Edge Acceleration Technology in Detail: How to Use Edge Computing to Improve Network Application Performance and User Experience

Met de snelle ontwikkeling van internetdiensten worden de eisen van gebruikers voor lage vertragingen en hoge beschikbaarheid steeds strenger. Het traditionele, centraliseerde cloudcomputing-model, waarbij alle dataverwerking wordt gecentraliseerd in enkele grote datacentra, zorgt ervoor dat gebruikers die op grote afstand zijn gelegen te maken krijgen met hoge netwerkkosten en een slechte gebruikerservaring. Edge-acceleratie-technologie is hierop ontstaan: deze verplaatst reken-, opslag- en netwerkkapaciteiten van het centrale “cloud”-systeem naar de “edge” van het netwerk, dichter bij de gebruikers of de bron van de data. Dit levert een effectieve oplossing voor de bovengenoemde problemen en vormt een belangrijke component van de architectuur voor het verbeteren van de prestaties van moderne netwerkdiensten.

Wat is edge-acceleratie?

Edge acceleration is een paradigma en een verzameling technologieën voor netwerkinrichting, waarbij de kernidee is om workloads te verplaatsen van centraal gevestigde datacentra naar rand nodes in het netwerk. Deze rand nodes bevinden zich meestal op toegangspunten van internetservice providers (ISP's), mobiele basestations of zelfs in lokale bedrijfsruimtes, en zijn dus geografisch dichterbij de eindgebruikers.

De werking hiervan is niet om de cloudcomputing te vervangen, maar om deze te versterken, waardoor een samenwerking tussen “cloud, edge en client” wordt gecreëerd. Wanneer een gebruiker een verzoek indient, wordt dit verzoek eerst intelligent gerouteerd naar de dichtstbijzijnde edge-node. Als deze node de gewenste inhoud beschikt (bijvoorbeeld statische webpagina’s, foto’s of video streams), wordt deze inhoud direct teruggegeven; dit heet een “cache-hit” en resulteert in een respons in milliseconden. Als de edge-node de gewenste inhoud niet heeft of een dynamisch verzoek moet verwerken, wordt het verzoek doorgeleid naar de centrale cloud of de originele server. De edge-node kan de resultaten ook opslaan in de cache, zodat deze later door andere gebruikers kunnen worden gebruikt.

Aanbevolen leesmateriaal CDN-technologie in detail: van het weringsprincipe tot de praktische keuze van een provider, om je internetervaring te versnellen。

De belangrijkste voordelen van dit model zijn duidelijk. Het vermindert de tijd die nodig is voor het verzenden en ontvangen van data op de kernnetwerkkanalen aanzienlijk, waardoor de vertragingen worden verlaagd. Omdat het verkeer op de randen van het netwerk al wordt verwerkt, wordt de belasting op de centrale cloud en de kernnetwerkkanalen verlicht, waardoor de schaalbaarheid en bandbreedte-efficiëntie van het gehele systeem verbeteren. Bovendien verhoogt de distributieve architectuur de robuustheid van de toepassingen; zelfs als een randnode of de centrale cloud uitvalt, kunnen de overige nodes nog steeds diensten verlenen.

\nbunny.net CDN

De maandelijkse kosten beginnen bij slechts 1 dollar, met duidelijke en transparante prijzen. De functionaliteit omvat permanente caching, realtime monitoring, DDoS-bescherming en gratis SSL-certificaten, speciaal geoptimaliseerd voor videostreaming, evenals een flexibele prijsstructuur op basis van gebruik.

Er is geen creditcard nodig en je kunt 14 dagen lang gratis proberen.

Bezoek de CDN van bunny.net →

Cloudways Cloudflare Enterprise

De prijs van het zakelijke CDN/WAF-abonnement van Cloudflare is als volgt: voor maximaal 5 domeinen betaal je 4,99 USD per maand per domein, inclusief 100 GB aan dataverkeer. Voor het overschrijden van deze limiet wordt 0,02 USD per GB in rekening gebracht.

