Tuyên bố từ chối trách nhiệm:
Bài viết này không chứa thông tin mà trước đây những độc giả quen với khái niệm CDN chưa biết, mà mang tính chất đánh giá công nghệ
Trang web đầu tiên xuất hiện vào năm 1990 và chỉ có kích thước vài byte. Kể từ đó, nội dung đã được mở rộng cả về chất lượng và số lượng. Sự phát triển của hệ sinh thái CNTT đã dẫn đến thực tế là các trang web hiện đại được đo bằng megabyte và xu hướng tăng băng thông mạng ngày càng tăng lên hàng năm. Làm thế nào các nhà cung cấp nội dung có thể bao phủ phạm vi địa lý rộng lớn và cung cấp cho người dùng ở mọi nơi quyền truy cập thông tin tốc độ cao? Mạng phân phối và phân phối nội dung, còn được gọi là Mạng phân phối nội dung hoặc đơn giản là CDN, phải giải quyết các nhiệm vụ này.
Ngày càng có nhiều nội dung “nặng” trên Internet. Đồng thời, nhiều nghiên cứu cho thấy người dùng không muốn xử lý các dịch vụ web nếu chúng mất hơn 4-5 giây để tải. Tốc độ tải trang quá thấp sẽ dẫn đến mất khán giả, điều này chắc chắn sẽ dẫn đến giảm lưu lượng truy cập, chuyển đổi và do đó là lợi nhuận. Về lý thuyết, mạng phân phối nội dung (CDN) sẽ loại bỏ những vấn đề này và hậu quả của chúng. Nhưng trên thực tế, như thường lệ, mọi thứ đều được quyết định bởi các chi tiết và sắc thái của một trường hợp cụ thể, trong lĩnh vực này có rất nhiều.
Ý tưởng về mạng phân tán đến từ đâu?
Hãy bắt đầu bằng một chuyến tham quan ngắn gọn về lịch sử và định nghĩa của các thuật ngữ. CDN là mạng gồm một nhóm máy chủ đặt tại các vị trí khác nhau nhằm cung cấp quyền truy cập vào nội dung Internet cho một số lượng lớn người dùng. Ý tưởng của mạng phân tán là có nhiều điểm hiện diện (PoP) cùng một lúc, được đặt bên ngoài máy chủ nguồn. Một hệ thống như vậy sẽ xử lý mảng yêu cầu đến nhanh hơn, tăng phản hồi và tốc độ truyền bất kỳ dữ liệu nào.
Vấn đề cung cấp nội dung cho người dùng nảy sinh sâu sắc vào thời kỳ đỉnh cao của sự phát triển Internet, tức là. vào giữa những năm 90. Các máy chủ thời đó, có hiệu suất không bằng ngay cả những máy tính xách tay hàng đầu hiện đại, khó có thể chịu được tải và không thể đối phó với lưu lượng ngày càng tăng. Microsoft đã chi hàng trăm triệu đô la hàng năm cho nghiên cứu liên quan đến xa lộ thông tin (người ta nghĩ ngay đến con số 640 KB nổi tiếng của Bill Gates). Để giải quyết những vấn đề này, chúng tôi phải sử dụng bộ đệm ẩn phân cấp, chuyển từ modem sang cáp quang và phân tích cấu trúc liên kết mạng một cách chi tiết. Tình huống gợi nhớ đến một đầu máy xe lửa cũ lao dọc theo đường ray và trên đường đi được hiện đại hóa bằng mọi cách có thể để tăng tốc độ.
Vào cuối những năm 90, chủ sở hữu các cổng web nhận ra rằng để giảm tải và cung cấp các yêu cầu cần thiết, họ cần sử dụng các máy chủ trung gian. Đây là cách CDN đầu tiên xuất hiện, phân phối nội dung tĩnh từ các máy chủ khác nhau nằm rải rác trên khắp thế giới. Cùng lúc đó, một doanh nghiệp dựa trên mạng phân tán xuất hiện. Nhà cung cấp CDN lớn nhất (ít nhất là một trong những nhà cung cấp CDN lớn nhất) trên thế giới, Akamai, đã trở thành người tiên phong trong lĩnh vực này, bắt đầu hành trình vào năm 1998. Vài năm sau, CDN trở nên phổ biến và doanh thu từ việc phân phối và đóng góp nội dung lên tới hàng chục triệu đô la hàng tháng.
