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什麼是 CDN 以及它如何運作？推送 CDN 與拉取 CDN。緩存失效策略。多層CDN架構。邊緣運算。比較 CloudFlare、AWS CloudFront、Fastly。用例和反模式。

系統架構：從零到英雄

第 2 部分：基礎設施組件

亞洲開發網

簡介

如果伺服器位於新加坡，河內的使用者必須等待每個請求約 50 毫秒的往返時間。美國用戶必須等待約 200 毫秒。 CDN 透過將內容盡可能靠近使用者來解決這個問題。

1.什麼是CDN？

CDN 是一個全球分散式代理伺服器網絡，從距離用戶最近的位置提供內容。

Không có CDN:
  User (Hà Nội) ──── 200ms ────► Origin Server (US)

Có CDN:
  User (Hà Nội) ──── 10ms ────► CDN Edge (Hà Nội)
                                    │ cache miss
                                    ▼
                              CDN Edge ── 200ms ──► Origin Server (US)
                                    │ cache result
                                    ▼
  User (Hà Nội) ──── 10ms ────► CDN Edge (Hà Nội)  ← Lần sau = 10ms!

1.1 CDN架構

                    Origin Server
                         │
              ┌──────────┼──────────┐
              ▼          ▼          ▼
         ┌────────┐ ┌────────┐ ┌────────┐
         │Regional│ │Regional│ │Regional│
         │  PoP   │ │  PoP   │ │  PoP   │
         │ (Asia) │ │  (EU)  │ │ (US)   │
         └───┬────┘ └───┬────┘ └───┬────┘
         ┌───┴───┐  ┌───┴───┐  ┌───┴───┐
         │Edge   │  │Edge   │  │Edge   │
         │Servers│  │Servers│  │Servers│
         └───────┘  └───────┘  └───────┘
             ▲           ▲          ▲
           Users       Users      Users

2. 推送 CDN 與拉取 CDN

2.1 推送CDN

Origin Server ──push──► CDN Edge
  Khi content thay đổi, origin chủ động push lên CDN

Flow:
  1. Developer deploy new image
  2. CI/CD pipeline push image to CDN
  3. CDN distributes to all edges
  4. User request → Edge server → Return immediately

優勢	缺點
內容始終可用	必須管理推播流程
沒有「第一次請求」延遲	消耗所有邊緣的儲存空間
完全控制	內容變化較大時會變得複雜

最適合： 幾乎沒有小變化的靜態內容

2.2 拉取CDN

User ──request──► CDN Edge
  Edge: "Tôi không có content này"
  Edge ──request──► Origin Server
  Origin ──response──► Edge
  Edge: cache content + return to user

Lần sau:
  User ──request──► CDN Edge
  Edge: "Tôi có rồi!" → Return from cache

優勢	缺點
自動，無需管理	第一次請求很慢（快取未命中）
僅請求快取內容	需要TTL策略
輕鬆設定	快取踩踏風險

最適合： 動態內容、高流量

3. 快取失效策略

3.1 TTL（存活時間）

CDN cache product image với TTL = 1 giờ
  T=0:  User request → Cache MISS → Fetch from origin → Cache 1 giờ
  T=30m: User request → Cache HIT → Return cached
  T=61m: Cache expired → Fetch from origin → Cache lại

Trade-off: TTL ngắn = fresh hơn nhưng nhiều origin hits
           TTL dài = nhanh hơn nhưng content có thể cũ

3.2 快取清除

CDN API: DELETE /cache?url=https://blog.xdev.asia/images/logo.png
→ Xóa content khỏi tất cả edge servers

Use case: Cập nhật logo, fix typo trong hình ảnh

3.3 快取清除

Thay đổi URL khi content thay đổi:

Trước: /style.css
Sau:   /style.css?v=2
Hoặc:  /style.a1b2c3d4.css (hash trong filename)

→ CDN coi đây là content mới → fetch from origin

3.4 重新驗證時過時

Cache expired, nhưng:
  1. Trả cached content ngay (stale)
  2. Đồng thời fetch fresh content từ origin
  3. Update cache khi origin respond

→ User luôn nhận response nhanh
→ Content cuối cùng sẽ fresh

4. 邊緣運算

Traditional CDN:
  Edge chỉ serve static files

Edge Computing:
  Edge chạy code (logic) tại edge location

Ví dụ Cloudflare Workers:
  - A/B testing tại edge
  - Geolocation-based redirects
  - Authentication tại edge
  - Image resizing tại edge
  - API response transformation

5. 比較 CDN 供應商

特點	雲端火炬	AWS CloudFront	AWS CloudFront快點
PoP	300+	450+	90+
邊緣運算	工人	Lambda@Edge	運算@邊緣
免費套餐	慷慨	有限公司	無
價格	$	$$	$$$
DDoS 防護	內建	AWS 盾	有限公司
最適合	普通、中小型	AWS 生態系統	效能關鍵

6.CDN 反模式

反模式	問題	解決方案
快取個人化內容	使用者 A 查看資料使用者 B	快取控制：私有
API 的 TTL 太長	資料過時	短 TTL + 重新驗證時過時
API 請勿使用 CDN	遠端 API 速度慢	在邊緣快取 GET API
CDN 無所不包	透過 CDN 發佈/放置/刪除	CDN 僅適用於 GET 請求

總結

概念	重點
CDN	從最靠近使用者的位置提供內容
推與拉	推為靜態，拉為動態
快取失效	TTL + 清除 + 快取清除
邊緣運算	在邊緣運行邏輯，減少延遲

練習

CDN策略： 為電子商務網站設計CDN策略：產品圖片（很少變化）、產品價格（經常變化）、使用者畫像（個人化）。
**快取失效：**部落格平台需要在作者編輯後立即更新貼文。設計緩存失效策略。
成本估算： 網站每天有 10M 頁面瀏覽量，每個頁面 2MB（500KB HTML + 1.5MB 圖片）。估計每月 CDN 頻寬和成本（CloudFront：0.085 美元/GB）。

第6課：CDN（內容傳遞網路）－全球加速

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