Elke domeinnaam krijgt 100 GB aan dataverkeer.

Ga naar Cloudways Cloudflare Enterprise →

De belangrijkste technische componenten van edge computing

Het realiseren van efficiënte randversnelling (edge acceleration) is afhankelijk van het samenwerken van een reeks belangrijke technologieën.

Randknooppunten en content distributienetwerken

CDN (Content Delivery Network) is de meest geavanceerde en wijdverspreide technologie voor het versnellen van het distribueren van inhoud. Door wereldwijd een groot aantal edge-servers (Point of Presence of PoP-servers) te plaatsen, wordt statische en streammedia-inhoud opgeslagen in de buurt van de gebruikers. Moderne CDN-systemen zijn verder ontwikkeld en kunnen niet alleen de distributie van inhoud versnellen, maar ook eenvoudige rekenprocessen uitvoeren, zoals het omzetten van URL's en het beheersen van toegang.

Edge computing platform

Dit is een belangrijke ontwikkeling in het gebied van edge acceleration (versnelling van processen dicht bij de gebruiker): ontwikkelaars kunnen nu zelfgemaakte toepassingscode (zoals JavaScript en WebAssembly) op edge nodes (de servers die zich dicht bij de gebruiker bevinden) distribueren en uitvoeren. Dit maakt het mogelijk om verificatieprocessen, personalisering van content, samenvoeging van API-data en realtime-beeltenisverwerking dicht bij de gebruiker uit te voeren. Hierdoor wordt het moeilijk om dynamische content te versnellen, eenvoudiger opgelost.

Intelligente routering en load balancing

Een intelligente routeeringssysteem dat reageert op de actuele netwerkomstandigheden (zoals vertragingen, het aantal verloren pakketten en de belasting op de nodes) is van cruciaal belang. Dit systeem gebruikt technieken als Anycast, DNS-verwerking die is geoptimaliseerd, en HTTP-redirecting om ervoor te zorgen dat gebruikersverzoeken altijd worden geleid naar de meest optimale (snelste en beste) edge-node, waardoor het verkeer efficiënt kan worden gedistribueerd.

Aanbevolen leesmateriaal Edge Acceleration Technology Analysis: How to Revitalize Network Performance and User Experience。

Security en Edge-firewalls

Veiligheid is van het grootste belang in edge-architecturen. Edge-beveiligingsservices, zoals bescherming tegen distribueerde denial-of-service-aanvallen, webapplicatiefirewalls, beheer van botprogramma's en zero-trust-netwerktoegang, kunnen allemaal worden geïmplementeerd op edge-nodeën. Dit betekent dat schadelijk verkeer al wordt geïdentificeerd en geblokkeerd voordat het de originele server bereikt, waardoor de originele server wordt beschermd en de snelheid van de beveiligingsreactie wordt verbeterd.

De belangrijkste toepassingsscenario's van edge computing

Edge Acceleration Technology is having a profound impact on the user experience in various industries.

In de wereld van streaming media en realtime-interactie – of het nu om video-on-demand, live-uitzendingen, videoconferenties of online onderwijs gaat – zorgt edge-acceleratie voor een hoge kwaliteit van de weergave (in hoge resolutie) en een vloeiend speelverloop zonder onderbrekingen. Dit wordt mogelijk door de videoströmen op te slaan en om te coderen op de randapparaten (‘edge devices’). Hierdoor wordt de vertraging (latency) drastisch verminderd, waardoor de vereisten voor realtime-interactie worden vervuld.

Voor e-commerce- en retailplatformen vormt het enorme aantal tegelijkertijd ingediende verzoeken (high concurrency) tijdens promoties een grote uitdaging. Edge-acceleratie biedt de mogelijkheid om productpagina's en afbeeldingen te cacheren en dynamische verzoeken, zoals die met de winkelwagen of inventarisinformatie, te verwerken op de rand van het netwerk (de ‘edge’). Dit verlicht de belasting op de originele server aanzienlijk, zorgt voor een snellere laadtijd van pagina's en een soepelere transactieafwikkeling, waardoor de conversiepercentage direct kan worden verbeterd.

