Architettura CDN

 

La scelta dell’architettura dell’infrastruttura è fondamentale per dare forma all’identità del prodotto di una CDN e definire al contempo il valore della sua offerta. I componenti di base delle infrastrutture CDN sono i PoP (punti di presenza), data center regionali responsabili della comunicazione con gli utenti nelle vicinanze.

L’utilizzo di centri di distribuzione di contenuti regionali riduce il tempo di andata e ritorno (RTT), rendendo il tuo sito Web più veloce e reattivo per tutti i visitatori, indipendentemente dalla loro geolocalizzazione.

In genere, ogni PoP contiene più server e router responsabili della memorizzazione nella cache, dell’ottimizzazione della connessione e di altre funzionalità di distribuzione dei contenuti. Per le CDN che forniscono soluzioni di sicurezza, i PoP contengono anche server e macchine di scrubbing DDoS responsabili di altre funzioni relative alla sicurezza.

Ricorda, il compito di una CDN è migliorare il tuo hosting regolare riducendo il consumo di larghezza di banda, riducendo al minimo la latenza e fornendo la scalabilità necessaria per gestire carichi di traffico anomali. Questi compiti possono essere svolti solo da un’architettura di rete solida, che trasforma la tua CDN in una corsia preferenziale dedicata sulla superstrada dell’informazione.

Cos’è il Roundtrip Time?

Il tempo di andata e ritorno (RTT) è il numero di millisecondi (ms) necessari a un browser per inviare una richiesta e ricevere una risposta da un server. Il RTT non è influenzato dalle dimensioni del file o dalla velocità della connessione Internet. È invece influenzato da:

• Distanze fisiche
• Numero di nodi intermedi
• Quantità di traffico
• Mezzi di trasmissione

Il RTT è il punto in cui la battaglia per la velocità viene in genere vinta o persa, poiché nessun rendering nel browser dell’utente può iniziare prima che venga restituita la richiesta iniziale in uscita per il file HTML.

I quattro pilastri della progettazione CDN

Prestazioni

Una delle principali missioni di una CDN è ridurre al minimo la latenza. Da un punto di vista architettonico, ciò significa dover costruire per una connettività ottimale, dove i PoP sono posizionati nelle principali intersezioni degli hub di rete in cui viaggiano i dati.

Le strutture fisiche sono un’altra considerazione importante. Di norma, vuoi sempre che il tuo PoP si trovi in ​​un data center premium in cui i provider backbone siano in peering tra loro e il tuo provider CDN abbia stipulato accordi di peering con altri CDN e importanti operatori. Tali accordi consentono ai CDN di ridurre significativamente i tempi di andata e ritorno e migliorare l’utilizzo della larghezza di banda.

Scalabilità

Costruite per il routing ad alta velocità e ad alto volume, le CDN devono gestire qualsiasi quantità di traffico. L’architettura CDN dovrebbe soddisfare queste aspettative fornendo ampie risorse di rete ed elaborazione a tutti i livelli, fino alle risorse di elaborazione e memorizzazione nella cache disponibili su ciascuno dei server di memorizzazione nella cache.

Come ci si aspetterebbe, le CDN che offrono servizi di protezione DDoS hanno requisiti di scalabilità molto più elevati. Per soddisfare queste esigenze, distribuiscono server dedicati creati per la mitigazione DDoS (scrubber). Questi possono gestire individualmente quantità di traffico di dimensioni di rete, elaborando decine di gigabyte al secondo.

Affidabilità

La scala dell’infrastruttura CDN rende un sistema privo di problemi un’improbabilità statistica. Tuttavia, questa stessa scala può aiutare a garantire una resilienza record e un’elevata disponibilità, consentendo ai provider CDN di impegnarsi per accordi di livello di servizio (SLA) del 99,9% e del 99,999%.

Di norma, i CDN commerciali adottano un approccio “senza singolo punto di errore”, sia smistando attentamente i cicli di manutenzione sia integrando ridondanza hardware e software aggiuntiva. Molti gestiscono anche sistemi interni di failover e disaster recovery che instradano automaticamente il traffico attorno ai server inattivi. Per ulteriore ridondanza, i provider CDN hanno anche a che fare con più operatori e si affidano a canali di gestione out-of-band dedicati che consentono loro di interagire con i server in caso di disastro.

Reattività

Con una rete di dimensioni globali, i CDN si sforzano continuamente di migliorare la reattività, misurata nella quantità di tempo necessaria affinché le modifiche alla configurazione dell’intera rete diventino effettive.

Tieni presente che anche piccole modifiche alla configurazione, come un ordine di eliminare un’immagine specifica dalla cache o l’aggiunta di un indirizzo a un elenco IP nella blacklist, devono essere comunicate a tutti i PoP. Più grande e geograficamente distribuita è la rete, più tempo ci vorrà per realizzarla.

Per garantire una buona qualità del servizio ai clienti, la CDN dovrebbe essere progettata tenendo a mente la rapida propagazione della configurazione. Ciò si ottiene comunemente con un consolidamento combinato.

