Подробное руководство по технологии ускорения работы веб-сайтов на периферии: как использовать CDN и расчеты на периферии для повышения их производительности

Основные концепции ускорения краев

Маржинальное ускорение (edge acceleration) – это технологическая архитектура, которая позволяет значительно снизить задержки, повысить производительность и надежность приложений путем переноса ресурсов (обработки данных, хранения информации и сетевых связей) из централизованных облачных сервисов или данныхцентров в узлы сети, расположенные ближе к пользователям или источникам данных. Суть этой концепции заключается в том, чтобы “доставлять контент и услуги непосредственно к пользователям”.

Для достижения этой цели используются два основных технологических инструмента: сети распределения контента (CDN – Content Delivery Networks) и расчеты на периферии (edge computing). Сети CDN позволяют быстро распространять статический контент, в то время как технологии расчетов на периферии обеспечивают возможность выполнения на периферийных узлах простых вычислений, что позволяет обрабатывать динамический контент, осуществлять реальное время взаимодействие с пользователями и удовлетворять их индивидуальные потребности.

Этот архитектурный подход значительно меняет способы создания интернет-приложений. Для предприятий это означает более быструю загрузку страниц, более плавное воспроизведение потокового медиаконтента, снижение затрат на использование широкополосного интернета и повышение надежности сервисов. С точки зрения пользователей наиболее заметными изменениями являются более быстрые ответы системы после нажатия кнопок, более качественное воспроизведение видео и более реальное время взаимодействия в онлайн-среде.

Рекомендуемое чтение Подробное руководство по технологии CDN: как ускорить доступ к веб-сайтам и обеспечить безопасное, эффективное распространение контента。

Основополагающая роль сетей распределения контента (CDN – Content Delivery Networks)

CDN (Content Delivery Network) является наиболее зрелой и широко используемой технологией в области ускорения передачи данных. Она позволяет создавать обширную сеть распределения контента путем размещения большого количества кэш-серверов (т. е. периферийных узлов) по всему миру.

CDN от bunny.net

Ежемесячные платежи начинаются всего от 1 доллара, при этом плата за услуги не скрывается. Среди особенностей - постоянное кэширование, мониторинг в реальном времени, защита от DDoS и бесплатные SSL-сертификаты, оптимизация для потокового видео и гибкая модель тарификации за использование.

Не требуется кредитная карта, бесплатная 14-дневная пробная версия

Посетите CDN bunny.net →

Cloudways Cloudflare Enterprise

Ценовой план Cloudflare для корпоративных CDN/WAF составляет 4,99 USD/месяц за домен для 5 доменов, включая 100 ГБ трафика, и 0,02 USD/ГБ за все, что сверх этого.

100 ГБ бесплатного трафика на домен

Доступ к Cloudways Cloudflare Enterprise →.

Как работает CDN?

Когда пользователь запрашивает ресурс веб-сайта (например, изображение, файл CSS, JavaScript или видео), традиционный способ обработки запроса заключается в напрямом обращении к серверу исходного сайта. Однако если пользователь находится далеко от сервера источника, сетевая задержка может быть значительной. Система CDN (Content Delivery Network) изменяет этот алгоритм: запросы пользователей направляются с помощью интеллектуальной системы DNS к ближайшему к нему краевому узлу (edge node). Если данный узел уже имеет нужный ресурс в своей кэше, он сразу же передает его пользователю, обеспечивая более быстрый доступ. Если ресурс отсутствует в кэше (то есть происходит неудача кэширования), краевой узел запрашивает его у сервера исходного сайта, загружает в свой кэш и затем распределяет полученный ресурс пользователю.

Основные преимущества, которые предоставляет система распределенного хранения контента (CDN – Content Delivery Network):

Во-первых, CDN значительно снижает задержки в передаче данных и время их доставки. Поскольку информация загружается с ближайших серверов, а не с серверов, расположенных на другом конце Земли, скорость загрузки страниц у пользователей значительно улучшается. Во-вторых, CDN снижает нагрузку на серверы-источники, поскольку большая часть запросов обрабатывается на периферийных серверах; источники данных должны обрабатывать только запросы, поступающие от этих серверов. Это повышает способность сайтов справляться с внезапным увеличением трафика и большим количеством одновременных запросов. Наконец, поставщики CDN обычно располагают более широкими сетевыми возможностями и мощными механизмами защиты от DDoS-атак, что обеспечивает дополнительную безопасность для сайтов.

