🥇A tartalom útjai kiismerhetetlenek, vagy a CDN-ről szót ejtünk

Megjegyzés:
Ez a cikk nem tartalmaz új információkat azok számára, akik ismerik a CDN fogalmát, hanem egy technológia áttekintését nyújtja.

Az első weboldal 1990-ben jelent meg, és néhány bájt méretű volt. Azóta a tartalom mennyisége és minősége is bővült. Az IT-ökoszisztéma fejlődése odáig vezetett, hogy a modern weboldalak mérete megabájtokban mérhető, és a hálózati sávszélesség növekedésének tendenciája évről évre tovább erősödik. Hogyan érhetik el a tartalom szolgáltatók a nagyobb földrajzi terjedelmet, és hogyan biztosíthatják a felhasználóknak a gyors hozzáférést az információkhoz? E feladatok megoldásában segíthetnek a tartalomelosztó és -szolgáltató hálózatok, amelyeket Content Delivery Networknek, vagy egyszerűen CDN-nek neveznek.

Az interneten egyre több "nehéz" tartalom található. Különböző kutatások azt mutatják, hogy a felhasználók nem hajlandók igénybe venni a webszolgáltatásokat, ha azok betöltődése több mint 4-5 másodpercet vesz igénybe. A weboldal túl alacsony betöltési sebessége a látogatók elvesztésével jár, ami elkerülhetetlenül csökkenti a forgalmat, a konverziót, és így a bevételt is. A tartalomkezelő hálózatok (CDN) elvileg megoldhatják ezeket a problémákat és következményeiket. De a gyakorlatban általában a részletek és speciális esetek döntik el a dolgot, amelyekből ebben a szférában nem is ellenállhatunk.

Honnan ered a decentralizált hálózatok ötlete?

Kezdjük egy rövid történelmi áttekintéssel és a kifejezések meghatározásával. A CDN egy szerverekből álló hálózat, amely különböző helyeken található az internetes tartalom elérhetőségének biztosítása érdekében, széles felhasználói kör számára. A decentralizált hálózatok ötlete több jelenléti pont (PoP) meglétén alapul, amelyek az eredeti szerveren kívül helyezkednek el. Ez a rendszer gyorsabban képes feldolgozni a beérkező kérések tömegét, javítva a válaszidőt és az adatátvitel sebességét.

A tartalom felhasználóknak történő szállításának problémája az internet fejlődésének csúcsán, azaz az 1990-es évek közepén vált égetővé. Akkoriban a szerverek, amelyek teljesítménye még a modern csúcs laptopokhoz sem ért fel, alig bírták a terhelést, és nem tudták kezelni a folyamatosan növekvő forgalmat. A Microsoft évente több százmillió dollárt költött az információs gerincvezetékhez kapcsolódó kutatásokra (melyek közül a leghíresebb Gates híres 640 kB-os kijelentése). A problémák megoldásánál hierarchikus gyorsítást kellett alkalmazni, áttérni a modemekről az optikai kábelekre, és részletesen elemezni a hálózati topológiát. A helyzet olyan volt, mint egy régi mozdonynál, amely a sínpáron halad, és közben minden lehetséges módszerrel modernizálják a sebesség növelése érdekében.

Már az 1990-es évek végén a webportálok tulajdonosai rájöttek, hogy a terhelés csökkentéséhez és a szükséges kérések teljesítéséhez köztes szervereket kell használni. Így jelentek meg az első CDN-ek, amelyek statikus tartalmat osztottak ki a világ különböző pontjain elhelyezkedő szerverekről. Körülbelül ebben az időben indult be a biznisz a decentralizált hálózatokon. A világ legnagyobb (vagy legalábbis egyik legnagyobb) CDN-szolgáltatója, az Akamai, úttörővé vált ezen a téren, amikor 1998-ban megkezdte működését. Pár évvel később a CDN széles körben elterjedtté vált, és a tartalom kézbesítéséből és hozzájárulásából származó bevételek havi több tízmillió dollárra rúgtak.

Ma minden alkalommal találkozunk a CDN-ekkel, amikor forgalmas kereskedelmi oldalakra lépünk, vagy közösségi médiában kommunikálunk. Szolgáltatók között megtalálható: Amazon, Cloudflare, Akamai, valamint számos más multinacionális szolgáltató. Ráadásul a nagyvállalatok saját CDN-ek használatára törekednek, ami számukra számos előnyt biztosít a tartalom gyorsaságában és minőségében. Ha a Facebook nem rendelkezne decentralizált hálózatokkal, és csak az Egyesült Államokban található forrás szerverével elégedett volna meg, akkor a kelet-európai felhasználók profiljának betöltése jelentősen hosszabb időt venne igénybe.

