신비한 콘텐츠 방식이나 CDN에 대해 한마디 하자면

부인 성명:
이 글은 CDN 개념에 익숙한 독자들에게 이전에 알려지지 않은 정보를 포함하고 있지 않으며, 기술 리뷰의 성격을 띠고 있습니다.

최초의 웹페이지는 1990년에 등장했으며 크기는 몇 바이트에 불과했습니다. 그 이후로 콘텐츠는 질적으로나 양적으로나 확장되었습니다. IT 생태계의 발전으로 인해 최신 웹 페이지는 메가바이트 단위로 측정되며 네트워크 대역폭 증가 추세는 매년 더욱 강화되고 있습니다. 콘텐츠 제공업체는 어떻게 대규모 지리적 규모를 포괄하고 어디에서나 사용자에게 정보에 대한 고속 액세스를 제공할 수 있습니까? 콘텐츠 전달 네트워크(Content Delivery Network) 또는 간단히 CDN이라고도 하는 콘텐츠 전달 및 배포 네트워크는 이러한 작업을 처리해야 합니다.

인터넷에는 점점 더 많은 "무거운" 콘텐츠가 있습니다. 동시에 수많은 연구에 따르면 사용자는 로드하는 데 4~5초 이상 걸리는 웹 서비스를 처리하고 싶어하지 않는 것으로 나타났습니다. 사이트 로딩 속도가 너무 낮으면 청중이 손실되어 트래픽, 전환율이 감소하여 이익이 감소하게 됩니다. 이론적으로 CDN(콘텐츠 전송 네트워크)은 이러한 문제와 그 결과를 제거합니다. 그러나 실제로는 평소와 같이 모든 것이 특정 사례의 세부 사항과 뉘앙스에 따라 결정되며 이 분야에는 많은 것들이 있습니다.

분산 네트워크에 대한 아이디어는 어디에서 왔습니까?

역사와 용어 정의에 대한 간략한 설명부터 시작하겠습니다. CDN은 다수의 사용자에게 인터넷 콘텐츠에 대한 액세스를 제공하기 위해 서로 다른 위치에 위치한 서버 시스템 그룹의 네트워크입니다. 분산 네트워크의 개념은 소스 서버 외부에 여러 PoP(Point of Presence)를 동시에 갖는 것입니다. 이러한 시스템은 들어오는 요청 배열을 더 빠르게 처리하여 모든 데이터의 응답 및 전송 속도를 높입니다.

사용자에게 콘텐츠를 전달하는 문제는 인터넷 발전이 정점에 이르렀을 때 급격히 발생했습니다. 90년대 중반. 성능이 최신 플래그십 노트북에도 미치지 못했던 당시의 서버는 부하를 거의 견딜 수 없었고 계속 증가하는 트래픽에도 대처할 수 없었습니다. Microsoft는 정보 고속도로와 관련된 연구에 매년 수억 달러를 지출했습니다(Bill Gates의 유명한 640KB가 즉시 떠오릅니다). 이러한 문제를 해결하려면 계층적 캐싱을 사용하고, 모뎀에서 광섬유로 전환하고, 네트워크 토폴로지를 자세히 분석해야 했습니다. 상황은 레일을 따라 돌진하고 속도를 높이기 위해 가능한 모든 수단을 통해 현대화되는 오래된 기관차를 연상케했습니다.

이미 90년대 후반에 웹 포털 소유자는 부하를 줄이고 필요한 요청을 제공하려면 중개 서버를 사용해야 한다는 것을 깨달았습니다. 이것이 전 세계에 지리적으로 분산된 다양한 서버의 정적 콘텐츠를 배포하는 최초의 CDN이 등장한 방식입니다. 비슷한 시기에 분산 네트워크를 기반으로 한 비즈니스가 등장했습니다. 세계 최대(최소한 최대 규모 중 하나) CDN 제공업체인 Akamai는 1998년에 여정을 시작하여 이 분야의 선구자가 되었습니다. 몇 년 후 CDN은 널리 보급되었고 콘텐츠 제공 및 기부로 인한 수익은 월간 수천만 달러에 달했습니다.

오늘날 우리는 트래픽이 많은 상업 페이지로 이동하거나 소셜 네트워크에서 소통할 때마다 CDN을 접하게 됩니다. 이 서비스는 Amazon, Cloudflare, Akamai 및 기타 여러 다국적 제공업체에서 제공됩니다. 더욱이 대기업은 자체 CDN을 사용하는 경향이 있어 콘텐츠 전달 속도와 품질 측면에서 많은 이점을 제공합니다. Facebook에 분산 네트워크가 없고 미국에 원본 서버만 있는 경우 동유럽 사용자의 프로필을 로드하는 데 훨씬 더 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다.

