🥇Insondabili sono i sentieri del contenuto o diamo un'occhiata al CDN

Disclaimer:
Questo articolo non contiene informazioni precedentemente sconosciute ai lettori familiari con il concetto di CDN, ma si presenta come una panoramica della tecnologia.

La prima pagina web è apparsa nel 1990 e aveva una dimensione di pochi byte. Da allora, i contenuti si sono scalati sia qualitativamente che quantitativamente. Lo sviluppo dell'ecosistema IT ha portato al fatto che le moderne pagine web sono misurate in megabyte e la tendenza ad aumentare la larghezza di banda delle reti si rafforza ogni anno. Come possono i fornitori di contenuti raggiungere vaste scale geografiche e garantire agli utenti un accesso alla velocità elevata alle informazioni ovunque? Questi compiti devono essere affrontati dalle reti di distribuzione e consegna dei contenuti, anche note come Content Delivery Network o semplicemente CDN.

In Internet c'è sempre più contenuto "pesante". Numerosi studi dimostrano che gli utenti non vogliono avere a che fare con i servizi web se richiedono più di 4-5 secondi per caricarsi. Una velocità di caricamento del sito troppo bassa comporta la perdita dell'audience, il che inevitabilmente porterà a una riduzione del traffico, delle conversioni e quindi dei profitti. Le reti di distribuzione dei contenuti (CDN), in teoria, consentono di eliminare questi problemi e le loro conseguenze. Ma in pratica sono i dettagli e le sfumature di ciascun caso a fare la differenza, e ce ne sono molte in questo settore.

Da dove è nata l'idea delle reti distribuite?

Iniziamo con una breve escursione nella storia e nella definizione dei termini. La CDN è una rete composta da un gruppo di macchine server situate in diverse posizioni per fornire accesso ai contenuti di Internet a un vasto numero di utenti. L'idea delle reti distribuite prevede la presenza di più punti di presenza (PoP) oltre il server di origine. Un sistema di questo tipo elaborerà più rapidamente la massa di richieste in arrivo, aumentando la reattività e la velocità di trasmissione dei dati.

Il problema della consegna dei contenuti agli utenti è emerso in modo acuto all'apice dello sviluppo di Internet, ovvero a metà degli anni '90. I server dell'epoca, la cui potenza non raggiungeva nemmeno quella dei moderni laptop di punta, faticavano a sostenere il carico e non riuscivano a gestire il traffico in continua crescita. Microsoft spendeva centinaia di milioni di dollari ogni anno in ricerche legate alla rete informativa (immediatamente viene in mente il famoso 640 KB di Bill Gates). Nella ricerca di soluzioni a queste problematiche si è dovuto ricorrere a sistemi di caching gerarchico, passare dai modem alla fibra ottica e analizzare in dettaglio la topologia delle reti. La situazione ricordava un vecchio locomotore che corre su binari, modernizzandosi in ogni modo possibile per aumentare la velocità.

Già alla fine degli anni '90, i proprietari dei portali web capirono che per ridurre il carico e garantire le richieste necessarie era indispensabile utilizzare server intermedi. Così nacquero i primi CDN, che distribuivano contenuti statici da diversi server, geograficamente sparsi in tutto il mondo. Pressappoco nello stesso periodo si sviluppò anche il business delle reti distribuite. Il più grande (almeno uno dei più grandi) provider CDN al mondo, l'azienda Akamai, è stata pioniera in questo campo, iniziando la sua avventura nel 1998. Un paio d'anni dopo, i CDN divennero comuni e i ricavi dalla distribuzione e contribuzione dei contenuti si misuravano in decine di milioni di dollari al mese.

Oggi ci imbattiamo nei CDN ogni volta che navighiamo su una pagina commerciale ad alto traffico o interagiamo sui social network. I servizi sono forniti da: Amazon, Cloudflare, Akamai e da molti altri provider multinazionali. Le grandi aziende tendono a utilizzare i propri CDN, il che porta loro una serie di vantaggi in termini di velocità e qualità nella consegna dei contenuti. Se Facebook non avesse reti distribuite e si accontentasse solo del server originale situato negli Stati Uniti, il caricamento del profilo per gli utenti dell'Europa orientale potrebbe richiedere molto più tempo.