Ngày nay chúng ta bắt gặp CDN mỗi khi chúng ta truy cập một trang thương mại có lưu lượng truy cập cao hoặc giao tiếp trên mạng xã hội. Dịch vụ được cung cấp bởi: Amazon, Cloudflare, Akamai, cũng như nhiều nhà cung cấp xuyên quốc gia khác. Hơn nữa, các công ty lớn có xu hướng sử dụng CDN của riêng họ, điều này mang lại cho họ một số lợi thế về tốc độ và chất lượng phân phối nội dung. Nếu Facebook không có mạng phân tán mà chỉ có máy chủ gốc đặt tại Hoa Kỳ thì việc tải hồ sơ cho người dùng ở Đông Âu có thể mất nhiều thời gian hơn đáng kể.
Một vài lời về CDN và phát trực tuyến
FutureSource Consulting đã phân tích ngành công nghiệp âm nhạc và kết luận rằng vào năm 2023, số lượng người đăng ký các dịch vụ phát nhạc trực tuyến sẽ đạt gần nửa tỷ người. Hơn nữa, các dịch vụ sẽ nhận được hơn 90% doanh thu từ việc truyền phát âm thanh. Tình hình với video cũng tương tự; các thuật ngữ như cùng chơi, buổi hòa nhạc trực tuyến và rạp chiếu phim trực tuyến đã trở nên cố định trong từ vựng phổ biến. Apple, Google, YouTube và nhiều công ty khác có dịch vụ phát trực tuyến của riêng họ.
Trong phần giới thiệu ban đầu, CDN được sử dụng chủ yếu cho các trang web có nội dung tĩnh. Tĩnh là thông tin không thay đổi tùy thuộc vào hành động của người dùng, thời gian và các yếu tố khác, tức là. không được cá nhân hóa. Nhưng sự gia tăng của các dịch vụ âm thanh và video trực tuyến đã bổ sung thêm một trường hợp sử dụng phổ biến khác cho mạng phân tán. Các máy chủ trung gian, được đặt gần đối tượng mục tiêu trên khắp thế giới, có thể cung cấp quyền truy cập ổn định vào nội dung trong thời gian tải cao điểm, loại bỏ tình trạng tắc nghẽn Internet.
Làm thế nào nó hoạt động
Bản chất của tất cả các CDN đều gần giống nhau: sử dụng các bên trung gian để có thể cung cấp nội dung đến người tiêu dùng cuối nhanh hơn. Nó hoạt động như sau: người dùng gửi yêu cầu tải xuống một tệp, nó được máy chủ CDN nhận, thực hiện cuộc gọi một lần đến máy chủ ban đầu và cung cấp nội dung cho người dùng. Song song với điều này, CDN lưu trữ các tệp trong một khoảng thời gian nhất định và xử lý tất cả các yêu cầu tiếp theo từ bộ đệm của chính nó. Theo tùy chọn, họ cũng có thể tải trước các tệp từ máy chủ nguồn, điều chỉnh thời gian lưu giữ bộ đệm, nén các tệp nặng, v.v. Trong tình huống lý tưởng nhất, máy chủ chuyển toàn bộ luồng tới nút CDN, nút này đã sử dụng tài nguyên của chính mình để cung cấp nội dung cho người dùng. Không cần phải nói rằng việc lưu trữ thông tin vào bộ nhớ đệm hiệu quả, cũng như việc phân phối các yêu cầu không phải đến một máy chủ mà đến mạng, sẽ dẫn đến tải lưu lượng cân bằng hơn.
Tính năng quan trọng thứ hai của hoạt động CDN là giảm độ trễ trong quá trình truyền dữ liệu (còn được gọi là RTT - round trip time). Thiết lập kết nối TCP, tải xuống nội dung phương tiện, tệp JS, bắt đầu phiên TLS, tất cả điều này phụ thuộc vào ping. Rõ ràng, bạn càng ở gần nguồn thì bạn càng nhận được phản hồi từ nó nhanh hơn. Suy cho cùng, ngay cả tốc độ ánh sáng cũng có giới hạn của nó: khoảng 200 nghìn km/s qua cáp quang. Điều này có nghĩa là từ Moscow đến Washington độ trễ sẽ là khoảng 75 ms trong RTT và điều này không chịu ảnh hưởng của thiết bị trung gian.
