A tartalom elérési utak kifürkészhetetlenek, vagy mondjunk egy szót a CDN-ről

Jogi nyilatkozat:
Ez a cikk nem tartalmaz olyan információkat, amelyek korábban ismeretlenek voltak a CDN fogalmát ismerő olvasók számára, de technológiai áttekintés jellegű.

Az első weboldal 1990-ben jelent meg, és mindössze néhány bájt méretű volt. Azóta a tartalom minőségileg és mennyiségileg is bővült. Az informatikai ökoszisztéma fejlődése oda vezetett, hogy a modern weboldalakat megabájtban mérik, és a hálózati sávszélesség növekedése évről évre csak erősödik. Hogyan képesek a tartalomszolgáltatók nagy földrajzi skálákat lefedni, és mindenhol nagy sebességű hozzáférést biztosítani a felhasználóknak az információkhoz? A tartalomszolgáltató és -elosztó hálózatoknak, más néven Content Delivery Networknek vagy egyszerűen CDN-nek, meg kell birkóznia ezekkel a feladatokkal.

Egyre több a „nehéz” tartalom az interneten. Ugyanakkor számos tanulmány azt mutatja, hogy a felhasználók nem akarnak foglalkozni a webszolgáltatásokkal, ha azok betöltése 4-5 másodpercnél tovább tart. A túl alacsony webhelybetöltési sebesség közönségvesztéssel jár, ami minden bizonnyal a forgalom, a konverzió és ezáltal a profit csökkenéséhez vezet. A tartalomszolgáltató hálózatok (CDN-ek) elméletileg kiküszöbölik ezeket a problémákat és azok következményeit. De a valóságban szokás szerint mindent az adott eset részletei és árnyalatai döntenek el, amiből ezen a téren akad bőven.

Honnan jött az elosztott hálózatok ötlete?

Kezdjük egy rövid kirándulással a történelembe és a kifejezések meghatározásába. A CDN különböző helyeken elhelyezkedő kiszolgálógépek egy csoportjából álló hálózat, amely hozzáférést biztosít nagyszámú felhasználót lefedő internetes tartalomhoz. Az elosztott hálózatok ötlete az, hogy egyszerre több jelenléti pont (PoP) legyen, amelyek a forrásszerveren kívül helyezkednek el. Egy ilyen rendszer gyorsabban dolgozza fel a bejövő kérések tömbjét, növelve a válaszadást és az adatok átvitelének sebességét.

A tartalom felhasználókhoz való eljuttatásának problémája akutan az internet fejlődésének csúcspontján, pl. a 90-es évek közepén. Az akkori szerverek, amelyek teljesítménye még a modern zászlóshajó laptopokat sem érte el, alig bírták a terhelést, és nem bírták az egyre növekvő forgalommal. A Microsoft évente több százmillió dollárt költött az információs autópályával kapcsolatos kutatásokra (a híres 640 KB Bill Gatestől azonnal eszembe jut). E problémák megoldásához hierarchikus gyorsítótárat kellett használnunk, modemekről száloptikára váltanunk, és részletesen elemeztük a hálózati topológiát. A helyzet egy régi mozdonyra emlékeztetett, amely végigszáguld a síneken, és útközben minden lehetséges eszközzel korszerűsítik a sebesség növelése érdekében.

A webportálok tulajdonosai már a 90-es évek végén felismerték, hogy a terhelés csökkentéséhez és a szükséges kérések biztosításához közvetítő szervereket kell használniuk. Így jelentek meg az első CDN-ek, amelyek statikus tartalmat terjesztenek a különböző, földrajzilag a világon szétszórt szerverekről. Körülbelül ugyanebben az időben jelent meg egy elosztott hálózatokon alapuló vállalkozás. A világ legnagyobb (legalábbis az egyik legnagyobb) CDN-szolgáltatója, az Akamai úttörővé vált ezen a területen, és 1998-ban kezdte útját. Néhány évvel később a CDN széles körben elterjedt, és a tartalomszolgáltatásból és a hozzájárulásokból származó bevételek havi tízmillió dollárt tettek ki.

Manapság minden alkalommal találkozunk CDN-nel, amikor felkeresünk egy nagy forgalmú kereskedelmi oldalt vagy kommunikálunk a közösségi hálózatokon. A szolgáltatást a következők nyújtják: Amazon, Cloudflare, Akamai, valamint sok más transznacionális szolgáltató. Ezenkívül a nagyvállalatok hajlamosak saját CDN-jüket használni, ami számos előnnyel jár a tartalomszolgáltatás sebességében és minőségében. Ha a Facebooknak nem lenne elosztott hálózata, hanem megelégedett volna egy, az Egyesült Államokban található eredeti szerverrel, akkor lényegesen tovább tarthat a profil betöltése a kelet-európai felhasználók számára.

