Les maneres misterioses de contingut o diguem una paraula sobre CDN

Exempció de responsabilitat:
Aquest article no conté informació prèviament desconeguda pels lectors familiaritzats amb el concepte de CDN, però té la naturalesa d'una revisió tecnològica.

La primera pàgina web va aparèixer l'any 1990 i tenia una mida d'uns pocs bytes. Des d'aleshores, el contingut ha augmentat tant qualitativament com quantitativament. El desenvolupament de l'ecosistema informàtic ha fet que les pàgines web modernes es mesuren en megabytes i la tendència a augmentar l'amplada de banda de la xarxa només s'enforteix cada any. Com poden els proveïdors de contingut cobrir grans escales geogràfiques i oferir als usuaris de tot arreu accés a la informació d'alta velocitat? Les xarxes de distribució i lliurament de contingut, també conegudes com a Xarxa de lliurament de contingut o simplement CDN, han de fer front a aquestes tasques.

Cada cop hi ha més contingut "pesat" a Internet. Al mateix temps, nombrosos estudis demostren que els usuaris no volen tractar amb serveis web si triguen més de 4-5 segons a carregar-se. Una velocitat de càrrega massa baixa del lloc està carregada de pèrdua d'audiència, que sens dubte comportarà una disminució del trànsit, la conversió i, per tant, els beneficis. Les xarxes de lliurament de contingut (CDN), en teoria, eliminen aquests problemes i les seves conseqüències. Però en realitat, com és habitual, tot es decideix pels detalls i els matisos d'un cas concret, dels quals n'hi ha molts en aquest àmbit.

D'on va sorgir la idea de les xarxes distribuïdes?

Comencem amb una breu excursió a la història i les definicions de termes. CDN és una xarxa d'un grup de màquines servidor ubicades en diferents ubicacions per proporcionar accés a continguts d'Internet que cobreixen un gran nombre d'usuaris. La idea de les xarxes distribuïdes és tenir diversos punts de presència (PoP) alhora, que es troben fora del servidor d'origen. Aquest sistema processarà la matriu de sol·licituds entrants més ràpidament, augmentant la resposta i la velocitat de transferència de qualsevol dada.

El problema de lliurar contingut als usuaris va sorgir de manera aguda en el punt àlgid del desenvolupament d'Internet, és a dir. a mitjans dels 90. Els servidors d'aquella època, el rendiment dels quals no arribava ni tan sols als ordinadors portàtils emblemàtics moderns, amb prou feines podien suportar la càrrega i no podien fer front al trànsit cada vegada més gran. Microsoft gastava centenars de milions de dòlars anuals en investigacions relacionades amb l'autopista de la informació (de seguida em ve al cap els famosos 640 KB de Bill Gates). Per resoldre aquests problemes, vam haver d'utilitzar la memòria cau jeràrquica, canviar de mòdems a fibra òptica i analitzar la topologia de la xarxa en detall. La situació recordava a una antiga locomotora, que corre pels rails i pel camí es modernitza per tots els mitjans possibles per augmentar la velocitat.

Ja a finals dels 90, els propietaris de portals web es van adonar que per reduir la càrrega i oferir les sol·licituds requerides, necessitaven utilitzar servidors intermediaris. Així van aparèixer els primers CDN, distribuïnt contingut estàtic de diferents servidors dispersos geogràficament per tot el món. Al mateix temps, va sorgir un negoci de xarxa distribuïda. El proveïdor de CDN més gran (almenys un dels més grans) del món, Akamai, es va convertir en pioner en aquesta àrea, començant el seu viatge el 1998. Un parell d'anys després, el CDN es va generalitzar i els ingressos per l'entrega i la contribució de contingut ascendien a desenes de milions de dòlars mensuals.

Avui ens trobem amb un CDN cada vegada que anem a una pàgina comercial de gran trànsit o ens comuniquem a les xarxes socials. El servei el proporcionen: Amazon, Cloudflare, Akamai, així com molts altres proveïdors transnacionals. A més, les grans empreses solen utilitzar els seus propis CDN, la qual cosa els aporta una sèrie d'avantatges en la velocitat i la qualitat del lliurament de contingut. Si Facebook no tingués xarxes distribuïdes, sinó que es conformés només amb un servidor d'origen situat als Estats Units, podria trigar molt més a carregar un perfil per als usuaris d'Europa de l'Est.

