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亚麻云之全球加速器——CloudFront(CDN)服务入门

news 2025/8/11 6:24:08

本文作者: 封磊

Eclicktech SA | AWS Community Builder DevTool | AWS UGL | 亚马逊云科技云博主

阿里云&InfoQ&CSDN签约作者

在这里插入图片描述

前言

经过前四篇文章的学习，我们已经构建了一个相当完整的Web应用架构：EC2运行WordPress，RDS管理数据库，S3存储静态资源。但是，当你的网站开始面向全球用户时，会发现一个新的挑战：地理距离带来的访问延迟。

北京的用户访问部署在美国的服务器，需要跨越半个地球；欧洲用户下载存储在亚洲S3桶中的图片，速度慢得让人抓狂。今天，让我们请出"全球加速器"——Amazon CloudFront，让你的网站在世界任何角落都能飞速加载。

网络延迟的现实挑战

让我们先看看没有CDN时的访问情况：

# 测试从不同地区访问你的网站
# 美国用户访问（服务器在us-east-1）
curl -w "Time: %{time_total}s\n" -o /dev/null -s http://your-ec2-ip
# Time: 0.2s# 模拟欧洲用户访问
curl -w "Time: %{time_total}s\n" -o /dev/null -s http://your-ec2-ip
# Time: 1.5s# 模拟亚洲用户访问
curl -w "Time: %{time_total}s\n" -o /dev/null -s http://your-ec2-ip
# Time: 2.3s# S3文件访问延迟
curl -w "Time: %{time_total}s\n" -o /dev/null -s \https://my-wordpress-assets-20231201.s3.amazonaws.com/wp-content/uploads/2023/12/large-image.jpg
# Time: 3.1s (从亚洲访问)

延迟带来的问题

1. 用户体验差

  • 页面加载时间超过3秒，用户流失率显著增加
  • 图片、视频加载缓慢，影响内容消费
  • 移动端用户对延迟更加敏感

2. SEO影响

  • Google将页面加载速度作为排名因素
  • 高延迟影响搜索引擎爬虫效率
  • 用户跳出率增加，影响网站权重

3. 带宽成本

  • 所有请求都回源到原始服务器
  • 重复下载相同内容，浪费带宽
  • 服务器负载增加，需要更高配置

什么是CDN？

CDN（Content Delivery Network，内容分发网络）是一个分布在全球各地的服务器网络，就像在世界各地开设"分店"，让用户就近获取内容。

CDN工作原理

用户请求流程：1. 用户访问 www.yoursite.com/image.jpg
2. DNS解析指向最近的CDN边缘节点
3. 边缘节点检查是否有缓存├── 有缓存 → 直接返回（缓存命中）└── 无缓存 → 回源获取 → 缓存 → 返回用户
4. 后续相同请求直接从边缘节点返回

CloudFront的优势

1. 全球边缘网络

  • 400+ 边缘节点，覆盖全球主要城市
  • 智能路由，自动选择最优路径
  • 与AWS骨干网深度集成

2. 多源站支持

  • S3桶：静态内容分发
  • EC2/ELB：动态内容加速
  • 自定义源站：任何HTTP服务器
  • 多源站组合：不同内容类型使用不同源站

3. 智能缓存

  • 基于HTTP头的缓存策略
  • 查询字符串和Cookie处理
  • 实时内容失效
  • 压缩和优化

4. 安全防护

  • DDoS攻击防护
  • SSL/TLS加密
  • 访问控制和地理限制
  • WAF集成

CloudFront核心概念

分配（Distribution）

CloudFront的基本单位，定义了内容分发的配置：

# 分配的基本信息
Distribution ID: E1234567890ABC
Domain Name: d1234567890abc.cloudfront.net
Status: Deployed
Price Class: Use All Edge Locations

源站（Origin）

内容的原始位置：

S3源站

# S3桶作为源站
Origin Domain: my-wordpress-assets-20231201.s3.amazonaws.com
Origin Path: /wp-content
Origin Access Control: Enabled

