Cărțile de conținut nu sunt cunoscute sau despre CDN ne vom face cuvânt

Declinarea responsabilității:
Această articol nu conține informații necunoscute cititorilor familiarizați cu conceptul de CDN, ci are un caracter de revizuire a tehnologiei.

Prima pagină web a apărut în 1990 și avea dimensiunea de câțiva biți. De atunci, conținutul s-a extins atât calitativ, cât și cantitativ. Dezvoltarea ecosistemului IT a dus la faptul că paginile web moderne sunt măsurate în megabaiți, iar tendința de creștere a lățimii de bandă a rețelelor se consolidează cu fiecare an. Cum pot furnizorii de conținut să acopere mari extensii geografice și să asigure utilizatorilor o viteză de acces constantă la informații? Aceste provocări trebuie să fie gestionate de rețelele de livrare și distribuție a conținutului, denumite Content Delivery Network sau pur și simplu CDN.

Pe internet există din ce în ce mai mult conținut „greu”. În același timp, numeroase studii arată că utilizatorii nu doresc să interacționeze cu serviciile web care se încarcă mai mult de 4-5 secunde. O viteză de încărcare prea mică a site-ului poate duce la pierderea audienței, ceea ce va duce la o diminuare a traficului, convertirii și, prin urmare, a profitului. Rețelele de livrare a conținutului (CDN) permit, în teorie, eliminarea acestor probleme și a consecințelor lor. Dar, pe teren, detaliile și nuanțele fiecărui caz particular, de care există cu adevărat multe în acest domeniu, sunt cele care fac diferența.

De unde a venit ideea rețelelor distribuite?

Să începem cu un scurt excurs în istorie și cu definiția termenilor. CDN - este o rețea formată dintr-un grup de servere situate în diferite locuri pentru a oferi acces la conținutul internet cu o acoperire mare de utilizatori. Ideea rețelelor distribuite constă în prezența simultană a mai multor puncte de prezență (PoP), care se află în afara serverului de origine. Un astfel de sistem va procesa mai rapid un volum mare de cereri, îmbunătățind timpul de răspuns și viteza de transfer a datelor.

Problema livrării conținutului utilizatorilor a apărut cu intensitate la apogeul dezvoltării internetului, adică în mijlocul anilor '90. Serverele de atunci, ale căror performanțe nu se comparau cu cele ale laptopurilor de top de astăzi, aveau dificultăți în a face față cerințelor și nu puteau gestiona traficul în continuă creștere. Microsoft cheltuia anual sute de milioane de dolari pentru cercetări legate de autostrada informațională (îmi vin imediat în minte celebrele 640 KB ale lui Bill Gates). În soluționarea acestor probleme, era necesară utilizarea cache-ului ierarhic, trecerea de la modemuri la fibră optică și analiza detaliată a topologiei rețelelor. Situația amintea de o locomotivă veche, care se grăbea pe șine și se moderniza pe parcurs cu toate mijloacele posibile pentru a crește viteza.

Deja la sfârșitul anilor '90, proprietarii portalurilor web au realizat că pentru a reduce încărcătura și a răspunde cerințelor era necesar să se folosească servere intermediare. Astfel au apărut primele CDN-uri care distribuiau conținut static de pe servere diferite, dispersate geografic în întreaga lume. Aproape în aceeași perioadă a început și afacerea pe rețele distribuite. Cel mai mare (cel puțin unul dintre cei mai mari) furnizori de CDN din lume, compania Akamai, a devenit pionier în acest domeniu, începându-și activitatea în 1998. Cu câțiva ani mai târziu, CDN-urile au devenit obișnuite, iar veniturile din livrarea și contribuția de conținut se ridicau la zeci de milioane de dolari lunar.

Astăzi ne întâlnim cu CDN-uri de fiecare dată când accesăm o pagină comercială cu un trafic mare sau interacționăm în rețelele sociale. Acest serviciu este oferit de: Amazon, Cloudflare, Akamai, precum și de numeroși alți furnizori transnaționali. În plus, companiile mari își propun să utilizeze propriile CDN-uri, ceea ce le aduce o serie de avantaje în viteză și calitate în livrarea conținutului. Dacă Facebook nu ar avea rețele distribuite și s-ar baza doar pe serverul său de origine, situat în SUA, încărcarea profilului utilizatorilor din Europa de Est ar putea dura semnificativ mai mult timp.