Néhány szó a CDN-ről és a streamelésről

A FutureSource Consulting elemezte a zeneipart, és arra a következtetésre jutott, hogy 2023-ban csaknem félmilliárd embert ér el a zenei streaming szolgáltatásokra való előfizetések száma. Sőt, a szolgáltatások bevételük több mint 90%-át a hang streameléséből kapják. Hasonló a helyzet a videóval is, az olyan kifejezések, mint a játsszunk, online koncert és online mozi, már beépültek a népszerű lexikonba. Az Apple, a Google, a YouTube és sok más cég saját streaming szolgáltatással rendelkezik.

Korai bevezetésekor a CDN-t elsősorban statikus tartalmú oldalakhoz használták. A statikus olyan információ, amely nem változik a felhasználói műveletek, idő és egyéb tényezők függvényében, pl. nem személyre szabott. A streaming video- és audioszolgáltatások térnyerése azonban újabb gyakori felhasználási esetet adott az elosztott hálózatok számára. A világszerte a célközönséghez közel elhelyezett közvetítő szerverek lehetővé teszik a tartalom stabil elérését csúcsterhelési időszakokban, kiküszöbölve az internetes szűk keresztmetszetek hiányát.

Ez hogy működik

Az összes CDN lényege megközelítőleg ugyanaz: használjon közvetítőket, hogy gyorsabban tudjon tartalmat eljuttatni a végfelhasználóhoz. Ez a következőképpen működik: a felhasználó kérést küld egy fájl letöltésére, azt a CDN szerver fogadja, amely egyszeri hívást kezdeményez az eredeti szerver felé, és a tartalmat átadja a felhasználónak. Ezzel párhuzamosan a CDN egy adott ideig gyorsítótárazza a fájlokat, és feldolgozza az összes további kérést a saját gyorsítótárából. Opcionálisan előtölthetnek fájlokat a forráskiszolgálóról, beállíthatják a gyorsítótár megőrzési idejét, tömöríthetik a nehéz fájlokat és még sok mást. A legideálisabb esetben a gazdagép a teljes adatfolyamot átadja egy CDN-csomópontnak, amely már saját erőforrásait használja a tartalom felhasználókhoz való eljuttatására. Magától értetődik, hogy az információk hatékony gyorsítótárazása, valamint a kérések nem egy szerverre, hanem a hálózatra történő elosztása kiegyensúlyozottabb forgalmi terhelést eredményez.

A CDN működésének második fontos jellemzője az adatátviteli késések csökkentése (más néven RTT - round trip time). TCP kapcsolat létrehozása, médiatartalom letöltése, JS fájl, TLS munkamenet indítása, mindez a ping függvénye. Nyilvánvaló, hogy minél közelebb van a forráshoz, annál gyorsabban kaphat választ tőle. Hiszen még a fénysebességnek is van határa: körülbelül 200 ezer km/s optikai szálon keresztül. Ez azt jelenti, hogy Moszkvától Washingtonig a késés körülbelül 75 ms lesz az RTT-ben, és ez a közbenső berendezések befolyása nélkül történik.

Annak érdekében, hogy jobban megértsük, milyen problémákat oldanak meg a tartalomelosztó hálózatok, íme egy lista a jelenlegi megoldásokról:

• Google, Yandex, MaxCDN (ingyenes CDN-ek használata JS-könyvtárak terjesztéséhez, több mint 90 ponttal rendelkeznek a világ legtöbb országában);
• Cloudinary, Cloudimage, Google (ügyféloptimalizálási szolgáltatások és könyvtárak: képek, videók, betűtípusok stb.);
• Jetpack, Incapsula, Swarmify stb. (források optimalizálása tartalomkezelő rendszerekben: bitrix, wordpress stb.);
• CDNVideo, StackPath, NGENIX, Megafon (CDN statikus tartalom terjesztésére, általános célú hálózatként használatos);
• Imperva, Cloudflare (megoldások a webhelyek betöltésének felgyorsítására).

A listából az első 3 típusú CDN úgy van kialakítva, hogy a forgalomnak csak egy részét továbbítsa a fő szerverről. A fennmaradó 2 teljes értékű proxyszerverként használatos, a csatornák teljes átvitelével a forrás gazdagéptől.

Kinek és milyen előnyökkel jár a technológia?