自定义源站

# EC2实例作为源站
Origin Domain: your-ec2-ip
Origin Path: /
Protocol: HTTP/HTTPS
Port: 80/443

行为（Behavior）

定义不同路径的缓存和处理规则：

# 默认行为（/*）
Path Pattern: *
Origin: EC2-Origin
Viewer Protocol Policy: Redirect HTTP to HTTPS
Cache Policy: Managed-CachingOptimized# 静态资源行为（/wp-content/*）
Path Pattern: /wp-content/*
Origin: S3-Origin
Viewer Protocol Policy: HTTPS Only
Cache Policy: Managed-CachingOptimizedForUncompressedObjects

实战案例：为WordPress网站配置CloudFront

让我们为之前搭建的WordPress网站配置CloudFront，实现全球加速。

步骤1：创建CloudFront分配

使用控制台创建
  1. 选择源站：
    • 主源站：EC2实例（动态内容）
    • 辅助源站：S3桶（静态资源）
  2. 默认缓存行为：
    • 路径模式：*（所有请求）
    • 源站：EC2实例
    • 查看器协议策略：重定向HTTP到HTTPS
    • 缓存策略：CachingOptimized
  3. 其他缓存行为：
    • 路径模式：/wp-content/*
    • 源站：S3桶
    • 查看器协议策略：仅HTTPS
    • 缓存策略：CachingOptimizedForUncompressedObjects
使用命令行创建
# 创建分配配置文件
cat > cloudfront-config.json << EOF
{"CallerReference": "wordpress-cdn-$(date +%s)","Comment": "WordPress CDN Distribution","DefaultRootObject": "index.php","Origins": {"Quantity": 2,"Items": [{"Id": "EC2-Origin","DomainName": "your-ec2-ip","CustomOriginConfig": {"HTTPPort": 80,"HTTPSPort": 443,"OriginProtocolPolicy": "http-only","OriginSslProtocols": {"Quantity": 1,"Items": ["TLSv1.2"]}}},{"Id": "S3-Origin","DomainName": "my-wordpress-assets-20231201.s3.amazonaws.com","S3OriginConfig": {"OriginAccessIdentity": ""}}]},"DefaultCacheBehavior": {"TargetOriginId": "EC2-Origin","ViewerProtocolPolicy": "redirect-to-https","MinTTL": 0,"ForwardedValues": {"QueryString": true,"Cookies": {"Forward": "all"},"Headers": {"Quantity": 1,"Items": ["Host"]}}},"CacheBehaviors": {"Quantity": 1,"Items": [{"PathPattern": "/wp-content/*","TargetOriginId": "S3-Origin","ViewerProtocolPolicy": "https-only","MinTTL": 86400,"ForwardedValues": {"QueryString": false,"Cookies": {"Forward": "none"}}}]},"Enabled": true,"PriceClass": "PriceClass_All"
}
EOF# 创建CloudFront分配
aws cloudfront create-distribution \--distribution-config file://cloudfront-config.json

步骤2：配置源站访问控制（OAC）

为S3源站配置访问控制，确保只有CloudFront可以访问：

# 创建源站访问控制
aws cloudfront create-origin-access-control \--origin-access-control-config '{"Name": "S3-WordPress-Assets-OAC","Description": "OAC for WordPress S3 assets","OriginAccessControlOriginType": "s3","SigningBehavior": "always","SigningProtocol": "sigv4"}'# 获取OAC ID
OAC_ID=$(aws cloudfront list-origin-access-controls \--query 'OriginAccessControlList.Items[?Name==`S3-WordPress-Assets-OAC`].Id' \--output text)# 更新S3桶策略，只允许CloudFront访问
cat > s3-cloudfront-policy.json << EOF
{"Version": "2012-10-17","Statement": [{"Sid": "AllowCloudFrontServicePrincipal","Effect": "Allow","Principal": {"Service": "cloudfront.amazonaws.com"},"Action": "s3:GetObject","Resource": "arn:aws:s3:::my-wordpress-assets-20231201/*","Condition": {"StringEquals": {"AWS:SourceArn": "arn:aws:cloudfront::123456789012:distribution/E1234567890ABC"}}}]
}
EOFaws s3api put-bucket-policy \--bucket my-wordpress-assets-20231201 \--policy file://s3-cloudfront-policy.json

