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随着基础设施的升级，我们从文字时代演进到读图时代，又从读图时代演进到微视频时代。人们对媒体载体的实时性，交互性的要求越来越高。今年是 Live 时代的元年，直播 App 如雨后春笋，像极了几年前的千团大战、O2O 大战、P2P 金融大战，成为互联网的又一场战役。
互联网起源于美国军方的一个内部网络，Tim Berners-Lee 是互联网发明者之一，他很早就预见到在不久的将来网络拥塞将成为互联网发展的最大障碍，于是他提出了一个学术难题，要发明一种全新的、从根本上解决问题的方法来实现互联网内容的无拥塞分发，这项学术难题最终催生出一种革新性的互联网服务– CDN 。当时 Berners-Lee 博士隔壁是 Tom Leighton 教授的办公室，一位麻省理工学院应用数学教授，他被 Berners-Lee 的挑战激起了兴趣。Letghton 最终解决了这个难题并开始自己的商业计划，成立了 Akamai 公司，成为世界上第一家 CDN 公司。
上图是一个典型的 CDN 系统的三级部署示意图，节点是 CDN 系统中的最基本部署单元，分为三级部署，中心节点、区域节点和边缘节点，最上面一级是中心节点，中间一级是区域节点，边缘节点地理位置分散，为用户提供就近的内容访问服务。
下面介绍一下 CDN 节点的分类，主要分成两大类，骨干节点和 POP 节点，骨干节点又分为中心节点和区域节点：
逻辑上来讲，骨干节点主要负责内容分发和边缘节点未命中时进行回源，POP 节点主要负责提供给用户就近的内容访问服务。但如果 CDN 网络规模较大，边缘节点直接向中心节点回源会给中间层的核心设备造成的压力过大，在物理上引入区域节点，负责一个地理区域的管理，保存部分热点数据。
CDN通过将网络内容发布到靠近用户的边缘节点，使不同地域的用户在访问相同网页时可以就近获取。这样既可以减轻源服务器的负担，也可以减少整个网络中的流量分布不均的情况，进而改善整个网络性能。所谓的边缘节点是CDN服务提供商经过精心挑选的距离用户非常近的服务器节点，仅“一跳”（Single Hop）之遥。用户在访问时就无需再经过多个路由器，大大减少访问时间。
从图4-9可以看出，DNS在对域名解析时不再向用户返回源服务器的IP，而是返回了由智能CDN负载均衡系统选定的某个边缘节点的IP。用户利用这个IP访问边缘节点，然后该节点通过其内部DNS解析得到源服务器IP并发出请求来获取用户所需的页面，如果请求成功，边缘节点会将页面缓存下来，下次用户访问时可以直接读取，而不需要每次都访问源服务器。
淘宝CDN系统用于支持用户购物，尤其是“双11”光棍节时的海量图片请求。如图4-10所示，图片存储在后台的TFS集群中，CDN系统将这些图片缓存到离用户最近的边缘节点。CDN采用两级Cache：L1-Cache以及L2-Cache。用户访问淘宝网的图片时，通过全局调度系统（Global Load Balancing）调度到某个L1-Cache节点。如果L1-Cache命中，那么直接将图片数据返回用户；否则，请求L2-Cache节点，并将返回的图片数据缓存到L1-Cache节点。
如果L2-Cache命中，直接将图片数据返回给L1-Cache节点；否则，请求源服务器的图片服务器集群。每台图片服务器是一个运行着Nginx的Web服务器，它还会在本地缓存图片，只有当本地缓存也不命中时才会请求后端的TFS集群，图片服务器集群和TFS集群部署在同一个数据中心内。
对于每个CDN节点，其架构如图4-11所示。从图中可以看出，每个CDN节点内部通过LVS+Haproxy的方式进行负载均衡。其中，LVS是四层负载均衡软件，性能好；Haproxy是七层负载均衡软件，能够支持更加灵活的负载均衡策略。通过有机结合两者，可以将不同的图片请求调度到不同的Squid服务器。
Squid服务器用来缓存Blob图片数据。用户的请求按照一定的策略发送给某台Squid服务器，如果缓存命中则直接返回；否则，Squid服务器首先会请求源服务器获取图片缓存到本地，接着再将图片数据返回给用户。数据通过一致性哈希的方式分布到不同的Squid服务器，使得增加/删除服务器只需要移动1/n（n为Squid服务器总数）的对象。
相比分布式存储系统，分布式缓存系统的实现要容易很多。这是因为缓存系统不需要考虑数据持久化，如果缓存服务器出现故障，只需要简单地将它从集群中剔除即可。
1.分级存储
分级存储是淘宝CDN架构的一个很大创新。由于缓存数据有较高的局部性，在Squid服务器上使用SSD+SAS+SATA混合存储，图片随着热点变化而迁移，最热门的存储到SSD，中等热度的存储到SAS，轻热度的存储到SATA。通过这样的方式，能够很好地结合SSD的性能和SAS、SATA磁盘的成本优势。
2.低功耗服务器定制
淘宝CDN架构的另外一个亮点是低功耗服务器定制。CDN缓存服务是IO密集型而不是CPU密集型的服务，因此，选用Intel Atom CPU定制低功耗服务器，在保证服务性能的前提下大大降低了整体功耗。
由于Blob存储系统读访问量大，更新和删除很少，特别适合通过CDN技术分发到离用户最近的节点。CDN也是一种缓存，需要考虑与源服务器之间的一致性。源服务器更新或者删除了Blob数据，需要能够比较实时地推送到CDN缓存节点，否则只能等到缓存中的对象被淘汰，而对象的有效期一般很长，热门对象很难被淘汰。
另外，淘宝在研发CDN的过程中也发现，随着系统的规模越来越大，商用软件往往很难满足需求，通过采用开源软件与自主开发相结合的方式，可以有更好的可控性，系统也有更高的可扩展性。互联网技术的优势在于规模效应，随着规模越来越大，单位成本也会越来越低。
当然，随着硬件技术的发展，淘宝CDN架构也经历着变革。例如SSD价格快速下降，使得SSD+SAS+SATA分级存储的优势不再明显，新上线的CDN缓存节点配备的磁盘均为SSD。