Để hiểu rõ hơn những vấn đề mà mạng phân phối nội dung giải quyết, đây là danh sách các giải pháp hiện tại:
- Google, Yandex, MaxCDN (sử dụng CDN miễn phí để phân phối thư viện JS, có hơn 90 điểm hiện diện ở hầu hết các quốc gia trên thế giới);
- Cloudinary, Cloudimage, Google (các dịch vụ và thư viện tối ưu hóa máy khách: hình ảnh, video, phông chữ, v.v.);
- Jetpack, Incapsula, Swarmify, v.v. (tối ưu hóa tài nguyên trong hệ thống quản lý nội dung: bitrix, wordpress, v.v.);
- CDNVideo, StackPath, NGENIX, Megafon (CDN để phân phối nội dung tĩnh, được sử dụng làm mạng có mục đích chung);
- Imperva, Cloudflare (giải pháp tăng tốc độ tải website).
3 loại CDN đầu tiên trong danh sách được thiết kế để chỉ truyền một phần lưu lượng truy cập từ máy chủ chính. 2 cái còn lại được sử dụng làm máy chủ proxy chính thức với khả năng truyền đầy đủ các kênh từ máy chủ nguồn.
Công nghệ này mang lại lợi ích gì và cho ai?
Về lý thuyết, bất kỳ trang web nào bán sản phẩm/dịch vụ của mình cho khách hàng doanh nghiệp hoặc cá nhân (B2B hoặc B2C) đều có thể hưởng lợi từ việc triển khai CDN. Điều quan trọng là đối tượng mục tiêu của nó, tức là. cơ sở người dùng nằm ngoài vị trí địa lý của họ. Nhưng ngay cả khi điều này không xảy ra, mạng phân phối sẽ giúp cân bằng tải cho khối lượng nội dung lớn.
Không có gì bí mật rằng một vài nghìn luồng là đủ để làm tắc nghẽn kênh máy chủ. Vì vậy, việc phân phối các chương trình phát sóng video đến đại chúng chắc chắn sẽ dẫn đến việc hình thành nút cổ chai - băng thông của kênh Internet. Chúng tôi cũng thấy điều tương tự khi có rất nhiều hình ảnh nhỏ, chưa được ghép nối trên một trang web (ví dụ: bản xem trước sản phẩm). Máy chủ gốc sử dụng một kết nối TCP khi xử lý bất kỳ số lượng yêu cầu nào sẽ xếp hàng tải xuống. Việc thêm CDN khiến việc phân phối yêu cầu trên nhiều miền và sử dụng nhiều kết nối TCP trở nên cần thiết, giúp giảm tải kênh. Và công thức độ trễ khứ hồi, ngay cả trong những tình huống buồn nhất, cho giá trị 6-7 RRT và có dạng: TCP+TLS+DNS. Điều này cũng bao gồm độ trễ liên quan đến việc kích hoạt kênh vô tuyến trên thiết bị và truyền tín hiệu đến tháp di động.
Tổng hợp những điểm mạnh của công nghệ đối với kinh doanh trực tuyến, các chuyên gia nhấn mạnh những điểm sau:
- Mở rộng cơ sở hạ tầng nhanh chóng + giảm băng thông. Nhiều máy chủ hơn = nhiều điểm lưu trữ thông tin hơn. Kết quả là, một điểm xử lý ít lưu lượng hơn trên một đơn vị thời gian, điều đó có nghĩa là nó có thể có ít thông lượng hơn. Ngoài ra, các công cụ tối ưu hóa cũng phát huy tác dụng, cho phép bạn xử lý tải cao điểm mà không lãng phí thời gian.
- Ít ping hơn. Chúng tôi đã đề cập rằng mọi người không thích chờ đợi lâu trên Internet. Do đó, ping cao góp phần mang lại tỷ lệ thoát cao. Sự chậm trễ có thể do sự cố xử lý dữ liệu trên máy chủ, việc sử dụng thiết bị cũ hoặc đơn giản là cấu trúc liên kết mạng được tính toán kém. Hầu hết các vấn đề này đều được giải quyết một phần nhờ mạng phân phối nội dung. Mặc dù điều quan trọng cần lưu ý ở đây là lợi ích thực sự của việc triển khai công nghệ sẽ chỉ hiển thị khi “ping của người tiêu dùng” vượt quá 80-90 ms và đây là khoảng cách từ Moscow đến New York.