Néhány szó a CDN-ről és a streamelésről

A FutureSource Consulting ügynökség elemzést végzett a zenei iparágról, és arra a következtetésre jutott, hogy 2023-ra az előfizetések száma a zenei streaming szolgáltatásoknál majdnem félmilliárdra nő. Ráadásul a bevételek több mint 90%-át a szolgáltatások éppen a streaming audio-ból fogják nyerni. A helyzet a videókkal is hasonló, a köznyelvben már elterjedtek olyan kifejezések, mint: letsplay, online koncert és online mozi. Az Apple, a Google, a YouTube és sok más cégnek is vannak saját streaming szolgáltatásai.

Kezdetben a CDN-t főként statikus tartalommal rendelkező weboldalakhoz használták. A statikus információ az, amely nem változik a felhasználó tevékenysége, az idő és más tényezők függvényében, tehát nem személyre szabott. De a streaming videó- és audio szolgáltatások fejlődése új, elterjedt forgatókönyvet adott a elosztott hálózatok használatához. A köztes szerverek, amelyek közel találhatók a célközönséghez világszerte, lehetővé teszik a stabil hozzáférést a tartalomhoz a csúcsidőszakokban, kiküszöbölve az internet „szűk keresztmetszeteit”.

Hogyan működik ez

A CDN-ek lényege nagyjából ugyanaz: közvetítők használata a tartalom gyorsabb eljuttatásához a végfelhasználóhoz. Így működik: a felhasználó fájl letöltésére vonatkozó kérést küld, azt egy CDN szerver fogadja, amely egyszeri alkalommal kapcsolatba lép az eredeti szerverrel és átadja a felhasználónak a tartalmat. Ezzel egy időben a CDN a fájlokat egy előre meghatározott időre gyorsítótárazza, és minden további kérést saját cache-éből kezel. Opcionálisan lehetőségük van a fájlok előzetes betöltésére az eredeti szerverről, a cache tárolási időszakának beállítására, nagy fájlok tömörítésére és sok másra. A legideálisabb helyzetben a hoszt az egész adatfolyamot a CDN csomópontnak adja át, amely már saját erőforrásait használja a tartalom felhasználókhoz juttatására. Nyilvánvaló, hogy az információk hatékony gyorsítótárazása, valamint a kérések nem egy szerverre, hanem egy hálózatra való elosztása kiegyensúlyozottabb forgalomterhelést eredményez.

A CDN's second important feature is reducing data transmission delays (also known as RTT – round trip time). Establishing a TCP connection, loading media content, JavaScript files, initiating a TLS session—all of this depends on the ping. It is obvious that the closer you are to the source, the quicker you can receive a response from it. After all, even the speed of light has its limits: about 200,000 km/s through fiber optics. This means that the latency from Moscow to Washington will be about 75 ms in RTT, and that’s without considering intermediate equipment.

To better understand the tasks that content distribution networks solve, here’s a list of relevant solutions available today:

Google, Yandex, MaxCDN (utilize free CDNs for distributing JS libraries, with over 90 points of presence in most countries around the world);
Cloudinary, Cloudimage, Google (services and client optimization libraries: images, videos, fonts, etc.);
Jetpack, Incapsula, Swarmify, etc. (optimizing resources in content management systems: Bitrix, WordPress, etc.);
CDNVideo, StackPath, NGENIX, MegaFon (CDN for distributing static content, used as general-purpose networks);
Imperva, Cloudflare (solutions for accelerating website loading).

The first three types of CDNs from the list are designed to handle only part of the traffic from the main server. The remaining two are used as fully-fledged proxy servers with complete channel transmission from the originating host.

Who benefits from this technology

In theory, any website selling its products/services to corporate clients or individuals (B2B or B2C) can profit from implementing a CDN. It is essential that its target audience, i.e., the user base, exists outside of their geographical location. However, even if this is not the case, distribution networks can assist with load balancing during high traffic volumes.