Câteva cuvinte despre CDN și streaming

Agenția FutureSource Consulting a realizat o analiză a industriei muzicale și a ajuns la concluzia că, în 2023, numărul de abonamente la serviciile de streaming muzical va ajunge aproape la jumătate de miliard de oameni. În plus, peste 90% din venituri vor proveni din audio în flux. Situația este similară și în cazul video, în lexiconul popular pătrunzând deja termeni precum: let’s play, concert online și cinematograf online. Serviciile de streaming sunt disponibile din partea Apple, Google, YouTube și a multor alte companii.

Într-o viziune timpurie, CDN era utilizat predominant pentru site-uri cu conținut static. Statica se referă la informația care nu se schimbă în funcție de acțiunile utilizatorului, timp sau alți factori, adică nu este personalizată. Însă dezvoltarea serviciilor de video și audio în flux a adăugat un alt scenariu răspândit pentru utilizarea rețelelor distribuite. Serverele intermediare, aflându-se aproape de audiența țintă din întreaga lume, permit asigurarea unui acces stabil la conținut în timpul perioadelor de vârf, excluzând deficiențele „gâturilor de sticlă” ale internetului.

Cum funcționează

Esenta tuturor CDN-urilor este aproximativ aceeași: a folosi intermediari pentru a putea livra mai repede conținutul către consumatorul final. Funcționează astfel: utilizatorul trimite o cerere de încărcare a fișierului, aceasta este primită de serverul CDN, care contactează o singură dată serverul original și trimite utilizatorului conținutul. În paralel, CDN-ul cachează fișierele pentru o perioadă determinată și toate cererile ulterioare le procesează din propriul CACHE. Opțional, acestea pot, de asemenea, să preîncârce fișiere de la serverul original, să configureze perioada de păstrare a CACHE-ului, să comprime fișierele mari și multe altele. În cea mai ideală situație, gazda transmite întreg fluxul unui nod CDN care deja utilizează resursele proprii pentru a livra conținutul utilizatorilor. Desigur, că o gestionare eficientă a informațiilor în cache, precum și distribuirea cererilor nu pe un singur server, ci pe o rețea, va duce la o încărcare de trafic mai echilibrată.

O a doua caracteristică importantă a funcționării CDN este reducerea întârzierilor în transmiterea datelor (cunoscută și sub denumirea de RTT – round trip time). Stabilirea conexiunii TCP, încărcarea de conținut media, fișiere JS, inițierea sesiunii TLS, toate acestea depind de ping. Este evident că cu cât vă aflați mai aproape de sursă, cu atât veți putea obține un răspuns mai rapid. Chiar și viteza luminii are o limită: aproximativ 200 de mii km/s prin fibră optică. Aceasta înseamnă că întârzirea de la Moscova la Washington va fi de aproximativ 75 ms în RTT, fără a lua în calcul influența echipamentului intermediar.

Pentru a înțelege mai bine ce probleme soluționează rețelele de distribuție a conținutului, să prezentăm o listă de soluții relevante la zi:

• Google, Yandex, MaxCDN (utilizează CDN-uri gratuite pentru distribuirea bibliotecilor JS, având mai mult de 90 de puncte de prezență în majoritatea țărilor lumii);
• Cloudinary, Cloudimage, Google (servicii și biblioteci de optimizare a clientului: imagini, video, fonturi etc.);
• Jetpack, Incapsula, Swarmify etc. (optimizarea resurselor în sistemele de gestionare a conținutului: Bitrix, WordPress etc.);
• CDNVideo, StackPath, NGENIX, MegaFon (CDN pentru distribuirea de conținut static, utilizate ca rețele de utilizare generală);
• Imperva, Cloudflare (soluții pentru accelerarea încărcării site-urilor web).

Primele 3 tipuri de CDN din lista prezentată sunt destinate doar pentru a transmite o parte din traficul de la serverul principal. Celelalte 2 sunt utilizate ca servere proxy complete, cu transmiterea completă a canalelor de la gazda de origine.