Elméletileg minden olyan webhely, amely termékeit/szolgáltatásait vállalati ügyfeleknek vagy magánszemélyeknek (B2B vagy B2C) értékesíti, profitálhat a CDN bevezetéséből. Fontos, hogy a célközönsége, pl. felhasználói bázis a földrajzi helyükön kívül volt. De még ha nem is ez a helyzet, az elosztó hálózatok segítenek a terheléselosztásban nagy mennyiségű tartalom esetén.

Nem titok, hogy pár ezer szál elég egy szervercsatorna eltömítéséhez. Ezért a videoközvetítések nagyközönség számára történő terjesztése elkerülhetetlenül szűk keresztmetszet – az internetes csatorna sávszélességének – kialakulásához vezet. Ugyanezt látjuk, ha egy weboldalon sok kicsi, összefűzés nélküli kép található (például termékelőzetesek). Az eredeti kiszolgáló egy TCP-kapcsolatot használ tetszőleges számú kérés feldolgozásakor, amely sorba állítja a letöltést. A CDN hozzáadása szükségessé teszi a kérések több tartomány közötti elosztását és több TCP-kapcsolat használatát, csökkentve ezzel a csatornaterhelést. Az oda-vissza késleltetési képlet pedig még a legszomorúbb forgatókönyvekben is 6-7 RRT értéket ad, és a következő formát ölti: TCP+TLS+DNS. Ez magában foglalja a rádiócsatorna aktiválásával és a jel sejttornyokhoz való továbbításával kapcsolatos késéseket is.

Összefoglalva a technológia erősségeit az online üzletben, a szakértők a következő pontokat emelik ki:

1. Gyors infrastruktúra méretezés + csökkentett sávszélesség. Több szerver = több információ tárolási pont. Ennek eredményeként egy pont kevesebb forgalmat dolgoz fel időegységenként, ami azt jelenti, hogy kisebb lehet az átviteli sebesség. Ezenkívül az optimalizáló eszközök is megjelennek, amelyek lehetővé teszik, hogy időveszteség nélkül megbirkózzon a csúcsterhelésekkel.
2. Kevesebb ping. Már említettük, hogy az emberek nem szeretnek sokáig várni az interneten. Ezért a magas ping hozzájárul a magas visszafordulási arányhoz. A késést a szerveren történő adatfeldolgozási problémák, a régi berendezések használata vagy egyszerűen csak rosszul átgondolt hálózati topológia okozhatja. A legtöbb ilyen problémát a tartalomelosztó hálózatok részben megoldják. Bár itt fontos megjegyezni, hogy a technológia bevezetésének valódi haszna csak akkor lesz látható, ha a „fogyasztói ping” meghaladja a 80-90 ms-t, és ez a Moszkva és New York közötti távolság.

   

3. Adatbiztonság. A DDos (Szolgáltatásmegtagadásos vírustámadások) célja a kiszolgáló összeomlása annak érdekében, hogy valamilyen előnyhöz jusson. Egy szerver sokkal érzékenyebb az információbiztonsági sérülékenységekre, mint egy elosztott hálózat (egy olyan óriáscég infrastruktúrájának telepítése, mint a CloudFlare, nem egyszerű feladat). A szűrők használatának és a kérések megfelelő hálózaton keresztüli elosztásának köszönhetően könnyedén megelőzheti a mesterségesen létrehozott nehézségeket a legitim forgalomhoz való hozzáférésben.
4. Gyors tartalomterjesztés és kiegészítő szolgáltatási funkciók. A nagy mennyiségű információ szerverhálózaton történő szétosztása lehetővé teszi az ajánlat gyors eljuttatását a végfelhasználóhoz. Ismét nem kell messzire keresni a példákat – csak emlékezzen az Amazonra és az AliExpressre.
5. A fő oldallal kapcsolatos problémák „elfedésének” képessége. Nem kell megvárnia a DNS frissítését; átviheti egy új helyre, és terjesztheti a korábban gyorsítótárazott tartalmat. Ez viszont javíthatja a hibatűrést.

Kiválasztottuk az előnyöket. Most nézzük meg, mely rések részesülnek ebből.

Reklám üzlet

A reklám a haladás motorja. A motor kiégésének elkerülése érdekében mérsékelten kell terhelni. A modern digitális világgal megbirkózni próbáló reklámszakma tehát a „nehéz tartalom” problémáival szembesül. A nehéz média olyan multimédiás hirdetéseket jelent (főleg animált bannerek és videók), amelyek nagy hálózati sávszélességet igényelnek. A multimédiás webhelyek betöltése sokáig tart, és lefagyhat, próbára téve a felhasználók idegeinek erejét. A legtöbb ember még azelőtt elhagyja az ilyen forrásokat, hogy az összes rendelkezésre álló információt letöltött volna. A reklámcégek kihasználhatják a CDN-eket e problémák megoldására.