In de context van de Internet of Things (IoT) en intelligente fabricatie moet de enorme hoeveelheid tijdsgerelateerde data die wordt geproduceerd door fabriekse apparaten op locatie in real time worden verwerkt en worden gebruikt voor voorspelend onderhoud of directe controle. Edge-acceleratie nodes worden geplaatst binnen de fabriek, waardoor de data dichtbij de bron wordt verwerkt. Er worden alleen de nodige resultaten naar de cloud gestuurd, waardoor de strenge vereisten voor lage vertragingen en hoge betrouwbaarheid worden vervuld.

Daarnaast worden in de game-industrie de rendering- en rekenprocessen voor cloudgames uitgevoerd in de cloud, waardoor deze zeer gevoelig zijn voor netwerktijdvertragingen. Edge computing (verwerking dicht bij de gebruiker) betekent dat game servers worden geplaatst in de buurt van de gebruikers, zodat spelers nauwelijks merken dat er vertragingen optreden bij hun acties. Dit vormt de basis voor een hoogkwalitatieve cloudgame-ervaring.

Aanbevolen leesmateriaal CDN-technologie in detail: hoe je de laad snelheid van websites en de gebruikerservaring kunt verbeteren met een content distribution network。

Architectuurstrategie voor het implementeren van edge-acceleratie

Voor het succesvol inzetten van edge-acceleratie is een zorgvuldige architectuurplanning vereist.

In eerste instantie is het nodig om een gestructureerde strategie voor het gebruik van cachemogelijkheden te hanteren. Definieer duidelijke regels voor het opslaan van inhoud in de cache, waarbij je onderscheid maakt tussen statische bronnen (die langdurig in de cache worden opgeslagen), semi-dynamische inhoud (die korter in de cache worden opgeslagen) en pure dynamische verzoeken (die niet of alleen in beperkte mate in de cache worden opgeslagen). Gebruik HTTP-cacheheaders (zoals Cache-Control) voor een nog preciezer beheer van de cachepolitiek.

Ten tweede: ontwerp een bedrijfslogica waarbij de randen (de periferie-apparaten) de voorrang hebben. Herstructureer de toepassing zodat de logica die kan worden verplaatst naar de randen, ook daadwerkelijk wordt verplaatst. Verwerk bijvoorbeeld gebruikersauthentisatie, API-combinaties, A/B-testen en het samenstellen van gepersonaliseerde inhoud op de randapparaten, en houd alleen de kernbedrijfslogica en database-operaties op de centrale cloud.

Daarnaast is het belangrijk om een betrouwbare sessie- en staatshandling te realiseren. Aangezien verzoeken kunnen worden gerouteerd naar verschillende edge nodes, moet de consistentie van de gebruikersessies worden gewaarborgd. Hiervoor kan centraal georganiseerde, distribueerde sessieopslag worden gebruikt, of kunnen stateful services worden gebonden aan specifieke edge nodes met behulp van “sticky sessions”. Hierbij moet rekening worden gehouden met de invloed op het load balancing.

Ten slotte is het belangrijk om een goed ontwikkeld systeem voor monitoring en onderhoud op te bouwen. Alle prestatiegegevens van de edge-nodeën (zoals vertraging, hitrate, foutenpercentage), de gebruiksduur van resources en de bedrijfsgerelateerde metingen moeten worden gemeten. Een geconsolideerd systeem voor het verzamelen en bijhouden van logs moet worden opgezet, zodat problemen snel kunnen worden geïdentificeerd: of ze worden veroorzaakt door de edge-nodeën, het netwerk of de centrale cloud-diensten.

