一、CDN是什么？——技术本质与核心价值

CDN（Content Delivery Network，内容分发网络）是一种通过在全球分布式节点缓存内容，并基于用户地理位置就近提供服务的网络架构。其核心目标是通过缩短数据传输距离，减少网络延迟，提升用户访问速度与稳定性。

1.1 CDN的技术架构

CDN由三部分组成：

源站：内容提供者的原始服务器，存储所有原始文件。
边缘节点：全球分布的缓存服务器，直接响应用户请求。
调度系统：通过DNS解析或HTTP重定向，将用户请求导向最优边缘节点。

例如，当北京用户访问一个静态文件（如图片、JS文件）时，调度系统会将其请求指向华北地区的边缘节点，而非直接回源到上海的源站，从而减少跨城传输的延迟。

1.2 CDN的核心价值

降低延迟：边缘节点与用户物理距离更近，传输时间缩短。
减轻源站压力：边缘节点缓存静态文件，减少重复请求对源站的冲击。
提升可用性：节点冗余设计避免单点故障，保障服务连续性。
全球覆盖：支持跨国业务，解决国际网络互联的瓶颈问题。

二、CDN如何存储静态文件？——缓存机制与策略

静态文件（如图片、CSS、JS、字体、视频等）是CDN的主要缓存对象。其存储机制涉及缓存规则、更新策略与数据一致性。

2.1 缓存规则

CDN通过以下规则决定是否缓存文件：

文件类型：默认缓存静态文件，动态内容（如API响应）通常不缓存。
缓存头（Cache-Control）：源站返回的HTTP头字段（如max-age）指导CDN的缓存时长。
```
Cache-Control: public, max-age=86400  # 缓存1天
```
URL一致性：相同URL的请求会命中同一缓存，参数变化（如?v=1.0）可能触发新缓存。

2.2 缓存更新策略

当源站文件更新时，CDN需同步更新缓存。常见策略包括：

主动推送：源站通过API通知CDN节点清除缓存（如CDN刷新接口）。
被动过期：依赖Cache-Control的max-age或Expires头自动过期。
版本控制：在URL中嵌入版本号（如style.v2.css），强制新缓存。

实践建议：

对频繁更新的文件，缩短max-age并配合版本号。
对稳定文件（如库文件），设置长缓存期（如1年）以提升性能。

2.3 数据一致性挑战

CDN的分布式缓存可能导致用户短暂获取旧版本文件。解决方案包括：

HTTP缓存验证：使用ETag或Last-Modified头，允许CDN在缓存过期后验证文件是否修改。
强制刷新：通过CDN管理后台手动清除特定文件的缓存。

三、CDN如何加速静态文件？——传输优化与协议支持

CDN的加速能力不仅依赖缓存，还通过传输层优化实现。

3.1 传输协议优化

HTTP/2与HTTP/3：支持多路复用、头部压缩，减少TCP连接开销。
QUIC协议：基于UDP的传输协议，降低首包延迟，提升弱网环境稳定性。

3.2 边缘计算能力

部分CDN提供边缘脚本（如Lambda@Edge），允许在边缘节点执行简单逻辑（如修改响应头、A/B测试），减少回源请求。

示例：
在边缘节点为图片添加Cache-Control头，无需源站处理：

// Lambda@Edge示例（Node.js）
exports.handler = async (event) => {
  const response = event.Records[0].cf.response;
  response.headers['cache-control'] = [{
    key: 'Cache-Control',
    value: 'public, max-age=31536000'
  }];
  return response;
};

3.3 全球负载均衡

CDN通过智能调度，将用户请求导向负载最低的节点，避免单节点过载。

四、CDN的适用场景与选型建议

4.1 典型应用场景

网站加速：缓存图片、CSS、JS，提升页面加载速度。
视频点播：分片存储与流式传输，降低卡顿率。
API网关：缓存高频API响应（需谨慎处理动态数据）。
软件下载：大文件分片传输，提升下载速度。

4.2 选型关键因素

节点覆盖：根据用户分布选择节点丰富的CDN。
成本模型：按流量计费或按带宽计费，匹配业务波动。
功能支持：是否支持HTTP/2、边缘计算、实时日志等。
SLA保障：可用性、回源成功率等指标。