Продажи

Az e-kereskedelemnek folyamatosan bővítenie kell földrajzi lefedettségét. Egy másik fontos pont a versenytársak elleni küzdelem, amelyekből minden piaci szegmensben van bőven. Ha egy webhely nem felel meg a felhasználói követelményeknek (beleértve a hosszú betöltési időt is), akkor nem lesz népszerű, és nem tud folyamatosan magas konverziót elérni. A CDN megvalósításának bizonyítania kell előnyét a különböző helyekről érkező adatkérések kezelésében. A forgalomelosztás emellett segít megelőzni a forgalmi kiugrásokat és a későbbi szerverhibákat.

Szórakoztató tartalommal rendelkező platformok

Itt mindenféle szórakoztató platform alkalmas, a filmek és játékok letöltésétől a videók streameléséig. Annak ellenére, hogy a technológia statikus adatokkal működik, a streaming adatok az átjátszókon keresztül gyorsabban eljuthatnak a felhasználóhoz. A CDN-adatok gyorsítótárazása ismét megváltást jelent a nagy portálok - multimédiás tárolók - tulajdonosai számára.

Online játékok

Az internetes játékokat külön részben kell elhelyezni. Ha a reklámozás nagy sávszélességet igényel, akkor az online projektek még erőforrásigényesebbek. A szolgáltatók olyan problémával szembesülnek, amelynek két oldala van: a szerverekhez való hozzáférés sebessége + a magas játékteljesítmény biztosítása gyönyörű grafikával. Az online játékok CDN-je lehetőséget kínál úgynevezett „push zónákra”, ahol a fejlesztők a felhasználókhoz közel elhelyezkedő szervereken tárolhatják a játékokat. Ez lehetővé teszi, hogy csökkentse az eredeti szerverhez való hozzáférési sebesség hatását, és így mindenhol kényelmes játékmenetet biztosítson.

Miért nem csodaszer a CDN?

A nyilvánvaló előnyök ellenére nem mindenki és nem mindig törekszik arra, hogy a technológiát bevezesse vállalkozásába. Miert van az? Paradox módon az előnyökből bizonyos hátrányok következnek, plusz néhány további pont a hálózat kiépítéséhez kapcsolódik. A marketingesek szépen fognak beszélni a technológia minden előnyéről, elfelejtve megemlíteni, hogy ezek mind értelmetlenné válnak sokféle körülmény között. Ha részletesebben megvizsgáljuk a CDN hátrányait, érdemes kiemelni:

• Csak statikával dolgozzon. Igen, a legtöbb modern webhely alacsony százalékban tartalmaz dinamikus tartalmat. De ahol az oldalak személyre szabottak, ott a CDN nem tud segíteni (kivéve talán a nagy mennyiségű forgalom kiürítését);
• Gyorsítótárazási késleltetés. Maga az optimalizálás az elosztóhálózatok egyik fő előnye. Ha azonban módosít a kiindulási kiszolgálón, időbe telik, mire a CDN az összes kiszolgálón újragyorsítja azt;
• Tömeges blokkolások. Ha valamilyen okból egy CDN IP-címe le van tiltva, akkor a rajta tárolt összes webhely bezárásra kerül;
• A legtöbb esetben a böngésző két kapcsolatot létesít (az eredeti kiszolgálóhoz és a CDN-hez). És ezek további ezredmásodpercek a várakozásból;
• A korábban hozzárendelt projektek IP-címéhez való kötés (beleértve a nem létezőket is). Ennek eredményeként bonyolult helyezéseket kapunk a Google keresőrobotjaitól, és nehézségeket okoz az oldal tetejére hozása a SEO promóció során;
• A CDN csomópont potenciális meghibásodási pont. Ha használja őket, fontos előre megérteni, hogyan működik a rendszer-útválasztás, és milyen hibák fordulhatnak elő a webhelyen végzett munka során;
• Elcsépelt dolog, de fizetni kell a tartalomszolgáltatásért. Általában a költségek arányosak a forgalom nagyságával, ami azt jelenti, hogy a költségvetés megtervezéséhez ellenőrzésekre lehet szükség.