Cui și ce beneficii oferă tehnologia

În teorie, orice site care vinde produse/servicii clienților corporativi sau individuali (B2B sau B2C) poate beneficia de implementarea unui CDN. Este important ca publicul țintă, adică baza de utilizatori, să se afle în afara zonei lor geografice. Dar chiar și atunci când acest lucru nu este cazul, rețelele de distribuție vor ajuta la balansarea încărcării în cazul unor volume mari de conținut.

Nu este un secret că pentru a umple canalul serverului sunt suficiente câteva mii de fluxuri. Astfel, distribuirea transmisiei video la un public larg va duce inevitabil la crearea unui punct strâmtor – lățimea de bandă a canalului de internet. Aceasta se observă și când pe site sunt multe imagini mici neîmbinate (cum ar fi previzualizările produselor). Serverul inițial folosește o singură conexiune TCP pentru a procesa orice număr de cereri, ceea ce va pune încărcarea în așteptare. Adăugarea unui CDN implică necesitatea de a distribui cererile pe mai multe domenii și de a utiliza mai multe conexiuni TCP, descărcând canalul. Formula de întârziere circulară, chiar și în cele mai nefericite scenarii, oferă o valoare de 6-7 RTT și ia forma: TCP+TLS+DNS. De asemenea, este corect să includem întârzierile legate de activarea canalului radio pe dispozitiv și de transmiterea semnalului către turnurile de telefonie mobilă.

Generalizând punctele forte ale tehnologiei pentru afaceri în internet, specialiștii subliniază următoarele aspecte:

1. Scalabilitate rapidă a infrastructurii + reducerea capacității de transmitere. Mai multe servere = mai multe puncte unde este stocată informația. Astfel, un singur punct prelucrează un volum mai mic de trafic într-o unitate de timp, ceea ce înseamnă că poate avea o capacitate mai mică. În plus, intră în joc instrumente de optimizare, care permit gestionarea încărcărilor de vârf fără pierdere de timp.
2. Ping mai mic. Am menționat deja că oamenii nu iubesc să aștepte mult în internet. De aceea, pingul mare contribuie la rate majore de abandon. Întârzierea poate fi cauzată de probleme cu procesarea datelor pe server, utilizarea de echipamente vechi sau o topologie de rețea pur și simplu nepensată. Majoritatea acestor probleme sunt rezolvate parțial de rețelele de distribuție a conținutului. Cu toate acestea, este important de subliniat că beneficiul real al implementării tehnologiei va fi vizibil doar atunci când "pingul consumatorului" depășește 80-90 ms, adică distanța de la Moscova la New York.

   

3. Securitatea datelor. Atacurile DDoS (atacuri de tip „refuz de serviciu”) sunt menite să cauzeze defecțiuni în funcționarea serverului cu scopul de a obține un anumit beneficiu. Un singur server este mult mai expus vulnerabilităților de securitate informațională decât o rețea distribuită (a pune la pământ infrastructura unui gigant precum CloudFlare nu este o sarcină ușoară). Datorită utilizării filtrelor și unei distribuții inteligente a cererilor în rețea, se pot preveni cu ușurință dificultățile artificiale de acces la traficul legitim.
4. Răspândirea rapidă a conținutului și funcții suplimentare de servicii. Distribuirea unor volume mari de informație pe rețeaua serverelor va permite livrarea ofertei mai repede către consumatorul final. Exemplul este la îndemână – trebuie doar să ne amintim de Amazon și AliExpress.
5. Posibilitatea de a „masca” problemele cu site-ul principal. Nu trebuie să așteptați până se actualizează DNS-ul, puteți redirecționa traficul către o nouă locație, furnizând conținutul cache-uit anterior. Aceasta, la rândul său, poate îmbunătăți reziliența la defecțiuni.

Am discutat despre avantaje. Acum să vedem în ce nișe este acesta benefic.

Afacerile publicitare

Publicitatea este motorul progresului. Iar pentru ca motorul să nu se suprasolicite, trebuie să fie încărcat moderat. Astfel, afacerile publicitare, încercând să se alinieze la lumea digitală modernă, se confruntă cu problemele „conținutului greu”. Prin „conținut greu” se înțelege publicitatea multimedia (în principal bannere animate și videoclipuri), care necesită lățimi de bandă ridicate. Un website cu multimedia se încarcă lent și poate să încerce răbdarea utilizatorilor. Majoritatea renunță la astfel de resurse înainte ca acestea să încarce toate informațiile disponibile. Campaniile publicitare pot profita de avantajele CDN pentru a rezolva aceste probleme.