步骤3：配置自定义域名和SSL证书

# 申请SSL证书（必须在us-east-1区域）
aws acm request-certificate \--domain-name www.yourdomain.com \--domain-name yourdomain.com \--validation-method DNS \--region us-east-1# 获取证书ARN
CERT_ARN=$(aws acm list-certificates \--region us-east-1 \--query 'CertificateSummaryList[?DomainName==`www.yourdomain.com`].CertificateArn' \--output text)# 更新CloudFront分配，添加自定义域名
aws cloudfront get-distribution-config \--id E1234567890ABC > current-config.json# 编辑配置文件，添加：
# "Aliases": {
#     "Quantity": 2,
#     "Items": ["www.yourdomain.com", "yourdomain.com"]
# },
# "ViewerCertificate": {
#     "ACMCertificateArn": "arn:aws:acm:us-east-1:123456789012:certificate/12345678-1234-1234-1234-123456789012",
#     "SSLSupportMethod": "sni-only",
#     "MinimumProtocolVersion": "TLSv1.2_2021"
# }# 更新分配
aws cloudfront update-distribution \--id E1234567890ABC \--distribution-config file://updated-config.json \--if-match ETAG_VALUE

步骤4：配置DNS解析

# 获取CloudFront域名
CLOUDFRONT_DOMAIN=$(aws cloudfront get-distribution \--id E1234567890ABC \--query 'Distribution.DomainName' \--output text)# 创建CNAME记录
aws route53 change-resource-record-sets \--hosted-zone-id Z123456789 \--change-batch '{"Changes": [{"Action": "CREATE","ResourceRecordSet": {"Name": "www.yourdomain.com","Type": "CNAME","TTL": 300,"ResourceRecords": [{"Value": "'$CLOUDFRONT_DOMAIN'"}]}}]}'

步骤5：测试CloudFront分配

# 等待分配部署完成（通常需要15-20分钟）
aws cloudfront get-distribution \--id E1234567890ABC \--query 'Distribution.Status'# 测试CloudFront访问
curl -I https://d1234567890abc.cloudfront.net# 测试自定义域名
curl -I https://www.yourdomain.com# 测试静态资源加速
curl -w "Time: %{time_total}s\n" -o /dev/null -s \https://www.yourdomain.com/wp-content/uploads/2023/12/image.jpg

缓存策略配置

理解缓存行为

CloudFront的缓存基于以下因素：

  • URL路径
  • 查询字符串
  • HTTP头
  • Cookies
# 查看缓存命中情况
curl -I https://www.yourdomain.com/wp-content/uploads/2023/12/image.jpg
# 查看响应头：
# X-Cache: Hit from cloudfront
# X-Amz-Cf-Pop: NRT57-C1
# X-Amz-Cf-Id: unique-request-id

配置缓存策略

静态资源缓存策略
# 为静态资源配置长期缓存
cat > static-cache-policy.json << EOF
{"Name": "StaticAssetsCaching","Comment": "Optimized caching for static assets","DefaultTTL": 86400,"MaxTTL": 31536000,"MinTTL": 0,"ParametersInCacheKeyAndForwardedToOrigin": {"EnableAcceptEncodingGzip": true,"EnableAcceptEncodingBrotli": true,"QueryStringsConfig": {"QueryStringBehavior": "none"},"HeadersConfig": {"HeaderBehavior": "none"},"CookiesConfig": {"CookieBehavior": "none"}}
}
EOFaws cloudfront create-cache-policy \--cache-policy-config file://static-cache-policy.json
动态内容缓存策略
# 为动态内容配置短期缓存
cat > dynamic-cache-policy.json << EOF
{"Name": "DynamicContentCaching","Comment": "Optimized caching for dynamic content","DefaultTTL": 0,"MaxTTL": 86400,"MinTTL": 0,"ParametersInCacheKeyAndForwardedToOrigin": {"EnableAcceptEncodingGzip": true,"EnableAcceptEncodingBrotli": true,"QueryStringsConfig": {"QueryStringBehavior": "all"},"HeadersConfig": {"HeaderBehavior": "whitelist","Headers": {"Quantity": 3,"Items": ["Host", "User-Agent", "Accept-Language"]}},"CookiesConfig": {"CookieBehavior": "all"}}
}
EOFaws cloudfront create-cache-policy \--cache-policy-config file://dynamic-cache-policy.json