CDN 및 스트리밍에 대한 몇 마디

FutureSource Consulting은 음악 산업을 분석한 결과 2023년에는 음악 스트리밍 서비스 구독자 수가 거의 90억 명에 이를 것이라고 결론지었습니다. 또한 서비스는 스트리밍 오디오에서 수익의 XNUMX% 이상을 받게 됩니다. 비디오의 상황도 비슷합니다. Let's Play, 온라인 콘서트, 온라인 영화와 같은 용어는 이미 대중적인 어휘집에 자리 잡았습니다. Apple, Google, YouTube 및 기타 여러 회사는 자체 스트리밍 서비스를 보유하고 있습니다.

초기 도입 당시 CDN은 주로 정적 콘텐츠가 있는 사이트에 사용되었습니다. 정적이란 사용자 작업, 시간 및 기타 요인에 따라 변경되지 않는 정보입니다. 개인화되지 않습니다. 그러나 스트리밍 비디오 및 오디오 서비스의 증가로 인해 분산 네트워크에 대한 또 다른 일반적인 사용 사례가 추가되었습니다. 전 세계 대상 고객 가까이에 위치한 중개 서버를 통해 최대 부하 기간 동안 콘텐츠에 대한 안정적인 액세스를 제공하여 인터넷 병목 현상이 발생하지 않도록 합니다.

이거 어떻게 작동 시켜요

모든 CDN의 본질은 거의 동일합니다. 중개자를 사용하여 콘텐츠를 최종 소비자에게 더 빠르게 전달할 수 있습니다. 이는 다음과 같이 작동합니다. 사용자가 파일 다운로드 요청을 보내고 CDN 서버에서 이를 수신합니다. CDN 서버는 원래 서버에 일회성 호출을 하고 사용자에게 콘텐츠를 제공합니다. 이와 병행하여 CDN은 지정된 기간 동안 파일을 캐시하고 자체 캐시에서 모든 후속 요청을 처리합니다. 선택적으로 원본 서버에서 파일을 미리 로드하고, 캐시 보존 기간을 조정하고, 대용량 파일을 압축하는 등의 작업도 수행할 수 있습니다. 가장 이상적인 상황에서 호스트는 전체 스트림을 CDN 노드에 전달합니다. CDN 노드는 이미 자체 리소스를 사용하여 사용자에게 콘텐츠를 전달하고 있습니다. 정보를 효과적으로 캐싱하고 하나의 서버가 아닌 네트워크로 요청을 배포하면 트래픽 부하의 균형이 더욱 균형을 이룰 수 있다는 것은 말할 필요도 없습니다.

CDN 운영의 두 번째 중요한 특징은 데이터 전송 지연(RTT(왕복 시간)이라고도 함)을 줄이는 것입니다. TCP 연결 설정, 미디어 콘텐츠 다운로드, JS 파일, TLS 세션 시작 등 이 모든 작업은 ping에 따라 달라집니다. 당연히 소스에 가까울수록 응답을 더 빨리 얻을 수 있습니다. 결국, 빛의 속도에도 한계가 있습니다. 광섬유를 통해 약 200만km/s입니다. 즉, 모스크바에서 워싱턴까지의 지연은 RTT에서 약 75ms가 되며 이는 중간 장비의 영향을 받지 않습니다.

콘텐츠 배포 네트워크가 해결하는 문제를 더 잘 이해하기 위해 현재 솔루션 목록은 다음과 같습니다.

• Google, Yandex, MaxCDN(무료 CDN을 사용하여 JS 라이브러리 배포, 전 세계 대부분의 국가에서 90개 이상의 지점 보유)
• Cloudinary, Cloudimage, Google(클라이언트 최적화 서비스 및 라이브러리: 이미지, 비디오, 글꼴 등);
• Jetpack, Incapsula, Swarmify 등 (콘텐츠 관리 시스템의 리소스 최적화: bitrix, wordpress 등)
• CDNVideo, StackPath, NGENIX, Megafon(정적 콘텐츠 배포용 CDN, 범용 네트워크로 사용됨);
• Imperva, Cloudflare(웹사이트 로딩 속도를 높이는 솔루션).

목록의 처음 3가지 유형의 CDN은 기본 서버에서 트래픽의 일부만 전송하도록 설계되었습니다. 나머지 2개는 원본 호스트에서 채널을 완전히 전송하는 본격적인 프록시 서버로 사용됩니다.

기술은 누구에게, 어떤 혜택을 제공하나요?