- Bảo mật dữ liệu. DDos (tấn công vi-rút từ chối dịch vụ) nhằm mục đích đánh sập máy chủ để thu được một số lợi ích. Một máy chủ dễ gặp phải các lỗ hổng bảo mật thông tin hơn nhiều so với mạng phân tán (cài đặt cơ sở hạ tầng của gã khổng lồ như CloudFlare không phải là một nhiệm vụ dễ dàng). Nhờ sử dụng các bộ lọc và phân phối yêu cầu hợp lý qua mạng, bạn có thể dễ dàng ngăn chặn những khó khăn được tạo ra một cách giả tạo khi truy cập vào lưu lượng truy cập hợp pháp.
- Phân phối nội dung nhanh và các chức năng dịch vụ bổ sung. Việc phân phối lượng lớn thông tin đến mạng máy chủ sẽ giúp có thể nhanh chóng truyền tải ưu đãi đến người tiêu dùng cuối. Một lần nữa, bạn không cần phải tìm đâu xa để tìm ví dụ - chỉ cần nhớ Amazon và AliExpress.
- Khả năng “che giấu” các vấn đề với trang web chính. Không cần phải đợi cho đến khi DNS được cập nhật; bạn có thể chuyển nó sang vị trí mới và phân phối nội dung được lưu trong bộ nhớ đệm trước đó. Điều này lần lượt có thể cải thiện khả năng chịu lỗi.
Chúng tôi đã sắp xếp ra những lợi thế. Bây giờ chúng ta hãy xem những ngóc ngách nào được hưởng lợi từ điều này.
Kinh doanh quảng cáo
Quảng cáo là động cơ của sự tiến bộ. Để động cơ không bị cháy, phải nạp vừa phải. Vì vậy, ngành kinh doanh quảng cáo, đang cố gắng đương đầu với thế giới kỹ thuật số hiện đại, lại phải đối mặt với vấn đề “nội dung nặng”. Phương tiện truyền thông nặng đề cập đến quảng cáo đa phương tiện (chủ yếu là các biểu ngữ và video hoạt hình) yêu cầu băng thông mạng cao. Một trang web đa phương tiện mất nhiều thời gian để tải và có thể bị treo, kiểm tra sức mạnh thần kinh của người dùng. Hầu hết mọi người đều từ bỏ những tài nguyên đó ngay cả trước khi họ tải xuống tất cả thông tin có sẵn. Các công ty quảng cáo có thể tận dụng CDN để giải quyết những vấn đề này.
Hồi giáo
Thương mại điện tử cần không ngừng mở rộng phạm vi địa lý của mình. Một điểm quan trọng khác là cuộc chiến chống lại các đối thủ cạnh tranh, có rất nhiều ở mọi phân khúc thị trường. Nếu một trang web không đáp ứng yêu cầu của người dùng (bao gồm cả thời gian tải lâu), nó sẽ không phổ biến và không thể mang lại chuyển đổi cao liên tục. Việc triển khai CDN sẽ chứng tỏ lợi thế của nó trong việc xử lý các yêu cầu dữ liệu từ các vị trí khác nhau. Ngoài ra, việc phân phối lưu lượng truy cập sẽ giúp ngăn chặn lưu lượng truy cập tăng đột biến và các lỗi máy chủ tiếp theo.
Nền tảng có nội dung giải trí
Ở đây tất cả các loại nền tảng giải trí đều phù hợp, từ tải phim, trò chơi đến phát trực tuyến video. Mặc dù thực tế là công nghệ này hoạt động với dữ liệu tĩnh, nhưng dữ liệu truyền trực tuyến có thể đến tay người dùng nhanh hơn thông qua các bộ lặp. Một lần nữa, lưu trữ thông tin CDN vào bộ nhớ đệm là cứu cánh cho chủ sở hữu các cổng lớn - lưu trữ đa phương tiện.
