两种方式：

  • 定制缓存策略静态文件在返回时由源服务器控制expires、cache-control等属性来定义CDN的缓存策略。

  • 源服务器资源更新时，主动刷新CDN缓存CDN边缘节点对开发者是透明的，相比于浏览器Ctrl+F5的强制刷新来使浏览器本地缓存失效，开发者可以通过CDN服务商提供的“刷新缓存”接口来达到清理CDN边缘节点缓存的目的。这样开发者在更新数据后，可以使用“刷新缓存”功能来强制CDN节点上的数据缓存过期，保证客户端在访问时，拉取到最新的数据。

cdn缓存相关设置

  • http.Cache-Control:

    • 在 HTTP 1.1 中引入，用于为 Web 发布者提供对其内容的更多控制权，并解决 Expires 标头的局限性。

    • 如果同时定义了 Expires 和 Cache-Control 标头，则将替代前一个标头。

  • Expires：

    • HTTP 1.0 中引入的旧标头支持向后兼容性。

    • 使用基于日期的过期时间，精确到秒。

    • 类似于 Cache-Control: max-age。

    • 当 Cache-Control 不存在时使用。

  • Pragma：

    • Azure CDN 默认情况下未采用。

    • HTTP 1.0 中引入的旧标头支持向后兼容性。

    • 用作具有以下指令的客户端请求标头：no-cache。 此指令指示服务器提供新的资源版本。

    • Pragma: no-cache 等效于 Cache-Control: no-cache。

验证

当缓存过时时，使用 HTTP 缓存验证程序将文件的缓存版本与源服务器上的版本进行比较。

  • ETag：

    • ETag 为每个文件和文件版本定义唯一字符串。 例如，ETag: "17f0ddd99ed5bbe4edffdd6496d7131f"。

    • 在 HTTP 1.1 中引入，并且比 Last-Modified 更新。 当很难确定上次修改日期时，会非常有用。

    • 支持强验证和弱验证，不过，Azure CDN 仅支持强验证。 对于强验证，两种资源表示形式的每个字节都必须相同。

    • 缓存通过在请求中发送带有一个或多个 ETag 验证程序的 If-None-Match 标头来验证使用 ETag 的文件。 例如，If-None-Match: "17f0ddd99ed5bbe4edffdd6496d7131f"。 如果服务器的版本与列表中的 ETag 验证程序相匹配，则在其响应中发送状态代码 304（未修改）。 如果版本不同，则服务器响应状态代码 200（确定）和更新后的资源。

  • Last-Modified：

    • 如果 ETag 不是 HTTP 响应的一部分，则使用 Last-Modified。

    • 指定源服务器已确定上次修改资源的日期和时间。 例如，Last-Modified: Thu, 19 Oct 2017 09:28:00 GMT。

    • 缓存通过在请求中发送带有日期和时间的 If-Modified-Since 标头来验证使用 Last-Modified 的文件。 源服务器将该日期与最新资源的 Last-Modified 标头进行比较。 如果自指定时间以来未修改该资源，则服务器在其响应中返回状态代码 304（未修改）。 如果已修改该资源，则服务器返回状态代码 200（确定）和更新后的资源。

缓存技术
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