이론적으로 기업 고객이나 개인(B2B 또는 B2C)에게 제품/서비스를 판매하는 모든 웹사이트는 CDN 구현을 통해 이익을 얻을 수 있습니다. 타겟 고객이 중요합니다. 사용자 기반이 지리적 위치를 벗어났습니다. 그러나 그렇지 않은 경우에도 배포 네트워크는 대용량 콘텐츠의 로드 밸런싱에 도움이 됩니다.

수천 개의 스레드가 서버 채널을 방해하기에 충분하다는 것은 비밀이 아닙니다. 따라서 일반 대중에게 비디오 방송을 배포하면 필연적으로 인터넷 채널의 대역폭에 병목 현상이 발생하게 됩니다. 웹사이트에 연결되지 않은 작은 이미지(예: 제품 미리보기)가 많이 있는 경우에도 동일한 현상이 나타납니다. 원본 서버는 여러 요청을 처리할 때 하나의 TCP 연결을 사용하여 다운로드를 대기열에 넣습니다. CDN을 추가하면 여러 도메인에 요청을 분산하고 여러 TCP 연결을 사용하여 채널 부하를 완화해야 합니다. 그리고 가장 슬픈 시나리오에서도 왕복 지연 공식은 6-7 RRT의 값을 제공하며 TCP+TLS+DNS 형식을 취합니다. 여기에는 장치의 무선 채널 활성화 및 신호를 셀 타워로 전송하는 것과 관련된 지연도 포함됩니다.

전문가들은 온라인 비즈니스를 위한 기술의 강점을 요약하여 다음 사항을 강조합니다.

1. 신속한 인프라 확장 + 대역폭 감소. 더 많은 서버 = 정보가 저장되는 더 많은 지점. 결과적으로 한 지점은 단위 시간당 더 적은 트래픽을 처리하므로 처리량이 더 적을 수 있습니다. 또한 최적화 도구가 작동하여 시간 낭비 없이 최대 부하에 대처할 수 있습니다.
2. 핑이 적습니다. 우리는 사람들이 인터넷에서 오래 기다리는 것을 좋아하지 않는다고 이미 언급했습니다. 따라서 높은 핑은 높은 이탈률에 영향을 미칩니다. 지연은 서버의 데이터 처리 문제, 오래된 장비 사용 또는 단순히 잘못 생각한 네트워크 토폴로지로 인해 발생할 수 있습니다. 이러한 문제의 대부분은 콘텐츠 배포 네트워크를 통해 부분적으로 해결됩니다. 여기서 기술 구현의 실제 이점은 "소비자 핑"이 80-90ms를 초과할 때만 볼 수 있으며 이는 모스크바에서 뉴욕까지의 거리라는 점에 유의하는 것이 중요합니다.

   

3. 데이터 보안. DDos(서비스 거부 바이러스 공격)는 일부 이익을 얻기 위해 서버를 충돌시키는 것을 목표로 합니다. 하나의 서버는 분산 네트워크보다 정보 보안 취약성에 훨씬 더 취약합니다(CloudFlare와 같은 거대 기업의 인프라를 설치하는 것은 쉬운 작업이 아닙니다). 필터를 사용하고 네트워크를 통한 적절한 요청 배포 덕분에 합법적인 트래픽에 액세스하는 데 인위적으로 발생하는 어려움을 쉽게 방지할 수 있습니다.
4. 빠른 콘텐츠 배포 및 추가 서비스 기능. 많은 양의 정보를 서버 네트워크에 배포하면 최종 소비자에게 제안을 신속하게 전달할 수 있습니다. 다시 말하지만, 멀리서 예를 찾을 필요는 없습니다. Amazon과 AliExpress만 기억하면 됩니다.
5. 메인 사이트의 문제를 "마스킹"하는 기능. DNS가 업데이트될 때까지 기다릴 필요가 없으며, 이를 새 위치로 전송하고 이전에 캐시된 콘텐츠를 배포할 수 있습니다. 이는 결과적으로 내결함성을 향상시킬 수 있습니다.

장점을 정리했습니다. 이제 어떤 틈새 시장이 이로 인해 혜택을 받는지 살펴보겠습니다.

광고사업

광고는 발전의 원동력입니다. 엔진이 타는 것을 방지하려면 적당한 부하를 걸어야 합니다. 이에 현대 디지털 세상에 대응하려는 광고사업은 '과잉 콘텐츠' 문제에 직면하게 됐다. 헤비미디어는 높은 네트워크 대역폭을 요구하는 멀티미디어 광고(주로 애니메이션 배너 및 비디오)를 의미합니다. 멀티미디어가 포함된 웹사이트는 로드하는 데 시간이 오래 걸리고 작동이 멈춰 사용자의 긴장감을 테스트할 수 있습니다. 대부분의 사람들은 사용 가능한 모든 정보를 다운로드하기 전에도 그러한 리소스를 포기합니다. 광고회사는 CDN을 활용하여 이러한 문제를 해결할 수 있습니다.