Nem titok, hogy a szerverkapacitás kiépítéséhez elegendő néhány ezer áramlás. Ezért a videós közvetítés széles körű terjesztése elkerülhetetlenül szűk keresztmetszethez – az internetkapacitáshoz – vezet. Ugyanezt tapasztaljuk, amikor az oldalon számos kis, nem összeragasztott kép található (például termékek előnézete). Az alapértelmezett szerver egy TCP-kapcsolatot használ bármennyi kérés feldolgozásához, ami a terhelés sorba állítását eredményezi. A CDN hozzáadása szükségessé teszi a kérdések elosztását több domainre, és több TCP-kapcsolat használatát, ezáltal csökkentve a csatorna terheltségét. A körkörös késleltetés képlete, még a legrosszabb esetekben is, 6-7 RTT-t ad, és a következőképpen alakul: TCP+TLS+DNS. Ezenkívül jogosan bele kell foglalni azokat a késleltetéseket is, amelyek a rádiócsatorna aktiválásával és a jel továbbításával kapcsolatosak a mobil tornyokra.

Összegezve az internetes üzleti technológia erősségeit, a szakértők a következő pontokat emelik ki:

Gyors infrastruktúra-skálázás + csökkentett sávszélesség. Több szerver = több olyan pont, ahol az információ tárolódik. Ennek eredményeként egy-egy pont kevesebb forgalmat kezel egy időben, tehát kisebb sávszélességgel rendelkezhet. Ezenkívül optimalizáló eszközök is közbelépnek, lehetővé téve a csúcsidős terhelések kezelését időveszteség nélkül.
Alacsonyabb ping. Már említettük, hogy az emberek nem szeretik, ha sokáig várniuk kell az interneten. Ezért a magas ping magas elhagyási mutatóhoz vezet. A késleltetést az adatok szerver általi feldolgozásának problémái, elavult berendezések használata vagy egyszerűen a hálózat nem megfelelő topológiai kialakítása okozhatja. E problémák többsége részben megoldható a tartalom elosztó hálózatok által. Fontos azonban megjegyezni, hogy a technológia bevezetésének valós haszna csak akkor észlelhető, ha a „felhasználói ping” meghaladja a 80-90 ms-t, ami körülbelül Moszkva és New York távolságának felel meg.
Adatok biztonsága. A DDos támadások (szolgáltatásmegtagadással járó vírusos támadások) célja a szerver működésének megszakítása, hogy valamilyen előnyhöz jussanak. Egy szerver sokkal inkább ki van téve az információbiztonsági sebezhetőségekkel szemben, mint egy elosztott hálózat (olyan gigászi infrastruktúrát, mint a CloudFlare, nem könnyű leállítani). A szűrők megfelelő használatával és a kérések hatékony elosztásával a hálózaton problémamentesen meg lehet akadályozni a jogos forgalomhoz való hozzáférést nehezítő mesterséges komplikációkat.
A tartalom gyors terjesztése és további szolgáltatási funkciók. Nagy mennyiségű információ elosztása a szerverhálózaton lehetővé teszi, hogy gyorsabban eljuttathassuk a kínálatot a végső felhasználóhoz. Példákért nem kell messzire mennünk - elég csak az Amazonra és az AliExpressre gondolni.
A főoldal problémáinak "eltakarásának" lehetősége. Nem szükséges várni a DNS frissítésére, a weboldal átirányítható egy új helyszínre, korábban gyorsítótárazott tartalom kínálatával. Ez pedig javíthatja a hibamentességet.

Megértettük az előnyöket. Most nézzük meg, hogy ez mely iparágak számára előnyös.

Reklámipar

A reklám a fejlődés motorja. Ahhoz, hogy a motor ne égjen ki, mértékkel kell terhelni. Így a reklámipar, próbálva megfelelni a modern digitális világnak, szembesül a "nehéz tartalom" problémáival. A nehéz tartalom alatt a multimédiás reklámot értjük (többnyire animált banner hirdetések és videók), amelyek magas sávszélességet igényelnek. Azok a weboldalak, amelyek multimédiát tartalmaznak, lassan töltődnek be, és fagyásokat okozhatnak, megpróbálva próbára tenni a felhasználók türelmét. A legtöbben még azelőtt lemondanak az ilyen erőforrásokról, hogy azok betöltenék az összes elérhető információt. A reklámcégek kihasználhatják a CDN előnyeit ezen problémák megoldására.

