Как использовать CDN для улучшения производительности сайта

Современные веб-сайты и приложения требуют высокой производительности и скорости загрузки, чтобы удовлетворить потребности пользователей. Content Delivery Network (CDN, сеть доставки контента) — это мощный инструмент, который помогает улучшить производительность сайта, обеспечивая быструю доставку контента пользователям в разных частях мира. В этой статье рассмотрим, что такое CDN, как она работает, и какие преимущества она предоставляет.

Что такое CDN

CDN (Content Delivery Network) — это глобальная сеть серверов, распределенных по разным географическим регионам и предназначенных для ускорения доставки контента к устройствам пользователей через интернет. Основная цель CDN — оптимизация процесса передачи данных путем уменьшения задержки и улучшения производительности веб-сайтов, приложений и других онлайн-ресурсов.

CDN кэширует (сохраняет) копии содержимого, такого как изображения, видео, HTML-страницы, файлы стилей и скрипты, на своих серверах, которые размещены в разных частях мира. Когда пользователь делает запрос к веб-сайту, CDN автоматически выбирает пограничный сервер, который находится физически ближе к пользователю, и доставляет кэшированный контент с этого сервера. Это уменьшает время задержки и ускоряет загрузку контента, что создает более быстрый и удовлетворительный пользовательский опыт.

Сеть доставки контента также обеспечивает снижение нагрузки на исходный сервер веб-сайта, что особенно полезно во время пиковых нагрузок. Она также способствует увеличению безопасности и может предоставлять защиту от некоторых видов кибератак.

Как работает CDN

Работа Content Delivery Network основана на идее ближайшего сервера. Когда пользователь запрашивает контент с веб-сайта, запрос направляется к ближайшему серверу в сети CDN. Этот сервер, называемый “кэш-сервером”, содержит копию контента сайта. CDN оптимизирует доставку контента на веб-сайте или в приложении до конечных пользователей. Работа сети включает в себя несколько ключевых шагов:

1. Распределение серверов. Благодаря сети региональных кэш-серверов, на которых располагается дублированный контент, пользователь быстрее получает ответ на свои запросы с ближайшего пограничного сервера. 
2. Загрузка контента. Исходный контент, такой как изображения, видео, HTML-файлы и другие ресурсы, загружается на серверы сети доставки контента. Это может происходить автоматически, если Content Delivery Network настроена на режим “pull” (она забирает контент с исходного сервера), или вручную, если настроена на режим “push” (владелец исходного сервера загружает контент на кэш-серверы CDN). Владелец также может настроить, какие данные будет кэшировать CDN.
3. Выбор ближайшего сервера. Когда пользователь вводит URL веб-сайта, его запрос направляется к ближайшему кэш-серверу CDN, который физически ближе всего к этому пользователю.
4. Кэширование контента. Если контент уже находится на ближайшем кэш-сервере и актуален, сервер доставляет его непосредственно пользователю. Если контент устарел, сервер запрашивает обновление с исходного сервера. 
5. Доставка контента. Кэш-сервер доставляет контент пользователю, уменьшая время задержки и увеличивая скорость загрузки страницы. Это позволяет пользователям быстро получать доступ к контенту, даже если его местоположение далеко от исходного сервера. 
6. Обновление кэша. CDN регулярно проверяет актуальность кэшированного контента и автоматически обновляет его, чтобы пользователи всегда видели актуальную информацию.

Кроме улучшения производительности сеть доставки контента также может предоставлять дополнительные функции, такие как защита от DDoS-атак, поддержка протокола HTTPS и управление трафиком. Работа CDN снижает нагрузку на исходный сервер и помогает сайту поддерживать высокий уровень доступности даже в условиях высокой посещаемости.

Push- и pull-зоны

Push и Pull — это два основных режима работы сети доставки контента, которые определяют, как контент загружается и распространяется по серверам сети CDN.

Push Zone

В режиме Push контент-поставщик загружает контент на серверы CDN вручную. Эта функция наиболее подходит для статического контента, который редко меняется, такого как изображения, видео, CSS-файлы и другие файлы, которые остаются неизменными на протяжении длительного времени. Владелец полностью контролирует контент, который загружается на кэш-серверы, управляет загрузкой и обновлением контента, может править файлы, которые уже загружены.