Vânzări

Comerțul electronic necesită o expansiune constantă a acoperirii geografice. Un alt aspect important este lupta cu concurenții, care sunt în abundență în fiecare segment de piață. Dacă un site web nu îndeplinește cerințele utilizatorului (inclusiv se încarcă lent), nu va fi popular și nu va putea genera o conversie constant ridicată. Implementarea unui CDN ar trebui să își demonstreze avantajul în procesarea solicitărilor de date din diverse locații. De asemenea, distribuirea traficului va ajuta la prevenirea vârfurilor și a eventualelor defecțiuni ale serverului.

Platforme cu conținut de divertisment

Aici se încadrează tot felul de platforme de divertisment, de la descărcarea filmelor și jocurilor până la streamingul video. Cu toate că tehnologia funcționează cu statica, datele de streaming pot ajunge mai repede la utilizator prin intermediul retransmițătoarelor. Din nou, cache-ul de informații al CDN-ului este o salvare pentru proprietarii de portaluri mari – depozite de multimedia.

Jocuri online

Jocurile pe internet trebuie să fie tratate ca un punct separat. Dacă publicitatea necesită lățimi de bandă mari, atunci proiectele online sunt și mai exigente în ceea ce privește resursele. Furnizorii se confruntă cu o problemă cu două fețe: viteza de acces la servere + asigurarea unei performanțe de joc ridicate cu grafică frumoasă. CDN-ul pentru jocuri online este o oportunitate de a avea așa-numitele „zone de push”, unde dezvoltatorii pot stoca jocuri pe servere situate aproape de utilizatori. Aceasta permite reducerea impactului vitezei de acces la serverul sursă, asigurând astfel o experiență de joc confortabilă în întreaga lume.

De ce CDN-ul nu este o panaceu

În ciuda avantajelor evidente, nu toți și nu întotdeauna sunt dornici să implementeze tehnologia în afacerea lor. De ce este așa? Paradoxal, unele dezavantaje derivă din avantaje, plus adăugându-se încă câteva puncte legate de desfășurarea rețelei. Marketerii vor vorbi frumos despre toate avantajele tehnologiei, uitând să menționeze că toate acestea își pierd sensul într-o gamă largă de condiții. Dacă analizăm mai detaliat dezavantajele CDN-ului, ar trebui să evidențiem:

• Funcționează doar cu statica. Da, majoritatea site-urilor moderne au un procent scăzut de conținut dinamic. Dar acolo unde paginile sunt personalizate, CDN-ul nu va putea ajuta (cu excepția descărcării unui volum mare de trafic);
• Întârzierea cache-ului. Optimizarea în sine este unul dintre principalele avantaje ale rețelelor de distribuție. Dar atunci când se fac modificări pe serverul de origine, trece timp până când CDN-ul le re-cachează pe toate serverele sale;
• Blocări masive. Dacă din orice motiv IP-ul CDN-ului este blocat, toate site-urile care sunt găzduite pe el vor fi închise;
• În majoritatea cazurilor, browserul va stabili două conexiuni (cu serverul de origine și cu CDN-ul). Asta adaugă câteva milisecunde de așteptare;
• Legătura cu IP-ul proiectelor (inclusiv cele inexistente) care au fost anterior asociate cu acesta. Ca urmare, obținem o clasificare complicată din partea boturilor de căutare Google și dificultăți în a aduce site-ul în vârf în timpul promovării SEO;
• Nodele CDN sunt un punct de potențial eșec. Dacă alegi să le folosești, este important să înțelegi cum este structurat sistemul de rutare și ce erori pot apărea în timpul utilizării site-ului;
• Este banal, dar trebuie să plătești pentru serviciile de livrare a conținutului. În general, costurile sunt proporționale cu volumul de trafic, ceea ce înseamnă că poate fi necesar un control pentru planificarea bugetului.

