前端性能优化 | CDN缓存
前言
CDN(Content Delivery Network)是一种分布式的网络架构,通过在全球各地部署节点服务器来快速传输和分发网络内容。CDN的主要目标是提供快速、可靠的内容传输,以提升用户体验。
本文主要从以下方面讲解CDN
- 什么是CDN
- CDN的作用
- CDN的原理
- CDN的使用场景
一、什么是 CDN
1. CDN 的概念
CDN是内容分发网络(Content Delivery Network)的缩写,是一种通过在全球各地分布的服务器上存储和传输网络资源(如 HTML 页面、图片、视频、应用程序等)的技术架构。

2. CDN 系统的构成
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原始服务器(Origin Server):也称为源服务器,是存储网站内容(如HTML、CSS、JavaScript、图片、视频等)的主要服务器。
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节点服务器(Edge Servers):也称为边缘服务器或CDN节点,分布在全球各个地理位置。
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节点选择器/调度器(Node Selector/Load Balancer):是CDN系统的核心组件之一,用于选择与用户最接近的节点服务器。
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缓存(Cache):CDN节点服务器上的缓存用于存储网站内容的副本。当用户请求访问网站的内容时,CDN节点会先检查自己的缓存中是否存在所需内容的副本。
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内容传输网络(Content Delivery Network):CDN网络是由一系列节点服务器组成的分布式网络,这些节点服务器相互连接,以实现内容的快速传输和访问。
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内容管理系统(Content Management System):部分CDN系统还提供内容管理系统,用于帮助网站管理员管理和控制网站内容的分发、缓存和更新等操作。
这些组件共同协作,构成了一个完整的CDN系统,以提供快速、高效和可靠的内容分发服务。
二、CDN 的作用
CDN一般会用来托管Web资源 (包括文本、图片和脚本等),可供下载的资源(媒体文件、软件、文档等),应用程序 (门户网站) 等 。
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加速网站访问:通过将网站的动态内容缓存在离用户最近的节点服务器上,实现就近访问,减少内容传输的距离和网络延迟。大幅提高网站的访问速度,加快加载,提升用户体验。
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节约网络带宽:将网站的静态资源缓存在多个节点服务器上,当用户访网站时,大部分的资源可以从离用户较近的节点服务器上获取,少了对原始服务器的访问。减轻了源服务器的负载压力,节约了网络带宽的使用,提高了整体的网络效率。
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提高网站的可用性和稳定性:通过分布在全球各地的节点服务器,在原始服务器发生故障或服务不可用时,可以自动切换到其他可用的节点服务器,确保网站内容的可持续提供。这种容灾备份机制可以提高网站的可用性和稳定性,减少中断的风险。
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抵御网络攻击:由于CDN节点分布广泛,网络流量可以在多个节点服务器上进行均衡分散,有效减轻了源服务器的负载和DDoS攻击带来的影响。CDN还可以使用如防火墙、入侵检测系统等一些安全机制和防御措施,保护网站免受恶意攻击。
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提供高质量的视频内容传输:通过将视频内容缓存在离用户最近的节点服务器上,CDN可以提供更快速、稳定的视频播放体验,避免视频卡顿、加载缓慢等问题。
综上所述,CDN的作用是提供快速、可靠的内容分发服务,加速网站访问、节省网络带宽、提高可用性和稳定性,抵御网络攻击,提供高质量的视频内容传输,从而改善用户体验,提升网站的性能和效果。
三、CDN 的原理