Értékesítés

Az elektronikus kereskedelem folyamatosan kiigazítja földrajzi lefedettségét. Egy másik fontos szempont a versenytársakkal való küzdelem, amelyek minden piaci szegmensben bőségesen jelen vannak. Ha egy weboldal nem felel meg a felhasználói elvárásoknak (többek között lassan tölt be), nem lesz népszerű, és nem tud stabilan magas konverziót produkálni. A CDN bevezetésének a különböző helyekről érkező adatigények kezelésében kell megmutatnia előnyét. A forgalom elosztása szintén segít megelőzni a forgalmi csúcsokat és azok által okozott szerverhiba következményeit.

Szórakoztató tartalmak platformjai

Ide sorolhatók a különféle szórakoztató platformok, kezdve a filmek és játékok letöltésétől a streaming videókig. Annak ellenére, hogy a technológia statikus tartalmakkal működik, a streaming adatok gyorsabban elérhetők a felhasználók számára az átkonfigurálókon keresztül. A CDN információk gyorsítótára ismételten életmentő lehet a nagy portálok multimédia-tárhelyei számára.

Online játékok

Az internetes játékokat külön pontként kell kezelni. Ha a hirdetéseket nagyobb sávszélesség igényli, az online projektek még inkább követelményesek a források tekintetében. A szolgáltatók egy olyan problémával néznek szembe, amelynek két oldala van: a gyorssága a szerverekhez való hozzáféréshez + a magas szintű játékélmény biztosítása gyönyörű grafikával. A CDN az online játékok esetében lehetőséget teremt a „push-zónák” létrehozására, ahol a fejlesztők a felhasználókhoz közel elhelyezkedő szervereken tárolhatják a játékokat. Ez csökkenti az eredeti szerverhez való hozzáférés sebességének hatását, ezáltal biztosítva a kényelmes játékélményt bárhol.

Miért nem csodaszer a CDN

Bár nyilvánvaló előnyei vannak, nem mindenki törekszik a technológia üzleti életbe való bevezetésére. Miért? Paradox módon néhány hátrány a jótékony hatásokból fakad, ráadásul hozzáadódik még néhány szempont a hálózat kiépítése kapcsán. A marketingesek szépen beszélnek a technológia minden előnyéről, de elfelejtik megemlíteni, hogy mindezek az előnyök széleskörű körülmények között értelmüket veszíthetik. Ha részletesebben nézzük a CDN hátrányait, érdemes kiemelni:

Csak statikus tartalommal foglalkozik. Igen, a legtöbb modern weboldal alacsony százalékban dinamikus tartalomra épül. De ahol a lapok személyre szabottak, ott a CDN nem tud segíteni (csak a nagy mennyiségű forgalom lebonyolításában);
Gyorsítótárazási késleltetés. Az optimalizálás önmagában az elosztott hálózatok egyik legfőbb előnye. De amikor változtatásokat hajtanak végre az eredeti szerveren, időbe telik, mire a CDN újrakészítményezi azt minden szerverén;
Tömeges blokkolások. Ha bármilyen okból blokkolják a CDN IP címét, akkor minden weboldal, amely ezen fut, le van zárva;
A legtöbb esetben a böngésző két kapcsolatot fog létrehozni (az eredeti szerverrel és a CDN-nel). Ez pedig plusz milliszekundumokat jelent a várakozásra;
IP címhez való kötődés projektekhez (beleértve a nem létezőket is), amelyek korábban hozzá voltak rendelve. Ennek eredményeként bonyolultabb rangsorolás történik a Google keresőrobotjai részéről, valamint nehézségek a weboldal top helyezésében SEO promotáláskor;
A CDN csomópont potenciális hibahely. Ha használják őket, fontos előre megérteni, hogyan működik a rendszer irányítása, és milyen hibák léphetnek fel a weboldallal kapcsolatos munka során;
Bár ez banálisnak tűnik, a tartalom kiszállítási szolgáltatásaiért fizetni kell. Főként a költségek arányosak a forgalom mennyiségével, tehát költségvetés tervezéséhez szükséges lehet a kontroll;

Fontos tényező: még a CDN közelsége a felhasználóhoz sem garantál alacsony pinget. Az útvonalkészítés a kliens és a szerver között történhet, amely másik országban vagy akár másik kontinensen található. Ez attól függ, hogy az adott hálózat irányítási politikája milyen és milyen kapcsolatban áll a szolgáltatókkal (peerings). Sok nagy CDN szolgáltató több tarifát kínál, ahol a költség közvetlenül befolyásolja a jelenlét közelségét a tartalom célzott felhasználókhoz való továbbításakor.