판매

전자상거래는 지리적 범위를 지속적으로 확장해야 합니다. 또 다른 중요한 점은 모든 시장 부문에 경쟁자가 많은 경쟁자와의 싸움입니다. 웹사이트가 사용자 요구 사항(로드하는 데 오랜 시간이 걸리는 경우 포함)을 충족하지 못하면 인기가 없으며 지속적으로 높은 전환율을 가져올 수 없습니다. CDN을 구현하면 다양한 위치의 데이터 요청을 처리하는 데 있어 이점이 입증되어야 합니다. 또한 트래픽 분산은 트래픽 급증과 그에 따른 서버 오류를 방지하는 데 도움이 됩니다.

엔터테인먼트 콘텐츠를 갖춘 플랫폼

영화 및 게임 다운로드부터 비디오 스트리밍에 이르기까지 모든 종류의 엔터테인먼트 플랫폼이 여기에 적합합니다. 이 기술이 정적 데이터와 함께 작동한다는 사실에도 불구하고 스트리밍 데이터는 중계기를 통해 사용자에게 더 빠르게 도달할 수 있습니다. 다시 말하지만, CDN 정보를 캐싱하는 것은 대형 포털(멀티미디어 저장소) 소유자에게 구원입니다.

온라인 게임

인터넷 게임은 별도의 섹션에 배치해야 합니다. 광고에 큰 대역폭이 필요한 경우 온라인 프로젝트에는 리소스가 훨씬 더 많이 요구됩니다. 공급자는 서버 액세스 속도 + 아름다운 그래픽으로 높은 게임 성능 보장이라는 두 가지 측면의 문제에 직면해 있습니다. 온라인 게임용 CDN은 개발자가 사용자와 가까운 서버에 게임을 저장할 수 있는 소위 "푸시 존"을 가질 수 있는 기회입니다. 이를 통해 원본 서버에 대한 액세스 속도의 영향을 줄여 어디서나 편안한 게임 플레이를 보장할 수 있습니다.

CDN이 만병통치약이 아닌 이유

명백한 이점에도 불구하고 모든 사람이 아니며 항상 비즈니스에 기술을 도입하려고 노력하는 것은 아닙니다. 왜 그런 겁니까? 역설적이게도 장점에는 몇 가지 단점이 따르며 네트워크 배포와 관련된 몇 가지 사항이 더 추가됩니다. 마케터들은 기술의 모든 장점에 대해 아름답게 이야기할 것입니다. 그러나 다양한 조건에서는 모든 장점이 무의미해진다는 사실을 잊어버릴 것입니다. CDN의 단점을 더 자세히 살펴보면 다음과 같은 점을 강조할 가치가 있습니다.

• 정적으로만 작업하십시오. 예, 대부분의 최신 웹사이트에는 동적 콘텐츠의 비율이 낮습니다. 그러나 페이지가 개인화된 경우 CDN은 도움을 줄 수 없습니다(대량의 트래픽을 언로드하는 경우 제외).
• 캐싱 지연. 최적화 자체는 유통 네트워크의 주요 장점 중 하나입니다. 그러나 원본 서버에서 변경 사항을 적용하면 CDN이 모든 서버에서 변경 사항을 다시 캐시하는 데 시간이 걸립니다.
• 대량 차단. 어떤 이유로든 CDN의 IP 주소가 금지되면 해당 CDN에서 호스팅되는 모든 사이트가 닫힙니다.
• 대부분의 경우 브라우저는 원본 서버와 CDN에 대한 두 가지 연결을 설정합니다. 그리고 이는 추가 밀리초의 대기 시간입니다.
• 이전에 할당된 프로젝트(존재하지 않는 프로젝트 포함)의 IP 주소에 바인딩됩니다. 결과적으로 Google 검색 봇으로부터 순위가 복잡해지고 SEO 프로모션 중에 사이트를 상위에 올리는 데 어려움이 있습니다.
• CDN 노드는 잠재적인 실패 지점입니다. 이를 사용하는 경우 시스템 라우팅이 어떻게 작동하는지, 사이트 작업 중에 어떤 오류가 발생할 수 있는지 미리 이해하는 것이 중요합니다.
• 진부하지만 콘텐츠 전달 서비스에 대한 비용을 지불해야 합니다. 일반적으로 비용은 트래픽 양에 비례하므로 예산을 계획하는 데 제어가 필요할 수 있습니다.