以用户访问浏览器某网址(www.example.com) 时为例,CDN的加速流程通常包括以下几个步骤:
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域名解析:当用户在浏览器中输入网址并按下回车键后,浏览器会向本地DNS服务器发送域名解析,本地DNS服务器会返回CDN的负载均衡器的地址。
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负载均衡:浏览器根据负载均衡器的IP地址,向CDN负载均衡器发送请求。载均衡器的作用是选择一个最合适的CDN节点服务器来响应用户的请求。
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缓存判断:CDN节点服务器收到用户的请求后,会先判断请求资源是否缓存在其本地服务器上。如果有,则直接返回缓的资源,这样可以大大提高响应速度和节省带宽消耗。如果没有缓存的资源,则进入下一步。
-
源服务器回源:当节点服务器没有缓存所需的资源时,会向源服务器发送请求,获取资源的原始本。源服务器可以是网站的服务器、视频流媒体的视频源服务器等,根据不同的业务需求而定。
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传输加速:源服务器将请求资源发送给节点服务器后,节点服务器会将资源按照缓存策略进行存储,并将资源回传给用户的浏览器。由于CDN节点服务器通常位于离用户更近的一方,因此传输时间较短,用户可以更快地获取请求的资源。
-
动态内容回源:对于一些动态生成的内容或需要实时更新的资源(如用户个人信息、实时天气数据等),CDN节点服务器需要及时回源更新这些内容,以保证数据的实时性和准确性。
总的来说,CDN加速流程包括域名解析、负载均衡、缓存判断、源服务器回源、传输加速和动态内容回源等步骤。通过减少访问迟、节省带宽消耗和提供更好的用户体验,CDN可以提供快速、稳定和可靠的内容分发服务。
四、CDN 的使用场景
前端使用CDN可以使网站或应用的静态资源(如样式表、JavaScript文件、字体、图像等)从离用户更近的节点服务器加载,从而提高网页加载速度和用户体验。以下是前端使用CDN的几个常见实例:
1. 加载公共库和框架
许多前端开发者使用公共库和框架来加速开发和提供更好的用户体。常见的如jQuery、React、Vue.js等。通过使用CDN加载这些公库,可以将它们缓存在CDN的节点服务器上,提供更快速的加载和传输,无需在本地部署维护这些库的副本。
例如,使用CDN jQuery库:
<script src="https://cdn.jsdelivr/npm/jquery@3.60/dist/jquery.min.js"></script>
2. 加载图标字体
图标字通常用于网站的图标展示,如Font Awesome、Bootstrap等使用CDN加载这些图标字体,可以减少字体的加载时间和带宽消耗。例如,使用CDN加载Font图标字体:
<link rel="stylesheet" href="https://cdn.jsdelivr.net/npm/font-awesome5.15.4/css/all.min.css" />
3. 加载样式
使用CDN加载常用的样式表文件,如Normalize.css、Bootstrap等,可以降低式表文件的加载时间和提高页的兼容性。例如,使用CDN加载Normalize样式表:
<link rel="stylesheet" href="https://cdn.jsdelivr.net/npm/normalize@8.0.1/normalize.min.css" />
4. 加载JavaScript库和件
如果网站或应用使用了一些常见的JavaScript库和插件,如Moment.js、Swiper等,可以使用CDN加载它们,避免自行下载和部署这些文件。例如使用CDN加载Moment.js:
<script src="://cdn.jsdelivr.net/npm/moment@2.29.1/moment.min.js"></script>
5. 加载图片CDN
我们打开稀土掘金网站,随便打开一篇文章,我们可以很多图片都是从 CDN 服务器上请求来的,这极大的提高了图片的响应速度。

五、常用的前端 CDN 库
| 名称 | 优势 | 官网 |
|---|---|---|
| jsDelivr | 基于 MaxCDN 的一个免费开源的 CDN 解决方案 | http://www.jsdelivr.com |
| CDNJS | 提供非常完整的 JavaScript 库 | http://www.cdnjs.com |
| BootCDN | 目前前端开源的项目几乎都涵盖了,支持http和https | http://www.bootcdn.cn |
| Staticfile CDN | 基于 CDN 加速由七牛云提供包括 JS、CSS、image 和 swf 等静态文件的,支持http和https | https://www.staticfile.org |
| jQuery CDN | 一个只有 jQuery 的 CDN | http://code.jquery.com |
| 百度云资源站 | 基于百度云的资源站,各种开发语言的 SDK 均可以免费下载 | https://cloud.baidu.com/doc/Developer/index.html |
总结
CDN主要用于在全球范围内加速静态内容、动态内容和流媒体的传输。通过在各地部署节点服务器,将内容缓存到离用户更近的服务器上,从而提供更快速、可靠和高效的内容传输。
CDN缓存在前端性能优化中的主要用于加速静态资源加载、减轻服务器负载,以及缓解网络拥塞等方面。合理利用CDN缓存,能够大幅提升网页性能,提高用户体验。
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