缓存失效（Invalidation）

当源站内容更新时，需要清除CloudFront缓存：

# 创建失效请求
aws cloudfront create-invalidation \--distribution-id E1234567890ABC \--invalidation-batch '{"Paths": {"Quantity": 3,"Items": ["/wp-content/themes/mytheme/style.css","/wp-content/uploads/2023/12/*","/index.php"]},"CallerReference": "invalidation-'$(date +%s)'"}'# 查看失效状态
aws cloudfront list-invalidations \--distribution-id E1234567890ABC# 批量失效（谨慎使用，有费用）
aws cloudfront create-invalidation \--distribution-id E1234567890ABC \--invalidation-batch '{"Paths": {"Quantity": 1,"Items": ["/*"]},"CallerReference": "full-invalidation-'$(date +%s)'"}'

高级应用场景

多源站配置

为不同类型的内容配置不同的源站：

# API请求 -> ALB
# 静态资源 -> S3
# 用户上传内容 -> 另一个S3桶
# 视频内容 -> 专用媒体服务器cat > multi-origin-config.json << EOF
{"Origins": {"Quantity": 4,"Items": [{"Id": "API-Origin","DomainName": "api.yourdomain.com","CustomOriginConfig": {"HTTPPort": 80,"HTTPSPort": 443,"OriginProtocolPolicy": "https-only"}},{"Id": "Static-Origin","DomainName": "static-assets.s3.amazonaws.com","S3OriginConfig": {"OriginAccessIdentity": ""}},{"Id": "UserContent-Origin", "DomainName": "user-uploads.s3.amazonaws.com","S3OriginConfig": {"OriginAccessIdentity": ""}},{"Id": "Media-Origin","DomainName": "media.yourdomain.com","CustomOriginConfig": {"HTTPPort": 80,"HTTPSPort": 443,"OriginProtocolPolicy": "https-only"}}]},"CacheBehaviors": {"Quantity": 3,"Items": [{"PathPattern": "/api/*","TargetOriginId": "API-Origin","ViewerProtocolPolicy": "https-only","MinTTL": 0,"DefaultTTL": 0,"MaxTTL": 0},{"PathPattern": "/uploads/*","TargetOriginId": "UserContent-Origin","ViewerProtocolPolicy": "https-only","MinTTL": 86400,"DefaultTTL": 86400,"MaxTTL": 31536000},{"PathPattern": "/media/*","TargetOriginId": "Media-Origin","ViewerProtocolPolicy": "https-only","MinTTL": 3600,"DefaultTTL": 86400,"MaxTTL": 31536000}]}
}
EOF

A/B测试配置

使用Lambda@Edge实现A/B测试：

exports.handler = (event, context, callback) => {const request = event.Records[0].cf.request;const headers = request.headers;// 获取或生成用户IDlet userId = null;if (headers.cookie) {const cookies = headers.cookie[0].value;const userIdMatch = cookies.match(/userId=([^;]+)/);userId = userIdMatch ? userIdMatch[1] : null;}if (!userId) {userId = Math.random().toString(36).substring(7);}// 基于用户ID进行A/B分组const group = parseInt(userId.slice(-1), 16) % 2 === 0 ? 'A' : 'B';// 修改请求路径if (group === 'B' && request.uri === '/') {request.uri = '/index-b.html';}// 添加自定义头request.headers['x-ab-group'] = [{key: 'X-AB-Group', value: group}];callback(null, request);
};

边缘计算优化

// 图片自动优化
exports.handler = (event, context, callback) => {const request = event.Records[0].cf.request;const headers = request.headers;// 检查是否为图片请求if (request.uri.match(/\.(jpg|jpeg|png|webp)$/i)) {// 获取设备信息const userAgent = headers['user-agent'] ? headers['user-agent'][0].value : '';const isMobile = /Mobile|Android|iPhone/i.test(userAgent);// 检查WebP支持const acceptHeader = headers['accept'] ? headers['accept'][0].value : '';const supportsWebP = acceptHeader.includes('image/webp');// 修改请求参数let querystring = request.querystring || '';if (isMobile) {querystring += (querystring ? '&' : '') + 'w=800';}if (supportsWebP) {querystring += (querystring ? '&' : '') + 'format=webp';}request.querystring = querystring;}callback(null, request);
};