Qualche parola sui CDN e sullo streaming

L'agenzia FutureSource Consulting ha condotto un'analisi dell'industria musicale, concludendo che nel 2023 il numero di abbonamenti ai servizi di streaming musicale arriverà a quasi mezzo miliardo di persone. Inoltre, oltre il 90% delle entrate saranno generate dai contenuti audio in streaming. La situazione è simile per i video; termini come let’s play, concerti online e cinema online si sono già radicati nel lessico comune. Apple, Google, YouTube e molte altre aziende hanno i loro servizi di streaming.

In un primo momento, il CDN era utilizzato principalmente per siti con contenuti statici. Si definisce statico un contenuto che non cambia in base all'azione dell'utente, al tempo e ad altri fattori, ovvero non è personalizzato. Tuttavia, lo sviluppo dei servizi di streaming video e audio ha aggiunto un ulteriore scenario comune per l'utilizzo delle reti distribuite. I server proxy, essendo vicino al pubblico target in tutto il mondo, consentono di garantire un accesso stabile ai contenuti anche durante i picchi di carico, evitando il fenomeno dei "collo di bottiglia" di Internet.

Come funziona

La sostanza di tutti i CDN è sostanzialmente la stessa: utilizzare intermediari per poter consegnare i contenuti più velocemente al consumatore finale. Funziona in questo modo: l'utente invia una richiesta per il caricamento di un file, essa viene ricevuta dal server CDN che fa un'unica chiamata al server originale e consegna il contenuto all'utente. Parallelamente, il CDN memorizza i file in cache per un determinato periodo di tempo e gestisce tutte le richieste successive dalla propria cache. Facoltativamente, possono anche pre-caricare file dal server originale, impostare il periodo di conservazione della cache, comprimere file di grandi dimensioni e molto altro. Nella situazione ideale, l'hosting trasferisce tutto il flusso al nodo CDN, che utilizza già le proprie risorse per consegnare i contenuti agli utenti. È evidente che un'efficace memorizzazione nella cache delle informazioni, così come la distribuzione delle richieste non su un solo server ma su una rete, porterà a un carico di traffico più bilanciato.

La seconda caratteristica importante del funzionamento di una CDN è la riduzione dei ritardi nella trasmissione dei dati (RTT - round trip time). L'instaurazione di una connessione TCP, il caricamento di contenuti multimediali, di file JS, l'avvio di una sessione TLS, tutto ciò dipende dal ping. È chiaro che più ci si avvicina alla fonte, più velocemente si può ricevere una risposta. Infatti, anche la velocità della luce ha un suo limite: circa 200.000 km/s attraverso la fibra ottica. Ciò significa che da Mosca a Washington il ritardo sarà di circa 75 ms in RTT, e questo senza considerare l'influenza della strumentazione intermedia.

Per comprendere meglio quali compiti svolgono le reti di distribuzione dei contenuti, ecco un elenco delle soluzioni rilevanti al giorno d'oggi:

Google, Yandex, MaxCDN (utilizzano CDN gratuiti per la distribuzione di librerie JS, hanno più di 90 punti di presenza nella maggior parte dei paesi del mondo);
Cloudinary, Cloudimage, Google (servizi e librerie di ottimizzazione client-side: immagini, video, font, ecc.);
Jetpack, Incapsula, Swarmify, ecc. (ottimizzazione delle risorse nei sistemi di gestione dei contenuti: Bitrix, WordPress, ecc.);
CDNVideo, StackPath, NGENIX, Megafon (CDN per la distribuzione di contenuti statici, utilizzati come reti di uso generale);
Imperva, Cloudflare (soluzioni per accelerare il caricamento dei siti web).

I primi 3 tipi di CDN dell'elenco fornito sono progettati per trasmettere solo una parte del traffico dal server principale. Gli altri 2 vengono utilizzati come veri e propri server proxy con trasmissione completa dei canali dall'host sorgente.