Trò chơi trực tuyến
Trò chơi trên Internet phải được đặt ở một mục riêng. Nếu quảng cáo yêu cầu băng thông lớn thì các dự án trực tuyến thậm chí còn đòi hỏi nhiều tài nguyên hơn. Các nhà cung cấp đang phải đối mặt với một vấn đề có hai mặt: tốc độ truy cập vào máy chủ + đảm bảo hiệu suất chơi game cao với đồ họa đẹp. CDN dành cho trò chơi trực tuyến là cơ hội để có cái gọi là “vùng đẩy”, nơi các nhà phát triển có thể lưu trữ trò chơi trên các máy chủ đặt gần người dùng. Điều này cho phép bạn giảm tác động của tốc độ truy cập đến máy chủ gốc và do đó đảm bảo chơi game thoải mái ở mọi nơi.
Tại sao CDN không phải là thuốc chữa bách bệnh
Bất chấp những lợi thế rõ ràng, không phải ai và không phải lúc nào cũng nỗ lực đưa công nghệ vào hoạt động kinh doanh của mình. Tại sao vậy? Nghịch lý thay, một số nhược điểm lại nối tiếp từ những ưu điểm, cộng thêm một số điểm liên quan đến việc triển khai mạng lại được thêm vào. Các nhà tiếp thị sẽ nói hoa mỹ về tất cả những lợi ích của công nghệ mà quên đề cập rằng tất cả chúng đều trở nên vô nghĩa trong nhiều điều kiện khác nhau. Nếu chúng ta xem xét những nhược điểm của CDN một cách chi tiết hơn, điều đáng chú ý là:
- Chỉ làm việc với số liệu thống kê. Có, hầu hết các trang web hiện đại đều có tỷ lệ nội dung động thấp. Nhưng ở những nơi các trang được cá nhân hóa, CDN sẽ không thể trợ giúp (ngoại trừ việc có thể loại bỏ một lượng lớn lưu lượng truy cập);
- Độ trễ bộ nhớ đệm. Bản thân việc tối ưu hóa là một trong những lợi thế chính của mạng lưới phân phối. Nhưng khi bạn thực hiện một thay đổi trên máy chủ gốc, sẽ mất thời gian trước khi CDN lưu lại thay đổi đó trên tất cả các máy chủ của nó;
- Chặn hàng loạt. Nếu vì bất kỳ lý do gì mà địa chỉ IP của CDN bị cấm thì tất cả các trang web được lưu trữ trên đó sẽ bị đóng;
- Trong hầu hết các trường hợp, trình duyệt sẽ tạo hai kết nối (đến máy chủ gốc và CDN). Và đây là những mili giây chờ đợi bổ sung;
- Liên kết với địa chỉ IP của các dự án (bao gồm cả những dự án không tồn tại) đã được gán trước đó cho nó. Kết quả là chúng ta gặp phải những thứ hạng phức tạp từ các bot tìm kiếm của Google và những khó khăn trong việc đưa trang web lên top trong quá trình quảng bá SEO;
- Nút CDN là một điểm có thể xảy ra lỗi. Nếu bạn sử dụng chúng, điều quan trọng là phải hiểu trước cách hoạt động của định tuyến hệ thống và những lỗi nào có thể xảy ra khi làm việc với trang web;
- Điều đó thật sáo rỗng nhưng bạn phải trả tiền cho các dịch vụ phân phối nội dung. Nhìn chung, chi phí tỷ lệ thuận với lưu lượng giao thông, điều đó có nghĩa là có thể cần phải kiểm soát để lập kế hoạch ngân sách.
Một thực tế quan trọng: ngay cả việc CDN ở gần người dùng cũng không đảm bảo ping thấp. Tuyến đường có thể được xây dựng từ máy khách đến máy chủ ở quốc gia khác hoặc thậm chí ở lục địa khác. Điều này phụ thuộc vào chính sách định tuyến của một mạng cụ thể và mối quan hệ của nó với các nhà khai thác viễn thông (ngang hàng). Nhiều nhà cung cấp CDN lớn có nhiều gói, trong đó chi phí ảnh hưởng trực tiếp đến vị trí gần điểm hiện diện khi cung cấp nội dung cho người dùng mục tiêu.