Un fapt semnificativ: chiar și apropierea CDN-ului de utilizator nu garantează un ping scăzut. Ruta poate fi construită de la client la un host situat în altă țară sau chiar pe un alt continent. Aceasta depinde de politica de rutare a rețelei specificate și de relațiile sale cu operatorii de telecomunicații (peering). Mulți furnizori mari de CDN au mai multe tarife, unde costul influențează direct apropierea punctului de prezență la livrarea conținutului către utilizatorii finali.

Ai resurse – alege să îți lansezi propriul CDN

Nu ești mulțumit de politica companiilor care oferă servicii de rețele de distribuție a conținutului, dar afacerea are nevoie de extindere? Dacă există resurse, de ce să nu încerci să lansezi un CDN propriu? Acest lucru are sens în următoarele cazuri:

• Cheltuielile curente pentru distribuirea conținutului nu își justifică așteptările și nu sunt economic viabile;
• Este nevoie de un cache constant, fără vecinătate cu alte site-uri pe server și canal;
• Publicul țintă se află într-o regiune unde nu există puncte de prezență disponibile pentru CDN-ul dumneavoastră;
• Necesitatea de a personaliza setările în timpul livrării conținutului;
• Este necesar să accelerați livrarea conținutului dinamic;
• Suspiciuni privind încălcarea confidențialității utilizatorilor și alte acțiuni nelegale din partea serviciilor externe.

Lansarea CDN va necesita un nume de domeniu, mai multe servere în diferite regiuni (virtuale sau dedicate) și un instrument pentru procesarea cererilor. Nu uitați de instalarea certificatelor SLL, configurarea și modificarea programelor pentru livrarea conținutului static (Nginx sau Apache) și o monitorizare eficientă a întregului sistem.

Configurarea corectă a proxy-urilor de cache este subiectul unei articole separate, așadar nu vom detalia aici: unde și ce parametru trebuie să fie setat corect. Având în vedere costurile inițiale și timpul de desfășurare a rețelei, utilizarea soluțiilor deja existente poate fi mai promițătoare. Totuși, trebuie să ne ghidăm după conjunctura existentă și planificarea pe mai multe etape.

Ce iese în urma acesteia

CDN – este un set de resurse suplimentare pentru retransmisia traficului dumneavoastră către mase largi. Sunt necesare acestea pentru afaceri online? Atât da, cât și nu, totul depinde de publicul vizat de conținut și de obiectivele urmărite de proprietarul afacerii.

Proiectele regionale și cele de nișă vor beneficia de implementarea CDN mai mult de dezavantaje decât de avantaje. Cererile vor continua să ajungă mai întâi pe serverul sursă, dar deja printr-un intermediar. De aici, o reducere îndoielnică a ping-ului, dar costuri lunare certe pentru utilizarea serviciului. Având echipamente de rețea de bună calitate, se pot perfecționa algoritmii existenți de securitate informațională, se pot plasa serverele mai aproape de utilizatori și se pot obține optimizări și profituri gratuit pe o bază permanentă.

Cine ar trebui să se gândească cu adevărat la serverele intermediare sunt companiile mari, a căror infrastructură nu face față fluxului de trafic în continuă creștere. CDN se dovedește a fi o tehnologie excelentă pentru a extinde rapid o rețea pe o geografie largă, pentru a asigura un joc în cloud confortabil sau pentru a vinde produse pe o mare platformă comercială.

Dar, chiar și cu o audiență geografică vastă, este important să înțelegem din timp pentru ce sunt necesare rețelele de distribuție a conținutului. Accelerarea site-ului rămâne o sarcină complexă, care nu se rezolvă prin implementarea CDN. Nu trebuie să uităm de funcțiile importante, cum ar fi: interoperabilitatea, adaptabilitatea, optimizarea părții serverului, codului, randării etc. Un audit tehnic prealabil și măsuri adecvate pentru remedierea problemelor sunt în continuare soluția optimă pentru orice proiect online, indiferent de orientare și scară.

În numele publicității

Chiar acum, puteți comanda servere puternice, care utilizează cele mai recente procesoare AMD Epyc. Tarife flexibile — de la 1 nucleu CPU până la incredibile 128 nuclee CPU, 512 GB RAM, 4000 GB NVMe.

Sursa: habr.com