Unes paraules sobre CDN i streaming

FutureSource Consulting va analitzar la indústria de la música i va concloure que el 2023 el nombre de subscripcions als serveis de streaming de música arribarà a gairebé mig milió de persones. A més, els serveis rebran més del 90% dels seus ingressos de la transmissió d'àudio. La situació amb el vídeo és similar; termes com ara juguem, concert en línia i cinema en línia ja s'han arrelat en el lèxic popular. Apple, Google, YouTube i moltes altres empreses tenen els seus propis serveis de streaming.

En la seva primera introducció, CDN es va utilitzar principalment per a llocs amb contingut estàtic. Estàtica és la informació que no canvia en funció de les accions de l'usuari, el temps i altres factors, és a dir. no està personalitzat. Però l'augment dels serveis de vídeo i àudio en streaming ha afegit un altre cas d'ús comú per a les xarxes distribuïdes. Els servidors intermediaris, situats a prop del públic objectiu a tot el món, permeten proporcionar un accés estable al contingut durant els períodes de màxima càrrega, eliminant la manca de colls d'ampolla d'Internet.

Com funciona això

L'essència de tots els CDN és aproximadament la mateixa: utilitzar intermediaris per poder lliurar contingut al consumidor final més ràpidament. Funciona de la següent manera: l'usuari envia una sol·licitud per descarregar un fitxer, el rep el servidor CDN, que fa una trucada única al servidor original i li dóna el contingut a l'usuari. Paral·lelament a això, el CDN guarda els fitxers a la memòria cau durant un període de temps determinat i processa totes les peticions posteriors des de la seva pròpia memòria cau. Opcionalment, també poden precarregar fitxers des del servidor d'origen, ajustar el període de retenció de la memòria cau, comprimir fitxers pesats i molt més. En la situació més ideal, l'amfitrió passa tot el flux a un node CDN, que ja està utilitzant els seus propis recursos per lliurar contingut als usuaris. No cal dir que la memòria cau eficaç de la informació, així com la distribució de sol·licituds no a un servidor, sinó a la xarxa, comportarà una càrrega de trànsit més equilibrada.

La segona característica important del funcionament del CDN és la reducció dels retards en la transmissió de dades (també conegut com RTT - temps d'anada i tornada). Establir una connexió TCP, descarregar contingut multimèdia, un fitxer JS, iniciar una sessió TLS, tot això depèn del ping. Òbviament, com més a prop estigueu de la font, més ràpid podreu obtenir-ne una resposta. Al cap i a la fi, fins i tot la velocitat de la llum té el seu límit: uns 200 mil km/s mitjançant fibra òptica. Això vol dir que de Moscou a Washington el retard serà d'uns 75 ms en RTT, i això sense la influència d'equips intermedis.

Per entendre millor quins problemes solucionen les xarxes de distribució de contingut, aquí teniu una llista de solucions actuals:

• Google, Yandex, MaxCDN (utilitza CDN gratuïts per distribuir biblioteques JS, tenen més de 90 punts de presència a la majoria de països del món);
• Cloudinary, Cloudimage, Google (serveis d'optimització de clients i biblioteques: imatges, vídeos, tipus de lletra, etc.);
• Jetpack, Incapsula, Swarmify, etc. (optimització de recursos en sistemes de gestió de continguts: bitrix, wordpress, etc.);
• CDNVideo, StackPath, NGENIX, Megafon (CDN per distribuir contingut estàtic, utilitzat com a xarxes de propòsit general);
• Imperva, Cloudflare (solucions per accelerar la càrrega del lloc web).

Els 3 primers tipus de CDN de la llista estan dissenyats per transferir només una part del trànsit del servidor principal. Els 2 restants s'utilitzen com a servidors intermediaris complets amb transmissió completa de canals des de l'amfitrió d'origen.