A chi e quali vantaggi offre la tecnologia

In teoria, qualsiasi sito che vende i propri prodotti/servizi a clienti aziendali o privati (B2B o B2C) può beneficiare dell'implementazione di una CDN. È importante che il suo pubblico target, ossia la base utenti, si trovi al di fuori della loro posizione geografica. Ma anche se così non fosse, le reti di distribuzione aiuteranno a bilanciare il carico in caso di grandi volumi di contenuti.

Non è un segreto che per saturare un canale di server bastino un paio di migliaia di flussi. Pertanto, la distribuzione di streaming video su larga scala porterà inevitabilmente alla formazione di un collo di bottiglia: la larghezza di banda del canale internet. Lo stesso si osserva quando un sito ha molte piccole immagini non unite (come le anteprime dei prodotti, per esempio). Il server originale utilizza una sola connessione TCP per elaborare qualsiasi numero di richieste, il che metterà il carico in attesa. L'aggiunta di un CDN comporta la necessità di distribuire le richieste su diversi domini e utilizzare più connessioni TCP, alleggerendo il canale. La formula del ritardo circolare, anche nelle circostanze più sfavorevoli, fornisce un valore di 6-7 RRT e assume la forma di: TCP+TLS+DNS. Qui è giusto includere anche i ritardi legati all'attivazione del canale radio sul dispositivo e alla trasmissione del segnale sulle torri cellulari.

Riassumendo i punti di forza della tecnologia per le aziende online, gli specialisti evidenziano i seguenti aspetti:

Scalabilità rapida dell'infrastruttura + riduzione della larghezza di banda. Più server = più punti in cui è memorizzata l'informazione. Di conseguenza, un singolo punto elabora un minor numero di traffico in un'unità di tempo, e ciò significa che può avere una larghezza di banda inferiore. In aggiunta, entrano in gioco strumenti di ottimizzazione, che consentono di gestire i picchi di carico senza perdita di tempo.
Ping inferiore. Già abbiamo accennato che le persone non amano aspettare a lungo su internet. Pertanto, un alto ping contribuisce a tassi elevati di abbandono. Il ritardo può essere causato da problemi di elaborazione dei dati sul server, dall'uso di hardware obsoleto o semplicemente da una topologia di rete poco ponderata. La maggior parte di questi problemi è parzialmente risolta dalle reti di distribuzione dei contenuti. Sebbene sia importante notare che il vero beneficio dell'implementazione della tecnologia sarà visibile solo quando il 'ping dell'utente' supera gli 80-90 ms, che corrisponde alla distanza tra Mosca e New York.
Sicurezza dei dati. Gli attacchi DDos (attacchi informatici di tipo "denial of service") mirano a causare un guasto nel funzionamento del server per ottenere qualche tipo di vantaggio. Un singolo server è molto più vulnerabile alle minacce per la sicurezza delle informazioni rispetto a una rete distribuita (compromettere l'infrastruttura di un gigante come CloudFlare non è affatto semplice). Grazie all'uso di filtri e a una corretta distribuzione delle richieste sulla rete, è possibile prevenire senza problemi le difficoltà artificialmente create nell'accesso al traffico legittimo.
Diffusione rapida dei contenuti e funzionalità di servizio aggiuntive. La distribuzione di grandi quantità di informazioni su una rete di server consentirà di trasmettere più rapidamente l'offerta al consumatore finale. Anche in questo caso, gli esempi non sono lontani – basta pensare ad Amazon e AliExpress.
Opportunità di "mascherare" problemi con il sito principale. Non è necessario attendere l'aggiornamento dei DNS, è possibile reindirizzarlo a una nuova posizione con la distribuzione di contenuti precedentemente memorizzati nella cache. Questo può migliorare la resilienza ai guasti.

Abbiamo esaminato i vantaggi. Ora vediamo quali settori possono trarne beneficio.