Có cơ hội - khởi chạy CDN của riêng bạn
Bạn không hài lòng với chính sách của các công ty cung cấp dịch vụ mạng phân phối nội dung nhưng doanh nghiệp của bạn có nhu cầu mở rộng? Nếu có thể, tại sao không thử khởi chạy CDN của riêng bạn. Điều này có ý nghĩa trong các trường hợp sau:
- Chi phí hiện tại cho việc phân phối nội dung không đáp ứng được kỳ vọng và không hợp lý về mặt kinh tế;
- Chúng tôi cần một bộ đệm vĩnh viễn, không ở gần các trang web khác trên máy chủ và kênh;
- Đối tượng mục tiêu nằm trong khu vực không có điểm hiện diện CDN nào dành cho bạn;
- Nhu cầu cá nhân hóa cài đặt khi cung cấp nội dung;
- Cần phải tăng tốc độ cung cấp nội dung động;
- Nghi ngờ vi phạm quyền riêng tư của người dùng và các hành động bất hợp pháp khác từ phía dịch vụ của bên thứ ba.
Việc khởi chạy CDN sẽ yêu cầu bạn phải có tên miền, một số máy chủ ở các khu vực khác nhau (ảo hoặc chuyên dụng) và một công cụ xử lý yêu cầu. Đừng quên cài đặt chứng chỉ SLL, thiết lập và chỉnh sửa các chương trình phục vụ nội dung tĩnh (Nginx hoặc Apache) và giám sát toàn bộ hệ thống một cách hiệu quả.
Cấu hình chính xác của proxy bộ đệm là chủ đề của một bài viết riêng, vì vậy chúng tôi sẽ không mô tả chi tiết ở đây: vị trí và tham số nào cần đặt chính xác. Xem xét chi phí ban đầu và thời gian triển khai mạng, việc sử dụng các giải pháp làm sẵn có thể hứa hẹn hơn. Nhưng cần phải được dẫn dắt bởi tình hình hiện tại và lên kế hoạch trước một số bước.
Với kết quả là
CDN là một tập hợp các khả năng bổ sung để chuyển tiếp lưu lượng truy cập của bạn đến đại chúng. Chúng có cần thiết cho kinh doanh trực tuyến không? Có và không, tất cả phụ thuộc vào đối tượng mà nội dung hướng tới và mục tiêu mà chủ doanh nghiệp theo đuổi.
Các dự án mang tính khu vực và có tính chuyên môn cao sẽ nhận được nhiều bất lợi hơn là lợi thế từ việc triển khai CDN. Các yêu cầu vẫn sẽ đến máy chủ nguồn trước tiên nhưng thông qua một bên trung gian. Do đó, ping giảm đáng kể nhưng chi phí hàng tháng khá rõ ràng cho việc sử dụng dịch vụ. Nếu bạn có thiết bị mạng tốt, bạn có thể dễ dàng cải thiện các thuật toán bảo mật thông tin hiện có, đặt máy chủ của bạn gần hơn với người dùng và liên tục nhận được các tối ưu hóa cũng như lợi nhuận miễn phí.
Nhưng ai thực sự nên nghĩ đến máy chủ trung gian là những công ty lớn có cơ sở hạ tầng không thể đáp ứng được lưu lượng truy cập ngày càng tăng. CDN thể hiện hoàn hảo khi là một công nghệ cho phép bạn nhanh chóng triển khai mạng tới nhiều vùng địa lý người dùng, cung cấp trò chơi thoải mái trên đám mây hoặc bán hàng trên nền tảng thương mại lớn.
Nhưng ngay cả với đối tượng địa lý rộng lớn, điều quan trọng là phải hiểu trước lý do tại sao cần có mạng lưới phân phối nội dung. Tăng tốc trang web vẫn là một nhiệm vụ phức tạp, không thể giải quyết một cách kỳ diệu bằng cách triển khai CDN. Đừng quên các tính năng quan trọng như: đa nền tảng, khả năng thích ứng, tối ưu hóa phần máy chủ, mã, kết xuất, v.v. Kiểm tra kỹ thuật sơ bộ và các biện pháp thích hợp để loại bỏ vấn đề vẫn là giải pháp tối ưu cho bất kỳ dự án trực tuyến nào, bất kể trọng tâm và quy mô của nó.
Như một quảng cáo
Bạn có thể đặt hàng ngay bây giờ sử dụng bộ xử lý mới nhất . Các gói linh hoạt - từ 1 lõi CPU đến 128 lõi CPU điên cuồng, RAM 512 GB, NVMe 4000 GB.
Nguồn: www.habr.com