緩存是將文件副本存儲(chǔ)在緩存或臨時(shí)存儲(chǔ)位置的過(guò)程，以便可以更快地訪問(wèn)它們。從技術(shù)上講，緩存是文件或數(shù)據(jù)副本的任何臨時(shí)存儲(chǔ)位置，但該術(shù)語(yǔ)通常用于指代 Internet 技術(shù)。 Web 瀏覽器緩存 HTML 文件、JavaScript 和圖像以更快地加載網(wǎng)站，而 DNS 服務(wù)器緩存 DNS 記錄以加快查找速度，CDN 服務(wù)器緩存內(nèi)容以減少延遲。

要了解緩存的工作原理，請(qǐng)考慮真實(shí)世界的食物和其他補(bǔ)給緩存。 1912 年，探險(xiǎn)家羅爾德·阿蒙森 (Roald Amundsen) 從南極之旅返回途中，他和他的手下靠沿途儲(chǔ)存的食物維持生計(jì)。這比在他們旅行時(shí)等待從他們的大本營(yíng)運(yùn)送補(bǔ)給品更有效。 Internet 上的緩存也有類(lèi)似的用途；它們臨時(shí)存儲(chǔ)用戶(hù)在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行旅程所需的“用品”或內(nèi)容。

What does a browser cache do?

每次用戶(hù)加載網(wǎng)頁(yè)時(shí)，他們的瀏覽器都必須下載大量數(shù)據(jù)才能顯示該網(wǎng)頁(yè)。 為了縮短頁(yè)面加載時(shí)間，瀏覽器會(huì)緩存網(wǎng)頁(yè)上顯示的大部分內(nèi)容，將網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容的副本保存在設(shè)備的硬盤(pán)上。 這樣，下次用戶(hù)加載頁(yè)面時(shí)，大部分內(nèi)容已經(jīng)存儲(chǔ)在本地，頁(yè)面加載速度會(huì)快得多。

瀏覽器存儲(chǔ)這些文件，直到它們的生存時(shí)間 (TTL) 到期或直到硬盤(pán)緩存已滿(mǎn)。 （TTL 表示內(nèi)容應(yīng)緩存多長(zhǎng)時(shí)間。）如果需要，用戶(hù)還可以清除瀏覽器緩存。

What does clearing a browser cache accomplish?

清除瀏覽器緩存后，加載的每個(gè)網(wǎng)頁(yè)都會(huì)像用戶(hù)第一次訪問(wèn)該頁(yè)面一樣加載。 如果第一次加載錯(cuò)誤并被緩存，清除緩存可以讓它正確加載。 但是，清除瀏覽器緩存也會(huì)暫時(shí)減慢頁(yè)面加載時(shí)間。

What is CDN caching?

CDN 或內(nèi)容交付網(wǎng)絡(luò)將內(nèi)容（例如圖像、視頻或網(wǎng)頁(yè)）緩存在比原始服務(wù)器更靠近最終用戶(hù)的代理服務(wù)器中。 （代理服務(wù)器是從客戶(hù)端接收請(qǐng)求并將它們傳遞給其他服務(wù)器的服務(wù)器。）因?yàn)榉?wù)器離發(fā)出請(qǐng)求的用戶(hù)更近，所以 CDN 能夠更快地交付內(nèi)容。

將 CDN 想象成連鎖雜貨店：購(gòu)物者無(wú)需一路前往可能有數(shù)百英里外的種植食物的農(nóng)場(chǎng)，而是前往當(dāng)?shù)氐碾s貨店，這仍然需要一些旅行，但 更接近。 因?yàn)殡s貨店從遙遠(yuǎn)的農(nóng)場(chǎng)儲(chǔ)存食物，所以雜貨店購(gòu)物需要幾分鐘而不是幾天。 同樣，CDN 緩存“庫(kù)存”出現(xiàn)在 Internet 上的內(nèi)容，以便更快地加載網(wǎng)頁(yè)。

當(dāng)用戶(hù)使用 CDN 從網(wǎng)站請(qǐng)求內(nèi)容時(shí)，CDN 從源服務(wù)器獲取該內(nèi)容，然后保存該內(nèi)容的副本以供將來(lái)請(qǐng)求。 只要用戶(hù)繼續(xù)請(qǐng)求，緩存的內(nèi)容就會(huì)保留在 CDN 緩存中。

What is a CDN cache hit? What is a cache miss?