Van lehetőség – indíts saját CDN-t

Nem tetszik a tartalomelosztó hálózatokat biztosító cégek politikája, de a vállalatnak bővítésre van szüksége? Ha van lehetőség, miért ne próbáljunk meg saját CDN-t indítani? Ez értelmes a következő esetekben:

A tartalom terjesztésének jelenlegi költségei nem felelnek meg az elvárásoknak, és nem gazdaságosak;
Állandó cache-re van szükség, elválasztva más webhelyektől a szerveren és a csatornán;
A célközönség az Ön számára elérhetetlen CDN jelenléti pontokkal rendelkező régióban található;
Szükség van a beállítások személyre szabására a tartalom kiszolgálásakor;
Szükséges a dinamikus tartalom szállításának felgyorsítása;
Feltételezések a felhasználók adatainak titkosságának megsértéséről és más jogsértésekről harmadik fél szolgáltatásai által.

A CDN elindításához domain név, több szerver különböző régiókban (virtuális vagy dedikált) és kéréskezelő eszköz szükséges. Ne feledkezzen meg az SLL tanúsítványok telepítéséről, a statikus tartalom szolgáltatására szolgáló programok (Nginx vagy Apache) beállításáról és szerkesztéséről, és a teljes rendszer hatékony ellenőrzéséről.

A cache-oló proxyk helyes konfigurálása külön cikk anyaga, ezért itt nem részletezzük, hogy hol és milyen paramétert kell helyesen beállítani. Figyelembe véve a kezdeti költségeket és az időt a hálózat telepítésére, a kész megoldások használata ígéretesebb lehet. Azonban a kialakult helyzet és a hosszú távú tervezés szerint kell eljárni.

Végül

A CDN egy kiegészítő erőforrás a forgalma széles tömegekhez való közvetítésére. Szükségesek az online üzlet számára? Igen és nem, minden attól függ, hogy milyen közönségre tervezi a tartalmat és milyen célokat tűzött ki az üzlet tulajdonosa.

A regionális és szakterületekre orientált projektek a CDN bevezetése révén több hátrányt fognak tapasztalni, mint előnyt. A kérések továbbra is először az eredeti szerverre érkeznek, de most már egy közvetítőn keresztül. Így kérdőjelezhető a ping csökkentése, de biztos havi költségek merülnek fel a szolgáltatás igénybevételéért. Megfelelő hálózati hardverrel nyugodtan fejlesztheti a meglévő információbiztonsági algoritmusokat, a szervereit pedig közelebb helyezheti a felhasználókhoz, és folyamatos optimalizálást és profitot nyerhet ingyen.

Akiknek valójában érdemes elgondolkodniuk az átjáró szervereken, azok a nagyvállalatok, amelyeknek az infrastruktúrája nem képes megbirkózni a folyamatosan növekvő forgalommal. A CDN kiválóan teljesít mint technológia, amely lehetővé teszi, hogy gyorsan felépítsünk egy hálózatot széles földrajzi elhelyezkedésű felhasználók számára, biztosítva a kényelmes felhőalapú játékot vagy nagy kereskedelmi platformon való termékértékesítést.

De még széles közönség esetén is fontos előre megérteni, hogy mire van szükség konkrétan a tartalomszolgáltató hálózatokkal kapcsolatban. A weboldal gyorsítása továbbra is egy összetett feladat, amely mágikus módon nem oldódik meg a CDN bevezetésével. Ne felejtsük el az olyan fontos funkciókat, mint: a platformok közötti kompatibilitás, a rugalmasság, a szerveroldali optimalizálás, a kód, a renderelés stb. Az előzetes műszaki audit és a megfelelő intézkedések a problémák megoldására továbbra is a legoptimálisabb megoldás bármilyen online projekt számára, függetlenül annak irányultságától és méretétől.

Hirdetés

Jelenleg rendelheti meg az erőteljes szervereket, amelyek a legújabb AMD Epycprocesszorokat használják. Rugalmas tarifák — 1 CPU magtól egészen az őrült 128 CPU magig, 512 GB RAM-mal és 4000 GB NVMe-vel.

Forrás: habr.com