Samenvatting

Edge acceleration verandert fundamenteel de manier waarop toepassingen worden geleverd door de verwerking en inhoud te verplaatsen naar de rand van het netwerk. Het gaat niet alleen om het opslaan van statische inhoud in een cache, maar ook om het uitvoeren van dynamische bedrijfslogica. Dit vormt een oplossing voor uitdagingen op het gebied van lage vertraging, hoge concurrentie en hoge beschikbaarheid. De ontwikkeling van technologieën, van CDN (Content Delivery Networks) tot edge computing-platforms, maakt het mogelijk voor ontwikkelaars om volgende generatie-toepassingen te bouwen die sneller reageren, een soepeler gebruikerservaring bieden en meer veerkrachtig zijn. Het omarmen van edge acceleration wordt steeds meer gezien als een essentieel onderdeel van de digitale bedrijfscompetitie.

Veelgestelde vragen (FAQ)

Wat is het verschil tussen edge-acceleratie en een traditionele CDN?

De traditionele CDN's (Content Delivery Networks) richten zich voornamelijk op het opslaan en distribueren van statische content en streaming-media, en hun werking is relatief vastgelegd.

De moderne edge-acceleratieplatformen beschikken over de mogelijkheden van een CDN (Content Delivery Network) en bieden daarnaast een programmeerbaar omgeving voor edge-computing. Ontwikkelaars kunnen op de edge-nodes eigen code uitvoeren om dynamische verzoeken te verwerken en bedrijfslogica te implementeren, waardoor de hele toepassing wordt versneld – niet alleen de statische bestanden. Dit vormt een essentiële evolutie in de technologie.

Betekent edge acceleration dat ik geen cloudcomputing meer nodig heb?

Helemaal niet. Edge-acceleratie en cloudcomputing vormen een complementaire en samenwerkende relatie, die meestal wordt beschreven als “cloud-edge collaboration”.

De rand nodes zijn verantwoordelijk voor het verwerken van real-time-verzoeken met lage vertraging en hoge concurrentie, evenals voor simpele logische processen. De centrale cloud daarentegen verzorgt de opslag van enorme hoeveelheden data, complexe batchberekeningen, de kernlogica van de bedrijfsprocessen en de globale beheer van de data. Samen vormen ze een efficiënt en gestructureerd berekensysteem.

Is het moeilijk om een applicatie te migreren naar een edge-architectuur? Welke zijn de belangrijkste uitdagingen?

De complexiteit van de migratie hangt af van de bestaande toepassingsarchitectuur. Voor toepassingen die voornamelijk afhankelijk zijn van statische content, zijn snel resultaten te behalen door het instellen van een CDN (Content Delivery Network). Om de mogelijkheden van edge computing te kunnen benutten, kan een bepaalde architectuurherstructurering nodig zijn.

De belangrijkste uitdagingen zijn onder andere: hoe de bedrijfslogica op een logische manier kan worden opgedeeld in een “periferie-deel” en een “centrale deel”; hoe de distributie, configuratie en versie-updates van toepassingen in een gedistribueerde omgeving worden beheerd; hoe de dataconsistentie en het beheer van sessiestaten tussen de perifere nodes wordt gewaarborgd; en hoe een uniforme systeem voor observability (het mogelijk maken om systemen te monitoren en te analyseren) wordt opgebouwd tussen de periferie en de centrale cloud.

Hoe garandeert Edge Acceleration de veiligheid van gegevens en de privacy van gebruikers?

Edge-acceleratieplatformen bieden meestal ingebouwde beveiligingsmogelijkheden. Gegevens kunnen tijdens het transport worden versleuteld met TLS. Edge-WAF (Web Application Firewall) en DDoS-beveiliging kunnen aanvallen afweren.

Het is van belang om een strategie te hebben voor het verwerken van gevoelige gegevens met betrekking tot privacy. Bedrijven kunnen regels opstellen om te zorgen dat persoonlijke identiteitsgegevens en andere gevoelige informatie niet op randapparaten worden opgeslagen of alleen worden anonimiseerd, zodat belangrijke gegevens nog steeds naar veilige centrale gebieden worden gestuurd voor verwerking. Het kiezen van een randapparaatleverancier die voldoet aan de vereisten van de regelgeving is eveneens een belangrijke stap.