 

All’interno dei server di caching CDN

Il moderno server di cache è una macchina di distribuzione di contenuti all’avanguardia, con una maggiore velocità di elaborazione di RAM e CPU, completata da unità a stato solido (SSD) ad alta capacità. RAM e SSD vengono utilizzate per fornire un accesso ad alta velocità agli oggetti memorizzati nella cache, con la RAM, che è la più veloce delle due, utilizzata per archiviare gli elementi utilizzati più di frequente.

Mentre alcuni CDN utilizzano ancora dischi rigidi elettromeccanici (HDD), gli SSD stanno rapidamente diventando lo standard del settore. I CDN riguardano la velocità e i test di benchmark mostrano che gli SSD sono significativamente più veloci, anche se confrontati con gli HDD da 7200 rpm.

Cos’è la topologia CDN?

Una delle principali missioni di una CDN è ridurre al minimo la latenza. Da un punto di vista architettonico, ciò significa dover costruire per una connettività ottimale, dove i PoP sono posizionati nelle principali intersezioni degli hub di rete in cui viaggiano i dati.

Le strutture fisiche sono un’altra considerazione importante. Di norma, si desidera sempre che il PoP si trovi in ​​un data center premium in cui i provider di backbone siano in peering tra loro e il provider CDN abbia stabilito accordi di peering con altri CDN e importanti operatori. Tali accordi consentono ai CDN di ridurre significativamente i tempi di andata e ritorno e migliorare l’utilizzo della larghezza di banda.

Cos’è la CDN Scattered?

Le CDN scattered gestiscono un numero elevato di PoP di media e bassa capacità, che popolano densamente regioni geografiche selezionate. Questa topologia si concentra sulla prossimità fisica ottimale. Di conseguenza, non è raro trovare PoP posizionati molto vicini l’uno all’altro, spesso a non più di poche decine di miglia di distanza.

Le prime CDN, implementate durante un periodo di transizione tra cablaggio in rame e fibra, si basavano sul modello sparso.

Con il passare del tempo, man mano che venivano posati più cavi in ​​fibra ottica e che la connettività globale continuava a migliorare, il vantaggio marginale di ridurre al minimo la distanza fisica dai server continuava a diminuire. Inoltre, man mano che le CDN continuavano a introdurre più funzionalità di personalizzazione, si scoprì che la topologia sparsa ostacolava anche la reattività dei sistemi, impedendo così rapide implementazioni di configurazione.

Tuttavia, anche oggi, la prossimità è importante. Le CDN sparpagliate forniscono un ulteriore miglioramento della velocità, soprattutto nelle aree a bassa connettività. Inoltre, i PoP più piccoli sono più facili da implementare, consentendo la rapida crescita della copertura di una rete.

Pro

• La vicinanza fisica riduce al minimo la latenza;
• Efficace nelle regioni a bassa connettività;
• I POP più piccoli sono più facili da implementare;

Contro

• Costi di manutenzione più elevati;
• RTT prolungato da più punti di connessione;
• Macchinoso implementare nuove configurazioni;

Cos’è il CDN Consolidated?

Le CDN consolidated gestiscono un piccolo numero di PoP ad alta capacità, posizionati strategicamente nei principali data center, per servire una popolazione più ampia. Questa topologia di rete rappresenta un approccio più moderno alla distribuzione dei contenuti, reso possibile dall’evoluzione della connettività Internet.

Il vantaggio principale di una topologia consolidata è la sua infrastruttura centralizzata, che consente una gestione agile e rapide implementazioni di configurazione. Ciò avvantaggia sia gli utenti finali che l’operatore di rete, offrendo un maggiore controllo e una migliore reattività complessiva.

Inoltre, i PoP ad alta capacità sono più resilienti, in particolare quando si tratta di mitigazione degli attacchi DDoS.

Al contrario, una topologia consolidata ha dimostrato di essere meno efficace nelle regioni a bassa connettività.

I ​​PoP ad alta capacità richiedono un’implementazione più complessa, ostacolando le rapide espansioni di rete.

Pro

• I server ad alta capacità sono migliori per la mitigazione DDoS
• Consentono un’implementazione agile della configurazione
• Costi di manutenzione inferiori

Contro

• Meno efficace nelle regioni a bassa connettività
• I PoP ad alta capacità sono più difficili da implementare

Parallelo costo/prezzo

Il costo è sempre un fattore da considerare quando si confrontano prodotti online, e non è diverso per le CDN. Le CDN sparse di solito richiedono budget operativi sostanziali. Questi costi vengono spesso trasferiti al consumatore, con conseguenti prezzi più elevati.

Di norma, le CDN consolidate sono generalmente più convenienti, con risparmi derivanti da efficienze integrate.
Naturalmente, niente di tutto ciò è scontato, poiché i prezzi sono influenzati da più fattori oltre alla topologia di rete.