緩存命中是指客戶(hù)端設(shè)備向緩存請(qǐng)求內(nèi)容，并且緩存已保存該內(nèi)容。 當(dāng)緩存中沒(méi)有請(qǐng)求的內(nèi)容時(shí)，就會(huì)發(fā)生緩存未命中。

緩存命中意味著內(nèi)容將能夠更快地加載，因?yàn)?CDN 可以立即將其交付給最終用戶(hù)。 在緩存未命中的情況下，CDN 服務(wù)器會(huì)將請(qǐng)求傳遞給源服務(wù)器，然后在源服務(wù)器響應(yīng)后緩存內(nèi)容，以便后續(xù)請(qǐng)求將導(dǎo)致緩存命中。

Where are CDN caching servers located?

CDN 緩存服務(wù)器位于全球各地的數(shù)據(jù)中心。 CDN 在遍布全球的 200 個(gè)城市擁有 CDN 服務(wù)器，以便盡可能靠近訪問(wèn)內(nèi)容的最終用戶(hù)。 CDN 服務(wù)器所在的位置也稱(chēng)為數(shù)據(jù)中心。

How long does cached data remain in a CDN server?

當(dāng)網(wǎng)站用請(qǐng)求的內(nèi)容響應(yīng) CDN 服務(wù)器時(shí)，它們也會(huì)附加內(nèi)容的 TTL，讓服務(wù)器知道將其存儲(chǔ)多長(zhǎng)時(shí)間。 TTL 存儲(chǔ)在稱(chēng)為 HTTP 標(biāo)頭的響應(yīng)的一部分中，它指定內(nèi)容將被緩存的秒數(shù)、分鐘數(shù)或小時(shí)數(shù)。 當(dāng) TTL 到期時(shí)，緩存會(huì)刪除內(nèi)容。 如果有一段時(shí)間沒(méi)有請(qǐng)求內(nèi)容，或者如果 CDN 客戶(hù)手動(dòng)清除某些內(nèi)容，一些 CDN 也會(huì)提前從緩存中清除文件。

How do other kinds of caching work?

DNS 緩存發(fā)生在 DNS 服務(wù)器上。 服務(wù)器將最近的 DNS 查找存儲(chǔ)在它們的緩存中，這樣它們就不必查詢(xún)名稱(chēng)服務(wù)器，并且可以立即回復(fù)域的 IP 地址。

搜索引擎可能會(huì)緩存經(jīng)常出現(xiàn)在搜索結(jié)果中的網(wǎng)頁(yè)，以便回答用戶(hù)查詢(xún)，即使他們嘗試訪問(wèn)的網(wǎng)站暫時(shí)關(guān)閉或無(wú)法響應(yīng)。

內(nèi)容交付網(wǎng)絡(luò) (CDN) 是指一組地理分布的服務(wù)器，它們協(xié)同工作以提供 Internet 內(nèi)容的快速交付。

CDN 允許快速傳輸加載 Internet 內(nèi)容所需的資產(chǎn)，包括 HTML 頁(yè)面、javascript 文件、樣式表、圖像和視頻。 CDN 服務(wù)的受歡迎程度持續(xù)增長(zhǎng)，如今大部分 Web 流量都通過(guò) CDN 提供服務(wù)，包括來(lái)自 Facebook、Netflix 和 Amazon 等主要網(wǎng)站的流量。

正確配置的 CDN 還可以幫助保護(hù)網(wǎng)站免受一些常見(jiàn)的惡意攻擊，例如分布式拒絕服務(wù) (DDOS) 攻擊。

Is a CDN the same as a web host?

雖然 CDN 不托管內(nèi)容，也不能替代適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)托管，但它確實(shí)有助于在網(wǎng)絡(luò)邊緣緩存內(nèi)容，從而提高網(wǎng)站性能。 許多網(wǎng)站難以通過(guò)傳統(tǒng)托管服務(wù)滿(mǎn)足其性能需求，這就是他們選擇 CDN 的原因。

通過(guò)利用緩存來(lái)減少托管帶寬，幫助防止服務(wù)中斷并提高安全性，CDN 是緩解傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)托管帶來(lái)的一些主要痛點(diǎn)的流行選擇。

使用 CDN 的優(yōu)勢(shì)

盡管使用 CDN 的好處因互聯(lián)網(wǎng)資產(chǎn)的大小和需求而異，但對(duì)大多數(shù)用戶(hù)而言，主要好處可以分為 4 個(gè)不同的組成部分：

(1) 縮短網(wǎng)站加載時(shí)間

通過(guò)使用附近的 CDN 服務(wù)器（以及其他優(yōu)化）將內(nèi)容分發(fā)到離網(wǎng)站訪問(wèn)者更近的地方，訪問(wèn)者體驗(yàn)更快的頁(yè)面加載時(shí)間。由于訪問(wèn)者更傾向于點(diǎn)擊遠(yuǎn)離加載緩慢的站點(diǎn)，CDN 可以降低跳出率并增加人們?cè)谡军c(diǎn)上花費(fèi)的時(shí)間。換句話說(shuō)，更快的網(wǎng)站意味著更多的訪問(wèn)者將停留并停留更長(zhǎng)時(shí)間。