Pull Zone

В режиме Pull серверы Content Delivery Network автоматически кэшируют контент с исходного сервера по мере необходимости. Иными словами, кэширование происходит только тогда, когда пользователь запрашивает его. Эта зона наиболее подходит для динамического контента, который часто обновляется (динамически генерируемые страницы, новости).

Преимущества использования CDN

Использование сети доставки контента предоставляет множество преимуществ, среди которых:

• снижение нагрузки на источник контента;
• уменьшение времени задержки для улучшенного пользовательского опыта;
• управление пиковыми нагрузками трафика и предотвращение остановки работы сайта;
• снижение затрат;
• повышение безопасности.

Давайте рассмотрим каждое из преимуществ подробнее.

Снижение нагрузки на источник

Использование Content Delivery Network способствует снижению нагрузки на исходный сервер веб-сайта или приложения:

1. CDN распределяет трафик между своими серверами, размещенными в разных регионах. Запросы от пользователей обрабатываются  ближайшим кэш-сервером. Это снижает количество запросов, направленных на исходный сервер, особенно от пользователей, находящихся в удаленных регионах.
2. Content Delivery Network сохраняет копии контента на своих серверах. Когда запрашивается контент, кэш-сервер доставляет его непосредственно пользователю, минуя исходный сервер. Это уменьшает нагрузку на исходный сервер, так как он обрабатывает меньше запросов.
3. Благодаря близкому расположению серверов CDN время задержки при доставке контента уменьшается. Пользователи получают контент быстрее, что сокращает нагрузку на исходный сервер.
4. Во время пиковых нагрузок CDN может обработать больший объем запросов, что снижает риск отказа в обслуживании (недоступности) исходного сервера. Это помогает поддерживать доступность сайта даже при высокой нагрузке.
5. Использование сети доставки контента позволяет сэкономить на затратах на пропускную способность и оборудование, так как часть трафика обрабатывается кэш-серверами. Это может быть особенно полезно для сайтов с большим объемом трафика.

CDN действует как прокси между исходным сервером и конечными пользователями, распределяя нагрузку и улучшая производительность. Это позволяет снизить нагрузку на исходный сервер и обеспечить быстрый и надежный пользовательский опыт.

Снижение времени задержки для улучшенного пользовательского опыта

Время задержки доставки контента может значительно снизиться при использовании Content Delivery Network:

1. Загрузка контента с исходного сервера на ближайший кэш-сервер уменьшает время, необходимое для передачи данных и получения ответа, что снижает общее время задержки.
2. Кэширование контента на серверах CDN устраняет задержки, связанные с запросами к исходному серверу и их обработкой.
3. CDN ускоряет доставку контента, веб-сайт загружается быстрее для пользователей, что создает более плавное взаимодействие с сайтом и способствует улучшению пользовательского опыта.
4. Сеть доставки контента может эффективно обрабатывать большие объемы запросов во время пиковых нагрузок (акции, события, всплески трафика), сокращая задержки и обеспечивая доступность веб-сайта, что способствует более позитивному пользовательскому опыту.
5. Автоматическая балансировка нагрузки между кэш-серверами помогает равномерно распределять трафик и предотвращать перегрузку серверов. Это также способствует уменьшению времени задержки и обеспечивает более стабильную работу веб-сайта.

Использование CDN существенно уменьшает время задержки при загрузке контента, что делает веб-сайт более отзывчивым и предоставляет пользователям комфортный и эффективный опыт взаимодействия с сайтом.

Управление пиковыми нагрузками и предотвращение остановки работы

Управление пиковыми нагрузками и предотвращение отказа в обслуживании (недоступности) при использовании Content Delivery Network осуществляются следующими способами:

1. Используется сеть кэш-серверов, расположенных в разных географических регионах. Когда происходит пиковая нагрузка, запросы пользователей балансируются между разными серверами CDN, что снижает нагрузку на каждый из них.
2. Автоматическая масштабируемость позволяет активировать серверные ресурсы при необходимости, чтобы обработать дополнительную нагрузку во время пиковых событий.
3. Часть запросов может быть обработана непосредственно с серверов CDN, минуя исходный сервер, что снижает нагрузку на него, особенно в случае запросов к статичному контенту, который редко меняется.
4. Статический контент может загружаться с кэш-серверов CDN, в то время как динамический обрабатывается исходным сервером. Это способствует равномерному распределению нагрузки.
5. Content Delivery Network помогает контролировать состояние серверов и трафика,  предоставляет большую гибкость в управлении, позволяет менять настройки и параметры, которые регулируют обработку трафика в зависимости от текущей нагрузки, а также адаптировать работу исходя из потребностей сайта или приложения.