Fontos tény: még a CDN-nek a felhasználóhoz való közelsége sem garantálja az alacsony pinget. Az útvonal megépíthető egy klienstől egy másik országban vagy akár egy másik kontinensen található gazdagépig. Ez egy adott hálózat útválasztási politikájától és a távközlési szolgáltatókkal való kapcsolatától (peering) függ. Sok nagy CDN-szolgáltatónak több csomagja van, ahol a költségek közvetlenül befolyásolják a jelenléti pont közelségét, amikor tartalmat szállítanak a célfelhasználóknak.

Vannak lehetőségek – indítsa el saját CDN-jét

Elégedetlen a tartalomelosztó hálózati szolgáltatásokat nyújtó cégek politikájával, de vállalkozásának terjeszkednie kell? Ha lehetséges, miért ne próbálja meg elindítani saját CDN-jét. Ennek a következő esetekben van értelme:

• A tartalomterjesztés jelenlegi költségei nem felelnek meg az elvárásoknak és gazdaságilag nem indokoltak;
• Állandó gyorsítótárra van szükségünk a szerveren és a csatornán lévő más webhelyek közelsége nélkül;
• A célközönség olyan régióban van, ahol nem állnak rendelkezésre CDN-jelenléti pontok;
• A beállítások személyre szabásának szükségessége a tartalom kézbesítésekor;
• Fel kell gyorsítani a dinamikus tartalom szállítását;
• A felhasználói magánélet megsértésének gyanúja és más illegális tevékenységek harmadik féltől származó szolgáltatások részéről.

A CDN elindításához tartománynévvel, több szerverrel kell rendelkeznie különböző régiókban (virtuális vagy dedikált) és egy kérésfeldolgozó eszközre. Ne feledkezzünk meg az SLL-tanúsítványok telepítéséről, a statikus tartalom kiszolgálására szolgáló programok (Nginx vagy Apache) beállításáról és szerkesztéséről, valamint a teljes rendszer hatékony felügyeletéről.

A gyorsítótárazó proxy-k helyes konfigurálása egy külön cikk témája, ezért itt nem írjuk le részletesen: hol és milyen paramétert kell helyesen beállítani. Figyelembe véve az indítási költségeket és a hálózat kiépítéséhez szükséges időt, a kész megoldások használata ígéretesebb lehet. De a jelenlegi helyzettől vezérelni kell, és több lépést előre kell tervezni.

Aminek eredményeképpen a

A CDN további kapacitások készlete a forgalom tömegekhez való továbbításához. Szükség van rájuk az online üzlethez? Igen és nem, minden attól függ, hogy milyen közönségnek szánják a tartalmat, és milyen célokat követ a vállalkozás tulajdonosa.

A regionális és magasan specializált projektek több hátrányt, mint előnyt kapnak a CDN megvalósításából. A kérések továbbra is először a forrásszerverhez érkeznek, de közvetítőn keresztül. Innen ered a ping kétes csökkenése, de a szolgáltatás igénybevételének egészen határozott havi költségei. Ha jó hálózati berendezéssel rendelkezik, könnyedén javíthatja a meglévő információbiztonsági algoritmusokat, közelebb helyezheti szervereit a felhasználókhoz, és folyamatosan ingyenes optimalizálásokat és nyereséget kaphat.

De igazából a közvetítő szerverekre gondoljanak azok a nagyvállalatok, amelyek infrastruktúrája nem képes megbirkózni a folyamatosan növekvő forgalommal. A CDN tökéletesen megmutatkozik olyan technológiaként, amely lehetővé teszi a hálózat gyors telepítését a felhasználók széles földrajzi területére, kényelmes felhőalapú játékot biztosít, vagy árukat értékesít egy nagy kereskedelmi platformon.

De még széles földrajzi közönség esetén is fontos előre megérteni, miért van szükség tartalomelosztó hálózatokra. A webhelygyorsítás továbbra is összetett feladat, amelyet nem lehet varázslatosan megoldani egy CDN bevezetésével. Ne feledkezzünk meg az olyan fontos funkciókról sem, mint: többplatformos, alkalmazkodóképesség, a szerver rész optimalizálása, kód, renderelés stb. Az előzetes műszaki audit és a megfelelő intézkedések a problémák kiküszöbölésére továbbra is az optimális megoldás minden online projekt számára, függetlenül annak fókuszától és léptékétől.

A Reklám Jogairól

Már most rendelhetsz erős szerverekamelyek a legújabb processzorokat használják amd epyc. Rugalmas tervek – 1 CPU magtól egy őrült 128 CPU magig, 512 GB RAM, 4000 GB NVMe.

Forrás: will.com