Mreže za dostavu sadržaja

Mreže za dostavu sadržaja ili mreža za distribuciju sadržaja (CDN - content delivery network or content distribution network) je veliki distributivni sistem servera) raspoređenih u više centara podataka širom interneta. Cilj CDN-a je da sadržaj krajnjim korisnicima dostavi uz visoke performanse i maksimalnu dostupnost. CDN mreže danas dostavljaju veliki deo internet sadržaja, uključujući veb objekte (tekst, grafiku i programske skripte), objekte za preuzimanje (multimedijalne datoteke, softver, dokumenti), aplikacije (e-trgovina, portali, „on-line“ učenje, „multiplayer“ igre), „streaming“ medije (audio i video sadržaje uživo ili na zahtev) i društvene mreže.

(Levo) Šema distribucije sadržaja sa jednog servera
(Desno) CDN šema distribucije

Provajderi sadržaja, na primer medijske kompanije ili prodavci preko e-trgovine, plaćaju CDN operatorima za dostavu sadržaja klijentima i krajnjim korisnicima. Za uzvrat, CDN plaća internet provajderima, telekomunikacionim i mrežnim operatorima hosting za servere u njihovim centrima podataka. Osim bolje performanse i dostupnosti, CDN rasterećuje saobraćaj koji se odvija sopstvenom infrastrukturom provajdera sadržaja, i tako im smanjuje troškove poslovanja. Uz to CDN obezbeđuje provajderima sadržaja veći stepen zaštite od DoS napada koristeći infrastrukturu velikih distribuiranih servera sposobnih da savladaju saobraćaj napadača. Dok su većina ranijih CDN servera isporučivali sadržaj koristeći namenske servere koji su bili u vlasništvu i posedu CDN operatora, odnedavno postoji trend da se koristi hibridni model baziran na R2R tehnologiji. U hibridnom modelu sadržaj se dostavlja korišćenjem i namenskih servera ali i računara krajnjih korisnika ako je to primenljivo.

Način rada

Većina CDN (mreža za dostavu sadržaja) radi na internetu kao provajder aplikativnih servisa (ASP - application service provider), poznat i kao softver na zahtev ili softver kao servis (SaaS). Sve veći broj vlasnika internet mreža su sačinili sopstvene CDN-e da bi poboljšali dostavu sadržaja u mreži, smanjili zahteve za dodatnu telekomunikacionu infrastrukturu i ostvarili veću zaradu. Ovim se uključuje ponuda pristupa na „striming“ medije za pretplatnike internet servisa. Neke veće softverske firme kao Microsoft napravili su sopstvenu CDN u tandemu sa sopstvenim proizvodima. Primeri uključuju Microsoft Azure CDN i Amazon CloudFront. Sadržaj (potencijalno više kopija) može postojati na nekoliko servera. Kada korisnik sačini zahtev sa imenom CDN hosta, DNS će odrediti optimalni server, na osnovu lokacije, dostupnosti i drugih merila, i taj server će obraditi zahtev.

Tehnologija

CDN čvorovi su obično raspoređeni na više lokacija, često preko više internet okosnica. Prednosti CDN uključuju smanjenje troškova za propusni opseg, poboljšanje vremena učitavanja stranice ili uvećanje globalne dostupnosti sadržaja. Broj čvorova i servera koji čine CDN varira u zavisnosti od arhitekture, kod nekih CDN postoji više hiljada čvorova sa desetinama hiljada servera na mnogo udaljenih tačaka pristupa (PoPs), dok drugi grade globalne mreže i imaju mali broj geografskih PoPs-a.

Zahtev za sadržaj je obično algoritamski usmeren na čvorove koji su na neki način optimalni. Kada se optimizuje izvršenje, onda se bira lokacija najbolja za isporuku sadržaja klijentu. Ovo se određuje izborom lokacije sa najmanjim brojem preskoka (hops), sa najbržim odzivom, i najboljom dostupnošću servera. Kada se optimizacija vrši prema trošku biraju se najjeftinije lokacije. U idealnom scenariju ova dva cilja često mogu biti ostvariva, jer serveri koji su najbliži krajnjem korisniku mogu biti najpovoljniji i po ceni i po performansama.