Settore pubblicitario

La pubblicità è il motore del progresso. E per evitare che il motore si surriscaldi, deve essere caricato in modo adeguato. Così il settore pubblicitario, cercando di adattarsi al moderno mondo digitale, affronta le problematiche legate ai "contenuti pesanti". Con contenuti pesanti si intendono la pubblicità multimediale (principalmente banner animati e video), che richiede elevate capacità di banda. Un sito web con contenuti multimediali si carica lentamente e può bloccarsi, mettendo a dura prova i nervi degli utenti. La maggior parte abbandona tali risorse prima ancora che carichino tutte le informazioni disponibili. Le agenzie pubblicitarie possono trarre vantaggio dai CDN per affrontare queste problematiche.

Vendite

Il commercio elettronico ha bisogno di una continua espansione della copertura geografica. Un altro aspetto importante è la lotta contro la concorrenza, che è abbondante in ogni segmento di mercato. Se un sito web non soddisfa le esigenze degli utenti (compreso il lungo tempo di caricamento), non diventerà popolare e non sarà in grado di fornire una conversione costante e alta. L'implementazione di un CDN dovrebbe dimostrare il proprio vantaggio nel gestire le richieste di dati da diverse località. Inoltre, la distribuzione del traffico aiuta a prevenire i picchi e i conseguenti malfunzionamenti del server.

Piattaforme di contenuto di intrattenimento

Qui rientrano vari tipi di piattaforme di intrattenimento, che spaziano dal download di film e giochi fino allo streaming video. Anche se la tecnologia funziona con contenuti statici, i dati in streaming possono arrivare più rapidamente agli utenti tramite ripetitori. Inoltre, la memorizzazione nella cache delle informazioni CDN è una salvezza per i proprietari di grandi portali – archivi di multimedia.

Giochi online

I giochi su Internet devono essere considerati un punto a parte. Se la pubblicità richiede larghezze di banda elevate, i progetti online sono ancora più esigenti in termini di risorse. I fornitori affrontano un problema con due facce: la velocità di accesso ai server e la garanzia di elevate prestazioni di gioco con una grafica accattivante. Il CDN per i giochi online rappresenta la possibilità di avere cosiddette 'zone di push', dove gli sviluppatori possono memorizzare i giochi su server situati vicino agli utenti. Questo riduce l'impatto della velocità di accesso al server sorgente, garantendo così un gameplay confortevole ovunque.

Perché il CDN non è una panacea

Nonostante i suoi evidenti vantaggi, non tutti e non sempre si affrettano a implementare questa tecnologia nel proprio business. Perché? Paradossalmente, alcuni svantaggi derivano dai vantaggi stessi, e aggiungono ulteriori punti legati all'implementazione della rete. I marketer parleranno meravigliosamente di tutti i benefici della tecnologia, dimenticando di menzionare che tutti questi perdono significato in un ampio spettro di condizioni. Se esaminiamo più nel dettaglio gli svantaggi del CDN, è opportuno evidenziare:

Funziona solo con la statica. Sì, la maggior parte dei siti moderni ha una percentuale bassa di contenuti dinamici. Ma dove le pagine sono personalizzate, il CDN non può aiutare (a meno che non allevii un grande volume di traffico);
Ritardo nella cache. L'ottimizzazione stessa è uno dei principali vantaggi delle reti di distribuzione. Ma quando si apportano modifiche al server sorgente, ci vuole del tempo prima che il CDN le ricache nella sua rete di server;
Blocchi massicci. Se per qualche motivo viene bloccato l'indirizzo IP del CDN, tutti i siti ospitati su di esso vengono chiusi;
Nella maggior parte dei casi, il browser stabilirà due connessioni (con il server sorgente e il CDN). E questo comporta millisecondi aggiuntivi di attesa;
Vincolo all'indirizzo IP di progetti (anche non esistenti) precedentemente associati. Di conseguenza, otteniamo un posizionamento complicato da parte dei bot di Google e difficoltà nel portare il sito al top nelle promozioni SEO;
Un nodo CDN è un potenziale punto di fallimento. Se vengono utilizzati, è importante capire in anticipo come è strutturato il sistema di instradamento e quali errori potrebbero sorgere durante l'utilizzo del sito;
Semplice, ma per i servizi di distribuzione di contenuti è necessario pagare. In generale, i costi sono proporzionali al volume di traffico, il che significa che potrebbe essere necessario un controllo per pianificare il budget.