A qui i quins beneficis aporta la tecnologia?

En teoria, qualsevol lloc web que ven els seus productes/serveis a clients corporatius o particulars (B2B o B2C) es pot beneficiar de la implementació d'un CDN. És important que el seu públic objectiu, és a dir. base d'usuaris es trobava fora de la seva ubicació geogràfica. Però fins i tot si aquest no és el cas, les xarxes de distribució ajudaran a equilibrar la càrrega per a grans volums de contingut.

No és cap secret que un parell de milers de fils són suficients per obstruir un canal de servidor. Per tant, la distribució d'emissions de vídeo al públic en general comportarà inevitablement la formació d'un coll d'ampolla: l'ample de banda del canal d'Internet. Veiem el mateix quan hi ha moltes imatges petites i sense cosir en un lloc web (visualitzacions prèvies de productes, per exemple). El servidor d'origen utilitza una connexió TCP quan processa qualsevol nombre de sol·licituds, que posarà en cua la descàrrega. L'addició d'un CDN fa que sigui necessari distribuir les sol·licituds entre diversos dominis i utilitzar diverses connexions TCP, alleujar la càrrega del canal. I la fórmula de retard d'anada i tornada, fins i tot en els escenaris més tristos, dóna un valor de 6-7 RRT i pren la forma: TCP+TLS+DNS. Això també inclou els retards associats amb l'activació del canal de ràdio al dispositiu i la transmissió del senyal a les torres cel·lulars.

Després d'haver resumit els punts forts de la tecnologia per als negocis en línia, els experts destaquen els punts següents:

1. Ampliació ràpida de la infraestructura + amplada de banda reduïda. Més servidors = més punts on s'emmagatzema la informació. Com a resultat, un punt processa menys trànsit per unitat de temps, el que significa que pot tenir menys rendiment. A més, entren en joc les eines d'optimització, que us permeten fer front a les càrregues punta sense perdre temps.
2. Ping inferior. Ja hem comentat que a la gent no li agrada esperar molt a Internet. Per tant, un ping alt contribueix a les altes taxes de rebot. El retard pot ser causat per problemes amb el processament de dades al servidor, l'ús d'equips antics o simplement una topologia de xarxa mal pensada. La majoria d'aquests problemes es resolen parcialment per les xarxes de distribució de continguts. Tot i que és important assenyalar aquí que el benefici real d'implementar la tecnologia només serà visible quan el "ping del consumidor" superi els 80-90 ms, i aquesta és la distància de Moscou a Nova York.

   

3. Seguretat de dades. Els DDos (atacs de virus de denegació de servei) estan dirigits a bloquejar el servidor per obtenir algun benefici. Un servidor és molt més susceptible a les vulnerabilitats de seguretat de la informació que una xarxa distribuïda (instal·lar la infraestructura d'un gegant com CloudFlare no és una tasca fàcil). Gràcies a l'ús de filtres i a la correcta distribució de les sol·licituds a la xarxa, podeu prevenir fàcilment les dificultats creades artificialment amb l'accés al trànsit legítim.
4. Distribució ràpida de contingut i funcions de servei addicionals. La distribució de grans quantitats d'informació a una xarxa de servidors permetrà transmetre ràpidament l'oferta al consumidor final. De nou, no cal que busqueu exemples lluny; només recordeu Amazon i AliExpress.
5. La capacitat de "emmascarar" problemes amb el lloc principal. No cal esperar fins que s'actualitzi el DNS; podeu transferir-lo a una nova ubicació i distribuir contingut prèviament guardat a la memòria cau. Això al seu torn pot millorar la tolerància a fallades.

Hem resolt els avantatges. Ara mirem quins nínxols es beneficien d'això.