Динамическое расширение возможностей вычислений на периферии (edge computing)

Если сказать, что CDN в первую очередь предназначен для обработки “статического” контента, то угловой обработки (edge computing) позволяет решать задачи, связанные с обработкой “динамического” и “реального времени”; это более продвинутая форма ускорения работы веб-сервисов с использованием ресурсов, расположенных ближе к пользователя

От содержимого кэша до выполнения вычислений

Расчет на периферии (edge computing) позволяет разработчикам развертывать и выполнять легкие приложения или функции на узлах сети, находящихся на ее периферии. Это означает, что логика обработки данных больше не обязательно должна зависеть исключительно от удаленных центров обработки данных. Например, данные, введенные пользователем в форме, могут быть предварительно проверены и очищены на ближайшем узле сети, а затем только действительно полезная информация отправляется в облачную базу данных. Это сокращает объем передаваемых данных и ускоряет отклик пользовательского интерфейса. В сценариях использования Интернета вещей (IoT) данные, генерируемые огромным количеством устройств, могут быть в реальном времени фильтрованы, агрегированы и проанализированы на периферии; к облаку передается только ключевая информация, что значительно экономит пропускную способность сети и позволяет принимать решения мгновенно.

Рекомендуемое чтение Раскрываем секреты ускорения на периферии: как использовать технологии периферийных вычислений для повышения производительности приложений и улучшения пользовательского опыта.。

Ключевые сценарии использования

В приложениях с реальным временем взаимодействием, таких как онлайн-игры, видеоконференции и инструменты совместной работы, технология краевого обработки данных значительно снижает задержки в передаче данных от отправителя к получателю, перенося часть логики обработки сигналов и пересылки медиафайлов на периферийные устройства. Это улучшает качество взаимодействия пользователя с системой. В сценариях индивидуальных рекомендаций процесс сопоставления пользовательских профилей и работы легких алгоритмов рекомендаций может выполняться непосредственно на краевых устройствах, что позволяет быстрее предоставлять пользователю персонализированный контент без необходимости постоянного обращения к центральному серверу рекомендаций. Для ИИ-приложений, требующих низких задержек (например, в области распознавания изображений), вычисления могут выполняться непосредственно на периферийных устройствах; результаты или необходимые данные передаются в центральную систему, что обеспечивает защиту конфиденциальности пользователей и быструю ответность системы.

Как реализовать эффективную стратегию ускорения работы приложений на краях сети (edge acceleration)?

Успешное развертывание системы ускорения передачи данных не ограничивается простой покупкой соответствующих сервисов; для этого необходимо тщательно спланировать и разработать решение, учитывающее особенности вашего бизнеса.

Оценка бизнес-задач и выбор технологий

Во-первых, необходимо определить основные проблемы в бизнес-процессах. Проблема заключается в медленном загрузке статических ресурсов или в высокой задержке отвечения динамических API? Сталкиваетесь ли вы с неравномерным доступом пользователей из разных регионов мира или с частыми операциями в реальном времени? Для веб-сайтов, в основном содержащих статический контент, подойдут зрелые сервисы CDN (Content Delivery Network). Однако для приложений, требующих сложной обработки данных, управления состоянием или реального времени взаимодействия, необходимо выбрать платформу, поддерживающую функции краевых узлов (edge nodes), краевые контейнеры (edge containers) или специализированные среды выполнения для краевых узлов (edge runtime environments). При выборе технологий следует учитывать такие факторы, как охват сети поставщика услуг, показатели производительности, функционал API, возможности интеграции с другими облачными сервисами и модель расчетов затрат.

Архитектурное проектирование и оптимизация производительности

На архитектурном уровне необходимо следовать принципу проектирования, при котором приоритет отдается ресурсам, расположенным на периферии сети. Статические ресурсы (изображения, шрифты, видео) следует полностью хранить на сервисах типа CDN (Content Delivery Network) и настраивать для них разумные стратегии кэширования. Что касается динамического контента, необходимо выявлять те части его обработки, которые могут быть выполнены на периферии сети: проверка пользовательских токенов, маршрутизация запросов, участвующих в тестированиях типа A/B, агрегация и обработка API-запросов и т. д. Для этого можно использовать платформы для расчетов на периферии сети; эти части кода могут быть написаны в виде безобслуживаемых функций (serverless functions) и размещены непосредственно на узлах сети.