Un fatto importante: anche la vicinanza del CDN all'utente non garantisce una bassa latenza. Il percorso può essere costruito dal cliente a un host situato in un altro paese o addirittura su un altro continente. Questo dipende dalla politica di instradamento specifica della rete e dalle sue relazioni con gli operatori di telecomunicazioni (peering). Molti grandi fornitori di CDN hanno diversi piani tariffari, dove il costo influisce direttamente sulla prossimità del punto di presenza durante la trasmissione del contenuto agli utenti finali.

Hai opportunità – avvia il tuo CDN

Non sei soddisfatto della politica delle aziende che forniscono servizi di reti di distribuzione dei contenuti, ma la tua attività ha bisogno di espandersi? Se ci sono opportunità, perché non provare a lanciare un CDN proprio. Ha senso nei seguenti casi:

I costi attuali per la distribuzione del contenuto non soddisfano le aspettative e non sono giustificati economicamente;
È necessaria una cache permanente, senza vicinanza ad altri siti sul server e sul canale;
Il pubblico target si trova in una regione in cui non ci sono punti di presenza disponibili per il vostro CDN;
Necessità di personalizzare le impostazioni durante la consegna dei contenuti;
È necessario accelerare la consegna dei contenuti dinamici;
Sospetti di violazione della privacy degli utenti e di altre azioni illecite da parte di servizi di terze parti.

Il lancio di un CDN richiederà un nome di dominio, diversi server in varie regioni (virtuali o dedicati) e uno strumento per la gestione delle richieste. Non dimentichiamo l'installazione dei certificati SLL, la configurazione e la modifica dei programmi per la consegna dei contenuti statici (Nginx o Apache), così come il monitoraggio efficace dell'intero sistema.

Una corretta configurazione dei proxy di caching è materia di un articolo a parte, quindi qui non entreremo nei dettagli: dove e quale parametro impostare correttamente. Considerando le spese iniziali e il tempo di attivazione della rete, l'uso di soluzioni pronte può essere più promettente. Ma è necessario orientarsi secondo la congiuntura attuale e pianificare diversi passaggi in avanti.

Cosa ne è uscito

Il CDN è un insieme di capacità aggiuntive per la distribuzione del vostro traffico a un grande pubblico. Sono necessari per il business online? Sì e no, tutto dipende dal pubblico a cui è destinato il contenuto e dagli obiettivi del proprietario dell'azienda.

I progetti regionali e specializzati riceveranno più svantaggi che vantaggi dall'implementazione di un CDN. Le richieste arriveranno ancora sul server di origine, ma già tramite un intermediario. Da qui si ha un dubbio abbattimento del ping, ma costi mensili certi per l'utilizzo del servizio. Con buone attrezzature di rete, è possibile migliorare gli algoritmi esistenti di sicurezza informatica, posizionare i propri server più vicino agli utenti e trarre ottimizzazioni e profitto gratuitamente su base continua.

A chi realmente dovrebbe pensare ai server intermediari sono le grandi aziende la cui infrastruttura non riesce a gestire il flusso di traffico in costante crescita. Il CDN si dimostra un'ottima tecnologia per implementare rapidamente una rete su una vasta geografia di utenti, garantire un gaming cloud confortevole o vendere prodotti su una grande piattaforma commerciale.

Tuttavia, anche con una vasta geografia del pubblico, è importante comprendere in anticipo a cosa servano specificamente le reti di distribuzione dei contenuti. L'accelerazione del sito rimane un compito complesso, che non si risolve magicamente con l'implementazione del CDN. Non si devono dimenticare funzioni importanti come: cross-platform, adattabilità, ottimizzazione della parte server, del codice, del rendering, ecc. Un audit tecnico preliminare e misure adeguate per risolvere i problemi rimangono la soluzione ottimale per qualsiasi progetto online, indipendentemente dalla sua direzione e dalle sue dimensioni.

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Fonte: habr.com