CDN + OSS 分发加速架构设计

你有没有想过，为什么你打开一个网站的图片，只需要几百毫秒？

但那个图片可能存在几千公里外的服务器上。

答案就是——CDN。

CDN 的工作原理

CDN 的核心是就近访问。

用户在北京 ──→ 请求图片
                    │
                    ▼
         ┌─────────────────────┐
         │   北京 CDN 边缘节点   │──→ 缓存命中，直接返回
         └─────────────────────┘
                    │ 缓存未命中
                    ▼
         ┌─────────────────────┐
         │        OSS 源站      │
         └─────────────────────┘

用户请求图片时，DNS 会解析到离用户最近的 CDN 节点。如果 CDN 节点有缓存，直接返回；如果没有，CDN 去 OSS 源站获取，返回给用户的同时缓存起来。

CDN 的缓存策略

• 强制刷新：URL 参数变化（如 ?v=1.0.0），CDN 认为是一个新文件
• 协商缓存：Last-Modified / ETag，CDN 和源站确认文件是否变化

CDN + OSS 架构

┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                      用户请求                            │
└─────────────────────────┬───────────────────────────────┘
                          │ DNS 解析
                          ▼
              ┌───────────────────────┐
              │     CDN 边缘节点        │
              │   (全国/全球分布)        │
              └───────────┬───────────┘
                          │ 缓存未命中
                          ▼
              ┌───────────────────────┐
              │      OSS 存储          │
              │  (静态资源: 图片/视频)   │
              └───────────────────────┘

架构优势

1. 加速访问：用户就近访问 CDN 节点，速度更快
2. 减轻源站压力：CDN 承担大部分流量，OSS 压力大大降低
3. 可用性提升：OSS 故障时，CDN 缓存可以继续提供服务

缓存失效策略

CDN 缓存失效是个老大难问题——更新文件后，CDN 节点可能还在用旧缓存。

方案一：URL 版本化

最简单、最有效的方案：

// 错误做法：同一个 URL 替换内容
<img src="/images/logo.png" />

// 正确做法：URL 带版本号
<img src="/images/logo.png?v=1.0.0" />

版本号可以是：

• 文件内容的 MD5：/images/logo.png?md5=abc123
• 部署时间：/images/logo.png?v=202311011200
• 递增版本号：/images/logo.png?v=100

方案二：CDN 控制台刷新

手动刷新缓存：

• URL 刷新：刷新指定的 URL
• 目录刷新：刷新目录下所有文件
• 预热：提前将文件推送到 CDN 节点

方案三：Cache-Control

通过 HTTP 响应头控制缓存时间：

response.setHeader("Cache-Control", "max-age=31536000");  // 缓存 1 年

但这个方案的问题是：缓存期内无法更新文件。

回源带宽 vs 访问带宽

理解 CDN 成本的关键概念：

• 访问带宽：用户从 CDN 下载的带宽（CDN 向用户收费）
• 回源带宽：CDN 向 OSS 回源获取内容的带宽（OSS 向 CDN 收费）

CDN 节省的主要是访问带宽。如果缓存命中率足够高，回源带宽可以很低。

CDN + OSS Java 实现

上传文件

@Service
public class FileService {

    @Autowired
    private OSS ossClient;

    @Autowired
    private StringRedisTemplate redisTemplate;

    private static final String BUCKET_NAME = "my-app";

    // 上传文件到 OSS
    public String uploadFile(MultipartFile file) throws Exception {
        // 1. 生成文件名（带时间戳和随机数，避免冲突）
        String originalFilename = file.getOriginalFilename();
        String extension = originalFilename.substring(originalFilename.lastIndexOf("."));
        String filename = UUID.randomUUID().toString() + "-" + System.currentTimeMillis() + extension;

        // 2. 上传到 OSS
        ossClient.putObject(BUCKET_NAME, filename, file.getInputStream(),
            new ObjectMetadata());

        // 3. 生成 CDN URL
        String cdnUrl = getCdnUrl(filename);

        return cdnUrl;
    }

    private String getCdnUrl(String filename) {
        String pattern = redisTemplate.opsForValue().get("cdn:url:pattern");
        return String.format(pattern, filename);
    }
}

生成带签名的 URL

有时候需要临时授权访问私有文件：

// 生成带签名的 CDN URL，有效期 1 小时
public String getSignedUrl(String filename) {
    Date expiration = new Date(System.currentTimeMillis() + 3600 * 1000);
    URL url = ossClient.generatePresignedUrl(BUCKET_NAME, filename, expiration);
    return url.toString();
}

面试追问方向

• CDN 缓存命中率怎么计算？（答：HIT 次数 / 总请求次数）
• 如何提高 CDN 缓存命中率？（答：URL 版本化、合理设置缓存时间、减少不必要刷新）
• 回源带宽过高怎么排查？（答：缓存命中率低，需要检查缓存配置）
• 如何实现私有文件的安全访问？（答：签名 URL + 短期有效期）

小结

CDN + OSS 是静态资源分发的标准架构：

1. OSS 作为源站：存放所有静态资源
2. CDN 加速分发：用户就近访问，提高速度
3. 缓存失效：URL 版本化是最佳实践
4. 成本控制：提高缓存命中率，降低回源带宽

理解 CDN 的关键是：它是用户和源站之间的缓存层，让用户更快到达，让源站压力更小。