중요한 사실: CDN이 사용자에게 근접하더라도 낮은 핑이 보장되지는 않습니다. 경로는 클라이언트에서 다른 국가 또는 다른 대륙에 있는 호스트로 구축될 수 있습니다. 이는 특정 네트워크의 라우팅 정책 및 통신 사업자와의 관계(피어링)에 따라 다릅니다. 많은 대형 CDN 제공업체는 여러 계획을 갖고 있으며, 비용은 대상 사용자에게 콘텐츠를 제공할 때 접속 지점의 근접성에 직접적인 영향을 미칩니다.

기회가 있습니다 - 자체 CDN을 시작하세요

콘텐츠 배포 네트워크 서비스를 제공하는 회사의 정책이 마음에 들지 않지만 비즈니스를 확장해야 합니까? 가능하다면 자체 CDN을 시작해 보는 것은 어떨까요? 이는 다음과 같은 경우에 의미가 있습니다.

• 현재 콘텐츠 배포 비용은 기대에 미치지 못하며 경제적으로 타당하지 않습니다.
• 서버 및 채널의 다른 사이트에 근접하지 않은 영구 캐시가 필요합니다.
• 대상 고객은 사용할 수 있는 CDN 접속 지점이 없는 지역에 있습니다.
• 콘텐츠 전달 시 설정을 개인화해야 할 필요성
• 동적 콘텐츠의 전달 속도를 높일 필요가 있습니다.
• 제XNUMX자 서비스의 사용자 개인 정보 침해 및 기타 불법 행위가 의심됩니다.

CDN을 시작하려면 도메인 이름, 다양한 지역(가상 또는 전용)의 여러 서버 및 요청 처리 도구가 필요합니다. SLL 인증서 설치, 정적 콘텐츠 제공을 위한 프로그램(Nginx 또는 Apache) 설정 및 편집, 전체 시스템의 효과적인 모니터링을 잊지 마세요.

캐싱 프록시의 올바른 구성은 별도 기사의 주제이므로 여기에서는 올바르게 설정할 위치와 매개 변수에 대해 자세히 설명하지 않습니다. 초기 비용과 네트워크 구축 시간을 고려하면 기성 솔루션을 사용하는 것이 더 유망할 수 있습니다. 그러나 현재 상황에 따라 앞으로 몇 가지 조치를 계획할 필요가 있습니다.

결과와의

CDN은 트래픽을 대중에게 전달하기 위한 추가 기능 세트입니다. 온라인 비즈니스에 필요한가요? 예, 아니오, 모든 것은 콘텐츠가 어떤 청중을 대상으로 하는지, 사업주가 추구하는 목표가 무엇인지에 따라 다릅니다.

지역적이고 고도로 전문화된 프로젝트는 CDN 구현으로 인해 장점보다 단점이 더 많습니다. 요청은 여전히 ​​원본 서버에 먼저 전달되지만 중개자를 통해 전달됩니다. 따라서 핑이 모호하게 감소하지만 서비스 사용에 대한 월별 비용은 상당히 확실합니다. 좋은 네트워크 장비가 있으면 기존 정보 보안 알고리즘을 쉽게 개선하고 서버를 사용자에게 더 가깝게 배치하여 지속적으로 무료로 최적화 및 수익을 얻을 수 있습니다.

그러나 중개 서버에 대해 정말로 생각해야 할 사람은 인프라가 지속적으로 증가하는 트래픽 흐름을 처리할 수 없는 대기업입니다. CDN은 광범위한 사용자에게 네트워크를 신속하게 배포하고, 편안한 클라우드 게임을 제공하거나, 대규모 상용 플랫폼에서 상품을 판매할 수 있는 기술로 완벽하게 입증되었습니다.

그러나 지리적으로 넓은 청중이 있더라도 콘텐츠 배포 네트워크가 필요한 이유를 미리 이해하는 것이 중요합니다. 웹 사이트 가속화는 여전히 복잡한 작업으로 남아 있으며 CDN을 구현하여 마술처럼 해결할 수 없습니다. 크로스 플랫폼, 적응성, 서버 부분 최적화, 코드, 렌더링 등과 같은 중요한 기능을 잊지 마십시오. 문제를 제거하기 위한 예비 기술 감사와 적절한 조치는 초점과 규모에 관계없이 모든 온라인 프로젝트에 대한 최적의 솔루션입니다.

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출처 : habr.com