Negoci de publicitat

La publicitat és el motor del progrés. Per evitar que el motor es cremi, s'ha de carregar moderadament. Així, el negoci de la publicitat, que intenta fer front al món digital modern, s'enfronta als problemes de "contingut pesat". Els mitjans pesats es refereixen a la publicitat multimèdia (principalment bàners animats i vídeos) que requereix un gran ample de banda de xarxa. Un lloc web amb multimèdia triga molt a carregar-se i es pot congelar, posant a prova la força dels nervis dels usuaris. La majoria de la gent abandona aquests recursos fins i tot abans d'haver descarregat tota la informació disponible. Les empreses de publicitat poden aprofitar els CDN per resoldre aquests problemes.

Vendes

El comerç electrònic ha d'ampliar constantment la seva cobertura geogràfica. Un altre punt important és la lluita contra els competidors, dels quals n'hi ha molts en tots els segments de mercat. Si un lloc web no compleix els requisits de l'usuari (incloent-hi que triga molt de temps a carregar-se), no serà popular i no podrà generar conversions constantment altes. La implementació d'un CDN hauria de demostrar el seu avantatge per gestionar les sol·licituds de dades des de diferents ubicacions. A més, la distribució del trànsit ajudarà a prevenir pics de trànsit i posteriors errors del servidor.

Plataformes amb contingut d'entreteniment

Tot tipus de plataformes d'entreteniment són adequades aquí, des de descarregar pel·lícules i jocs fins a vídeos en streaming. Malgrat que la tecnologia funciona amb dades estàtiques, les dades en streaming poden arribar a l'usuari més ràpidament mitjançant repetidors. De nou, la memòria cau d'informació CDN és una salvació per als propietaris de grans portals: emmagatzematge multimèdia.

Jocs en línia

Els jocs d'Internet s'han de col·locar en una secció a part. Si la publicitat requereix un gran ample de banda, els projectes en línia requereixen encara més recursos. Els proveïdors s'enfronten a un problema que té dues cares: velocitat d'accés als servidors + garantir un alt rendiment de joc amb gràfics bonics. Un CDN per a jocs en línia és una oportunitat per tenir les anomenades "zones push" on els desenvolupadors poden emmagatzemar jocs en servidors situats a prop dels usuaris. Això us permet reduir l'impacte de la velocitat d'accés al servidor original i, per tant, garantir un joc còmode a tot arreu.

Per què CDN no és una panacea

Malgrat els avantatges evidents, no tothom i no sempre s'esforce per introduir la tecnologia al seu negoci. Per què això? Paradoxalment, dels avantatges es deriven alguns desavantatges, a més d'un parell de punts més relacionats amb el desplegament de la xarxa. Els venedors parlaran molt bé sobre tots els avantatges de la tecnologia, oblidant-se d'esmentar que tots no tenen sentit en una àmplia gamma de condicions. Si observem els inconvenients de CDN amb més detall, val la pena destacar:

• Treballeu només amb estàtica. Sí, la majoria de llocs web moderns tenen un baix percentatge de contingut dinàmic. Però on les pàgines estan personalitzades, el CDN no podrà ajudar (excepte potser descarregar una gran quantitat de trànsit);
• Retard de la memòria cau. L'optimització en si és un dels principals avantatges de les xarxes de distribució. Però quan feu un canvi al servidor d'origen, triga un temps abans que el CDN el recuperi a tots els seus servidors;
• Bloqueigs massius. Si per qualsevol motiu es prohibeix l'adreça IP d'un CDN, es tanquen tots els llocs que hi estan allotjats;
• En la majoria dels casos, el navegador farà dues connexions (al servidor d'origen i al CDN). I aquests són mil·lisegons addicionals d'espera;
• Enllaç a l'adreça IP dels projectes (inclosos els inexistents) que se li havien assignat prèviament. Com a resultat, obtenim classificacions complicades dels robots de cerca de Google i dificultats per portar el lloc a la part superior durant la promoció de SEO;
• El node CDN és un punt potencial de fallada. Si els feu servir, és important entendre per endavant com funciona l'encaminament del sistema i quins errors es poden produir mentre es treballa amb el lloc;
• És trillat, però heu de pagar els serveis de lliurament de contingut. En general, els costos són proporcionals al volum de trànsit, la qual cosa significa que es poden requerir controls per planificar el pressupost.