(2) 降低帶寬成本

網(wǎng)站托管的帶寬消耗成本是網(wǎng)站的主要支出。通過(guò)緩存和其他優(yōu)化，CDN 能夠減少源服務(wù)器必須提供的數(shù)據(jù)量，從而降低網(wǎng)站所有者的托管成本。

(3) 提高內(nèi)容可用性和冗余度

大量流量或硬件故障可能會(huì)中斷正常的網(wǎng)站功能。由于其分布式特性，CDN 可以處理更多流量并比許多源服務(wù)器更好地承受硬件故障。
提高網(wǎng)站安全性 - CDN 可以通過(guò)提供 DDoS 緩解、安全證書(shū)改進(jìn)和其他優(yōu)化來(lái)提高安全性。

CDN 的工作原理

CDN 的核心是連接在一起的服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)，其目標(biāo)是盡可能快速、廉價(jià)、可靠和安全地交付內(nèi)容。 為了提高速度和連接性，CDN 會(huì)將服務(wù)器放置在不同網(wǎng)絡(luò)之間的交換點(diǎn)。

這些 Internet 交換點(diǎn) (IXP) 是不同 Internet 提供商連接的主要位置，以便相互訪問(wèn)源自其不同網(wǎng)絡(luò)的流量。 通過(guò)連接到這些高速且高度互連的位置，CDN 提供商能夠降低高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)某杀竞蛡鬏敃r(shí)間。

除了在 IXP 中放置服務(wù)器之外，CDN 還對(duì)標(biāo)準(zhǔn)客戶(hù)端/服務(wù)器數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行了許多優(yōu)化。 CDN 將數(shù)據(jù)中心放置在全球的戰(zhàn)略位置，增強(qiáng)了安全性，旨在抵御各種類(lèi)型的故障和互聯(lián)網(wǎng)擁塞。

CDN 如何改善網(wǎng)站的加載時(shí)間？

當(dāng)涉及到網(wǎng)站加載內(nèi)容時(shí)，用戶(hù)會(huì)隨著網(wǎng)站速度變慢而迅速流失。 CDN 服務(wù)可以通過(guò)以下方式幫助減少加載時(shí)間：

CDN 的全球分布特性意味著減少用戶(hù)和網(wǎng)站資源之間的距離。 CDN 無(wú)需連接到網(wǎng)站源服務(wù)器所在的任何地方，而是讓用戶(hù)連接到地理位置更近的數(shù)據(jù)中心。 更少的旅行時(shí)間意味著更快的服務(wù)。

硬件和軟件優(yōu)化，例如高效的負(fù)載平衡和固態(tài)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，可以幫助數(shù)據(jù)更快地到達(dá)用戶(hù)手中。

CDN 可以通過(guò)使用縮小和文件壓縮等策略減少文件大小來(lái)減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。較小的文件大小意味著更快的加載時(shí)間。

CDN 還可以通過(guò)優(yōu)化連接重用和啟用 TLS 錯(cuò)誤啟動(dòng)來(lái)加速使用 TLS/SSL 證書(shū)的站點(diǎn)。

Reliability and Redundancy - How does a CDN keep a website always online?

正常運(yùn)行時(shí)間是任何擁有 Internet 資產(chǎn)的人的關(guān)鍵組成部分。由于惡意攻擊或只是流行度增加，硬件故障和流量高峰有可能導(dǎo)致 Web 服務(wù)器癱瘓并阻止用戶(hù)訪問(wèn)站點(diǎn)或服務(wù)。

一個(gè)全面的 CDN 有幾個(gè)功能可以最大限度地減少停機(jī)時(shí)間：

負(fù)載平衡將網(wǎng)絡(luò)流量均勻地分布在多臺(tái)服務(wù)器上，從而更容易擴(kuò)展流量的快速增長(zhǎng)。

即使一臺(tái)或多臺(tái)CDN服務(wù)器因硬件故障下線，智能故障轉(zhuǎn)移也能提供不間斷服務(wù)； 故障轉(zhuǎn)移可以將流量重新分配到其他操作服務(wù)器。

如果整個(gè)數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題，任播路由會(huì)將流量轉(zhuǎn)移到另一個(gè)可用的數(shù)據(jù)中心，確保沒(méi)有用戶(hù)無(wú)法訪問(wèn)網(wǎng)站。

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總結(jié)

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