Все эти меры совместно помогают обработать пиковые нагрузки и предотвратить недоступность исходного сервера, что обеспечивает стабильную работу веб-сайта даже при высокой нагрузке.

Снижение затрат

Использование Content Delivery Network способствует снижению затрат для владельцев веб-сайтов и приложений:

• Часть трафика обрабатывается кеш-серверами CDN, что снижает нагрузку на исходный сервер. Это позволяет экономить на пропускной способности.
• Снижается потребность в дорогостоящем оборудовании и инфраструктуре на исходном сервере, потому что CDN берет на себя часть обработки и доставки контента.
• Content Delivery Network обрабатывает часть пиковой нагрузки, что снижает затраты на масштабирование инфраструктуры исходного сервера.
• Кэширование и управление статическим контентом снижает запросы к исходному серверу, что повышает эффективность использования ресурсов и снижает нагрузку.
• Сеть доставки контента уменьшает трафик к исходному серверу, что приводит к снижению затрат на использование бандвидта и хостинга.
• Веб-сайт становится более доступным для пользователей даже в случае отказа одного или нескольких серверов, что предотвращает потерю дохода, связанную с недоступностью сайта.

Можно сэкономить на затратах на пропускную способность и оборудование, так как CDN берет на себя часть нагрузки.

Повышение безопасности

Content Delivery Network:

• Предоставляет защиту от атак распределенного отказа в обслуживании (DDoS), фильтрует трафик и блокирует злонамеренные запросы, что помогает предотвратить перегрузку исходного сервера и снижает риск недоступности веб-сайта.
• Защищает веб-сайты от множества угроз, включая защиту от SQL-инъекций, кросс-сайтовых скриптов и других видов атак, которые могут угрожать безопасности ресурса.
• Обеспечивает безопасное соединение с помощью шифрования и протокола HTTPS, защищая передаваемые данные и обеспечивая конфиденциальность пользователей.
• Предоставляет функции Web Application Firewall (WAF), который фильтрует трафик и блокирует вредоносные запросы до того, как они достигнут исходного сервера.
• Контролирует доступ к контенту, если ограничена его доступность для определенных пользователей и регионов.
• Инструменты мониторинга и аналитики отслеживают активность на веб-сайте и обнаруживают аномалии или подозрительное поведение.
• Использование сети доставки контента повышает доступность сайта: даже если один из серверов становится недоступным, другие кеш-серверы в сети продолжат обслуживать пользователей.

В целом, CDN предоставляет дополнительный уровень безопасности для веб-сайтов или приложений, помогая защитить их от различных угроз и атак.

Выбор лучшего решения

Для выбора наилучшего решения Content Delivery Network учитывайте следующие факторы:

• оцените характер контента: статичный или динамичный, медиа-контент, динамически генерируемые страницы, прочее;
• установите ожидаемый трафик на веб-сайт и пиковые нагрузки;
• определите, где находится целевая аудитория, чтобы выбрать сеть доставки контента с серверами в близких регионах;
• выберите CDN-поставщика, изучите его функциональность, сравните цены, производительность, распределение серверов по регионам (популярные CDN-поставщики — Akamai, Cloudflare, Amazon CloudFront, Fastly);
• удостоверьтесь, что предоставляется защита от DDoS-атак и других киберугроз, возможность шифрования и безопасной доставки, функция WAF;
• проверьте, насколько легко управлять и настраивать CDN-;
• изучите наличие и уровень технической поддержки, предоставляемый CDN-поставщиком в случае возникновения проблем или вопросов;
• убедитесь, что CDN предоставляет достаточно пропускной способности для запланированной нагрузки;
• проведите тесты производительности, чтобы убедиться, что CDN справится с вашим проектом.

После проведения всестороннего анализа можно принять ибоснованное решение и выбрать CDN, лучше всего соответствующую потребностям в производительности, безопасности и доступности контента.

Выводы

Использование Content Delivery Network — это оптимизация работы передачи данных, улучшение производительности веб-сайта и обеспечение лучшего пользовательского опыта. Она позволяет снизить нагрузку на источник, сократить время задержки, обеспечить доступность и повысить безопасность.