Una dada important: fins i tot la proximitat del CDN a l'usuari no garanteix un ping baix. La ruta es pot construir des d'un client a un host situat en un altre país o fins i tot en un altre continent. Això depèn de la política d'encaminament d'una xarxa concreta i de la seva relació amb els operadors de telecomunicacions (peering). Molts grans proveïdors de CDN tenen diversos plans, on el cost afecta directament la proximitat del punt de presència quan es lliura contingut als usuaris objectiu.

Hi ha oportunitats: llança el teu propi CDN

No estàs satisfet amb les polítiques de les empreses que ofereixen serveis de xarxa de distribució de continguts, però el teu negoci necessita expandir-se? Si és possible, per què no intenteu llançar el vostre propi CDN. Això té sentit en els casos següents:

• Els costos actuals de distribució de continguts no compleixen les expectatives i no estan justificats econòmicament;
• Necessitem una memòria cau permanent, sense proximitat a altres llocs del servidor i del canal;
• El públic objectiu es troba en una regió on no hi ha punts de presència CDN disponibles per a vostè;
• La necessitat de personalitzar la configuració a l'hora de lliurar contingut;
• Cal accelerar el lliurament de contingut dinàmic;
• Sospites de vulneració de la privadesa dels usuaris i altres accions il·legals per part de serveis de tercers.

Llançar un CDN requerirà que tingueu un nom de domini, diversos servidors en diferents regions (virtuals o dedicats) i una eina de processament de sol·licituds. No us oblideu d'instal·lar certificats SLL, configurar i editar programes per oferir contingut estàtic (Nginx o Apache) i supervisar eficaçment tot el sistema.

La configuració correcta dels servidors intermediaris de memòria cau és objecte d'un article a part, per la qual cosa no descriurem amb detall aquí: on i quin paràmetre cal establir correctament. Tenint en compte els costos inicials i el temps per desplegar una xarxa, utilitzar solucions ja fetes pot ser més prometedor. Però cal guiar-se per la situació actual i planificar diversos passos per endavant.

Amb el resultat que

CDN és un conjunt de capacitats addicionals per transmetre el vostre trànsit a les masses. Són necessaris per a negocis en línia? Sí i no, tot depèn de quin públic va destinat el contingut i quins objectius persegueix el propietari de l'empresa.

Els projectes regionals i altament especialitzats rebran més desavantatges que avantatges de la implantació del CDN. Les sol·licituds encara arribaran primer al servidor d'origen, però a través d'un intermediari. D'aquí la dubtosa reducció del ping, però els costos mensuals força definits per utilitzar el servei. Si disposeu d'un bon equip de xarxa, podeu millorar fàcilment els algorismes de seguretat de la informació existents, col·locar els vostres servidors més a prop dels usuaris i rebre optimitzacions i beneficis de manera gratuïta de manera continuada.

Però qui realment hauria de pensar en els servidors intermediaris són les grans empreses la infraestructura de les quals no pot fer front al flux de trànsit en constant creixement. CDN es mostra perfectament com una tecnologia que us permet desplegar ràpidament una xarxa a una àmplia geografia d'usuaris, oferir jocs còmodes al núvol o vendre béns en una gran plataforma comercial.

Però fins i tot amb un públic geogràfic ampli, és important entendre per endavant per què calen xarxes de distribució de continguts. L'acceleració del lloc web segueix sent una tasca complexa, que no es pot resoldre de manera màgica mitjançant la implementació d'un CDN. No us oblideu de funcions tan importants com: multiplataforma, adaptabilitat, optimització de la part del servidor, codi, renderització, etc. Una auditoria tècnica preliminar i les mesures adequades per eliminar problemes segueixen sent la solució òptima per a qualsevol projecte en línia, independentment del seu enfocament i escala.

Sobre els drets de publicitat

Pots demanar ara mateix servidors potentsque utilitzen els darrers processadors AMD Epyc. Plans flexibles: des d'1 nucli de CPU fins a 128 nuclis de CPU, 512 GB de RAM, 4000 GB NVMe.

Font: www.habr.com