迁移验证清单

功能验证

  • 网站通过CloudFront域名正常访问
  • 自定义域名解析正确
  • SSL证书配置正确，HTTPS访问正常
  • 静态资源（CSS、JS、图片）正常加载
  • 动态内容（WordPress管理后台）正常工作
  • 表单提交和用户交互功能正常

性能验证

# 1. 测试全球访问速度
# 使用在线工具测试多地区访问速度
# 或使用curl测试
for region in us-east-1 eu-west-1 ap-southeast-1; doecho "Testing from $region:"time curl -o /dev/null -s https://www.yourdomain.com
done# 2. 检查缓存命中率
aws cloudwatch get-metric-statistics \--namespace AWS/CloudFront \--metric-name CacheHitRate \--dimensions Name=DistributionId,Value=E1234567890ABC \--start-time $(date -d '1 hour ago' -u +%Y-%m-%dT%H:%M:%SZ) \--end-time $(date -u +%Y-%m-%dT%H:%M:%SZ) \--period 300 \--statistics Average# 3. 验证压缩效果
curl -H "Accept-Encoding: gzip" -I https://www.yourdomain.com/wp-content/themes/mytheme/style.css | grep -i content-encoding

安全验证

  • HTTP自动重定向到HTTPS
  • SSL证书有效且评级良好
  • 源站访问控制正确配置
  • 地理限制（如果配置）正常工作
  • WAF规则（如果配置）正常工作

最佳实践总结

缓存策略

  1. 静态资源：长期缓存（1年），忽略查询参数和Cookie
  2. 动态内容：短期缓存（5-60分钟），转发必要的头和Cookie
  3. API接口：根据业务需求，可能不缓存或短期缓存
  4. 用户相关内容：不缓存或使用Vary头

安全配置

  1. 强制HTTPS：配置HTTP到HTTPS重定向
  2. 最新TLS版本：使用TLSv1.2或更高版本
  3. 源站保护：使用OAC限制直接访问S3
  4. 访问控制：根据需要配置地理限制和WAF

成本优化

  1. 合理选择价格等级：根据用户分布选择合适的边缘节点
  2. 优化缓存命中率：减少回源请求
  3. 压缩内容：启用Gzip和Brotli压缩
  4. 监控使用量：设置预算告警

监控运维

  1. 关键指标监控：请求量、缓存命中率、错误率、延迟
  2. 告警设置：异常情况及时通知
  3. 日志分析：定期分析访问模式和性能
  4. 定期优化：根据监控数据调整配置

下一步学习方向

掌握了CloudFront基础后，你可以继续探索：

  1. IAM权限管理：为CloudFront和相关服务配置精细权限（下一篇文章重点）
  2. AWS Shield：DDoS攻击防护
  3. AWS WAF：Web应用防火墙高级配置
  4. Lambda@Edge：边缘计算深入应用
  5. CloudFormation：基础设施即代码管理CDN

结语

通过配置CloudFront CDN，我们为网站装上了"全球加速器"。无论用户身在何处，都能享受到快速的访问体验。CloudFront不仅提升了性能，还增强了安全性，降低了源站负载。

从单一服务器到全球分布式架构，这是现代Web应用的必经之路。我们学会了：

  • 理解CDN的工作原理和价值
  • 配置多源站和缓存策略
  • 实现SSL/TLS安全传输
  • 使用边缘计算优化用户体验
  • 监控和优化CDN性能

现在我们的架构已经相当完整：

  • 计算层：EC2（动态内容）
  • 数据层：RDS（数据库）
  • 存储层：S3（静态资源）
  • 加速层：CloudFront（全球CDN）

在下一篇文章中，我们将学习IAM权限管理，为整个架构配置安全的访问控制，确保每个组件都有合适的权限，既保证功能正常，又维护系统安全。

全球用户，本地速度！CloudFront让你的网站在世界任何角落都能飞速加载！

http://www.lryc.cn/news/615786.html

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