秒懂边缘云 | CDN基础入门：CDN缓存配置及优化

一、CDN缓存的核心价值与原理

CDN（内容分发网络）通过分布式节点缓存用户请求的资源，将内容推送至离用户最近的边缘节点，从而降低源站压力、减少网络延迟。其缓存机制的核心在于存储-命中-更新的闭环：用户首次请求资源时，CDN节点从源站获取内容并缓存；后续请求直接由边缘节点响应，无需回源。

1.1 缓存命中率的关键性

缓存命中率（Cache Hit Ratio）是衡量CDN性能的核心指标，计算公式为：
命中率 = (缓存命中请求数 / 总请求数) × 100%
高命中率意味着更低的延迟和带宽消耗。例如，命中率从80%提升至95%，可使源站负载减少75%，用户平均加载时间缩短40%。

1.2 缓存层级与生命周期

CDN缓存通常分为两级：

边缘节点缓存：靠近用户的终端节点，存储热点资源，TTL（生存时间）较短（如几分钟到几小时）。
区域中心缓存：二级节点，存储长尾资源，TTL较长（如数天到数周）。

资源在缓存中的生命周期由缓存策略决定，包括：

强制缓存：通过Cache-Control: max-age或Expires头控制。
协商缓存：通过Last-Modified或ETag头验证资源是否更新。

二、CDN缓存配置的四大核心要素

2.1 缓存策略配置

（1）基于HTTP头的缓存控制

Cache-Control：
- public：允许中间节点（如CDN）缓存。
- private：仅允许终端用户浏览器缓存。
- max-age=3600：资源在缓存中有效的时间（秒）。
- no-cache：必须向源站验证资源是否更新。
- no-store：禁止缓存任何版本。
示例配置：
```
Cache-Control: public, max-age=86400, immutable
```
immutable表示资源在有效期内不会变更，浏览器可直接使用缓存。
Expires：
绝对时间格式的过期时间，优先级低于Cache-Control。
```
Expires: Wed, 21 Oct 2025 07:28:00 GMT
```

（2）CDN控制台自定义规则

主流CDN服务商（如阿里云CDN、腾讯云CDN）提供可视化规则配置：

按文件类型缓存：静态资源（JS/CSS/图片）设置长TTL，动态API设置短TTL。
按路径缓存：对/static/路径下的资源启用强制缓存。
按状态码缓存：对404错误设置短TTL（如5分钟），避免长期占用缓存空间。

2.2 缓存键（Cache Key）设计

缓存键是CDN识别资源的唯一标识，通常由以下部分组成：

Cache Key = URI + 查询参数（可选） + 请求头（可选）

忽略部分查询参数：对?utm_source=xxx等跟踪参数忽略，避免生成重复缓存。
包含关键请求头：对Accept-Encoding（压缩格式）或User-Agent（设备类型）敏感的资源，需将头信息纳入缓存键。

2.3 缓存预热与刷新

缓存预热：在资源更新前，主动推送新版本至CDN节点，避免用户首次请求的延迟。

# 通过CDN API触发预热（示例为伪代码）
curl -X POST "https://cdn.example.com/api/v1/cache/preload" \
  -H "Authorization: Bearer TOKEN" \
  -d '{"urls": ["https://example.com/static/app.js"]}'

缓存刷新：立即删除CDN节点中的旧资源，强制从源站获取新版本。

# 通过CDN API触发刷新
curl -X POST "https://cdn.example.com/api/v1/cache/purge" \
  -H "Authorization: Bearer TOKEN" \
  -d '{"urls": ["https://example.com/static/app.js"]}'

2.4 动态资源缓存策略

动态内容（如用户个人主页）通常无法长期缓存，但可通过以下方式优化：

ESI（Edge Side Includes）：将动态页面拆分为静态框架和动态片段，仅缓存静态部分。
AJAX接口缓存：对GET请求的API接口设置短TTL（如1分钟），并通过ETag验证数据更新。

三、CDN缓存优化的五大实战技巧

3.1 合理设置TTL

静态资源：JS/CSS/图片设置max-age=31536000（1年），配合文件名哈希（如app.js?v=123）实现永久缓存。
HTML文件：设置max-age=0，强制每次验证，避免缓存旧页面。
API响应：GET请求设置max-age=60，POST/PUT请求禁用缓存。

3.2 启用HTTP/2与Brotli压缩

HTTP/2：多路复用减少连接开销，头部压缩降低传输体积。
Brotli压缩：相比Gzip，压缩率提升15%-20%，尤其适合文本资源。
CDN控制台配置示例：
```
协议：HTTP/2  
压缩算法：Brotli（优先级高于Gzip）
```

3.3 智能路由与负载均衡

GSLB（全局服务器负载均衡）：根据用户地理位置、网络质量动态选择最优节点。
TCP优化：启用BBR拥塞控制算法，提升长距离传输效率。

3.4 监控与日志分析

实时监控：跟踪缓存命中率、回源流量、节点健康状态。

日志分析：通过X-Cache-Lookup: Hit From Upstream等日志字段定位缓存未命中原因。
示例日志片段：

2023-10-20 14:30:22 GET /static/app.js 200 120ms Hit From CDN Node
2023-10-20 14:31:15 GET /api/data 200 320ms Miss From Origin

3.5 安全性与缓存隔离

HTTPS强制跳转：配置Strict-Transport-Security头，避免混合内容问题。
防盗链：通过Referer白名单或Token验证限制资源访问。
```
Referer-Policy: same-origin
```

四、常见问题与解决方案

4.1 缓存污染问题

现象：旧版本资源长期占用缓存空间。
解决方案：

使用文件名哈希（如app.v1.js）实现版本隔离。
配置CDN自动清理过期资源（如30天内未访问的文件）。

4.2 动态内容缓存失效

现象：API接口返回旧数据。
解决方案：

在响应头中添加ETag或Last-Modified，CDN通过If-None-Match验证数据更新。
对高频变化的接口禁用缓存。

4.3 跨区域缓存不一致

现象：不同地区用户获取到不同版本资源。
解决方案：

启用CDN的“全局一致性”模式，强制所有节点同步更新。
对关键资源采用“预热+刷新”双重保障。

五、总结与行动建议

CDN缓存配置是提升网站性能的关键环节，开发者需从以下方面入手：

分层设计：静态资源长TTL，动态内容短TTL。
自动化工具：利用CDN API实现预热、刷新、日志分析的自动化。
持续优化：通过监控数据调整缓存策略，逐步提升命中率。

下一步行动：

登录CDN控制台，检查当前缓存规则是否合理。
对TOP 10高频访问资源，优化其TTL和缓存键设计。
模拟不同地区用户访问，验证缓存一致性。

通过系统化的缓存配置与优化，可显著降低源站压力，提升用户体验，为业务增长奠定坚实基础。

秒懂边缘云 | CDN缓存配置全解析：从入门到优化实战指南