Постоянный мониторинг и оптимизация играют крайне важную роль. Для этого необходимо использовать специальные инструменты для отслеживания реальной скорости доступа пользователей по всему миру (RUM – Real User Monitoring), анализа показателей, таких как процент успешных обращений к кэшу и количество запросов, отправляемых к исходным серверам. На основе полученных данных следует динамически корректировать правила кэширования, повышать эффективность выполнения функций, работающих на периферийных узлах сети, а также рассматривать возможность безопасного переноса большего объема логических проц

резюме

Технология ускорения обработки данных на периферии (edge acceleration) позволяет создавать распределенную сеть сервисов, более близкую к пользователям и обеспечивающую более быстрые ответы на их запросы, благодаря сочетанию технологий CDN (Content Delivery Network) и расчетов на периферии. Система CDN решает проблему распределения статического контента на последнем этапе его доставки до пользователя, что является основой для улучшения производительности; технологии расчетов на периферии, в свою очередь, расширяют возможности обработки данных до самых отдаленных узлов сети, открывая новые возможности для использования динамических, реальных времени и интеллектуальных приложений. Внедрение технологий ускорения обработки данных на периферии представляет собой комплексный процесс, требующий всестороннего анализа – от анализа потребностей пользователей и выбора подходящих технологий до проектирования архитектуры системы. Принятие этой тенденции поможет предприятиям и разработчикам выделяться на фоне усиливающейся конкуренции в сфере цифровизации, предоставляя пользователям высококачественные, мгновенные и надежные сервисы.

Рекомендуемое чтение Подробный обзор технологии ускорения работы приложений на краях экрана: полный анализ принципов работы, сценариев применения и будущих тенденций。

Часто задаваемые вопросы

Являются ли CDN (Content Delivery Network) и угловое вычисление (edge computing) одним и тем же понятием?

Нет. CDN (Content Delivery Network) и краевые вычисления (edge computing) – это две тесно связанные, но различающиеся по своим основным функциям технологии, входящие в состав архитектуры ускорения обработки данных на периферии сети. CDN в первую очередь направлено на кэширование и быструю доставку статического контента; его основные функции – хранение и передача данных. Краевые вычисления, с другой стороны, предоставляют возможности обработки данных на самом краю сети, позволяя выполнять логику приложений, обрабатывать данные и принимать реальные решения в реальном времени. Можно рассматривать CDN как “предшественника” или “основу” краевых вычислений; краевые вычисления представляют собой более полнофункциональную развитую версию этой технологии.

Означает ли использование технологий ускорения передачи данных через маршрутизаторы типа Edge Router, что необходимость в облачных серверах отпадает?

Не совсем так. Облачные серверы и централизованные данные по-прежнему играют ключевую роль в архитектуре ускорения работы на периферии, обычно выступая в роли “источника данных” или “управляющего уровня”. Периферийные узлы обрабатывают запросы, поступающие из ближайших источников, в реальном времени и с высокой частотой; однако основная бизнес-логика, долговременное хранение данных, глобальное их агрегирование и анализ, а также сложные задачи, выполняемые на серверах в облаке, по-прежнему требуют выполнения на центральных серверах. Эти компоненты работают в сотрудничестве, образуя интегрированную архитектуру “облако-периферия-конечный пользователь”.

Как обеспечивается безопасность периферийных вычислений?

Провайдеры услуг платформ для расчетов на периферии придают огромное значение вопросам безопасности. Они обеспечивают защиту с различных уровней: безопасности инфраструктуры, физической безопасности и кибербезопасности. Для разработчиков крайне важно соблюдать стандарты безопасности: проверять код функций, выполняемых на периферии, на наличие уязвимостей, использовать надежные методы управления API-ключами, шифровать данные во время передачи и в неактивном состоянии, а также внедрять строгие меры контроля доступа и принцип минимизации прав пользователей. Поскольку вычисления происходят ближе к пользователям, в некоторых сценариях (например, при обработке данных на месте) уменьшается объем передаваемых через общедоступные сети конфиденциальных данных, что повышает уровень защиты приватности.

Подходит ли использование технологий краевой обработки данных (edge computing) для всех веб-сайтов и приложений?

Хотя ускорение обработки данных на периферийных узлах может принести значительные преимущества с точки зрения производительности, его необходимость и сложность реализации различаются в зависимости от конкретного приложения. Блоги, новостные сайты и страницы товаров в интернет-магазинах, в основном использующие статический контент, могут значительно улучшить свои показатели производительности с помощью систем CDN (Content Delivery Networks). Однако приложения с высоким уровнем взаимодействия и требованиями к низкой задержке (например, онлайн-инструменты, игры, финансовые торговые платформы), а также приложения Интернета вещей (IoT) получают наибольшую пользу от технологий периферийных вычислений. Для внутренних приложений, используемых пользователями, проживающими в определенных географических районах, и у которых серверы расположены непосредственно рядом с ними, преимущества ускорения обработки данных на периферии могут быть относительно ограниченными; в таких случаях необходимо тщательно