Većina CDN provajdera pružaju svoje usluge preko skupa pristupnih tačaka, koje zavise od željene geografske pokrivenosti, na primer teritorija SAD, Globalna mreža, oblast Azija-Pacifik itd. Ovaj skup pristupnih tačaka (sets of PoPs) se može nazvati "edges" ili "edge networks" (engleski: edges – srpski: rubovi, ivice), što aludira na rub interneta, a predstavlja deo CDN opreme koji je fizički najbliži krajnjem korisniku.

CDN rubna mreža (ivična mreža) širi se od izvora u dubinu interneta, preko unajmnjenijih linija ili preko komutacionih sistema, na ostale servere mreže.

Tehnike umrežavanja

Internet je dizajniran u skladu sa „end-to-end“ principom. Ovaj princip čini jezgro mreže relativno prostim, a inteligencija je što je moguće više pomerena na krajnje tačke mreže: hostove i klijente. Kao rezultat toga jezgro mreže je specijalizovano, uprošćeno i optimizovano samo da prosleđivanje paketa podataka.

Mreža za dostavu sadržaja povećavaju end-to-end transport, dodeljujući mnoštvo inteligentnih aplikacija koje koriste tehnike dizajnirane za optimizaciju dostave sadržaja. Dobijeni visoko integrisani sklop koristi veb kešing, uravnoteženje opterećenja servera, rutiranje i servise sadržaja. Ove tehnike su ukratko opisane u nastavku. Veb keš skladišti popularan sadržaj na serverima koji imaju najveću potražnju za taj sadržaj. Ove zajednički mrežni sklopovi smanjuju potrebu za povećanjem propusnog opsega, smanjuju opterećenje servera, klijentu poboljšavaju vreme odziva za sadržaje uskladištene u kešu. Uravnoteženje opterećenja servera koristi jednu ili više softverskih tehnika baziranih na servisima za globalno uravnoteženje opterećenja ili hardverski tehnika sa sloj 4-7 prekidačima, takođe poznatih kao veb prekidač, prekidač sadržaja ili višeslojni prekidač za deljenje saobraćaja među brojnim serverima ili veb keševima.

Prekidaču se dodeljuje virtuelna IP adresa. Saobraćaj se po dolasku na prekidač usmerava na jedan od veb servera povezanih preko prekidača. Ovo doprinosi uravnoteženju opterećenja, povećanju ukupnog kapaciteta, poboljšanju prilagodljivosti i povećanju pouzdanosti pomoću preraspodele opterećenja neispravnog veb servera i obezbeđenje provere ispravnosti servera.

Klaster sadržaja ili servisni čvor se može formirati pomoću sloj 4-7 prekidača koji uravnotežuju opterećenje brojnih servera ili brojnih podmreža. Zahtev za rutiranje usmerava zahteve klijenata na izvor sadržaja koji može najbolje da opsluži klijenta. To može da podrazumeva usmeravanje zahteva klijenta na servisni čvor koji je najbliži klijentu, ili na onaj sa najvećim kapacitetom. Različiti algoritmi se koriste za rutiranje zahteva. Ovo uključuje globalno uravnoteženje opterećenja servera (Global Server Load Balancing), rutiranje bazirano na DNS, dinamička generacija metafajla, HTML prepisivanje i „anycasting“. Blizina – izbor najbližeg servisnog čvora, se procenjuje korišćenjem različitih tehnika uključujući reaktivno sondiranje, proaktivno sondiranje i praćenje konekcija. CDN koriste raznovrsne metode dostave sadržaja, uključujući i ručno kopiranje, aktivno veb keširanje i globalno hardversko uravnoteženje opterećenja.