Як використовувати CDN для поліпшення продуктивності сайту

Сучасні веб-сайти та додатки вимагають високої продуктивності та швидкості завантаження, щоб задовольнити потреби користувачів. Content Delivery Network (CDN, мережа доставки контенту) – це потужний інструмент, який допомагає поліпшити продуктивність сайту, забезпечуючи швидку доставку контенту користувачам у різних частинах світу. У цій статті розглянемо, що таке CDN, як вона працює, і які переваги вона надає.

Що таке CDN

CDN (Content Delivery Network) – це глобальна мережа серверів, розподілених за різними географічними регіонами і призначених для прискорення доставки контенту до пристроїв користувачів через інтернет. Основна мета CDN – оптимізація процесу передавання даних шляхом зменшення затримки та поліпшення продуктивності веб-сайтів, додатків та інших онлайн-ресурсів.

CDN кешує (зберігає) копії вмісту, такого як зображення, відео, HTML-сторінки, файли стилів і скрипти, на своїх серверах, що розміщені в різних частинах світу. Коли користувач робить запит до веб-сайту, CDN автоматично обирає прикордонний сервер, який розташований фізично ближче до користувача, і доставляє кешований контент з цього сервера. Це зменшує час затримки і прискорює завантаження контенту, що створює швидший і задовільніший користувацький досвід.

Мережа доставки контенту також забезпечує зниження навантаження на вихідний сервер веб-сайту, що особливо корисно під час пікових навантажень. Вона також сприяє збільшенню безпеки і може надавати захист від деяких видів кібератак.

Як працює CDN

Робота Content Delivery Network заснована на ідеї найближчого сервера. Коли користувач запитує контент з веб-сайту, запит направляється до найближчого сервера в мережі CDN. Цей сервер, званий “кеш-сервером”, містить копію контенту сайту. CDN оптимізує доставку контенту на веб-сайті або в додатку до кінцевих користувачів. Робота мережі включає в себе кілька ключових кроків:

1. Розподіл серверів. Завдяки мережі регіональних кеш-серверів, на яких розташовується дубльований контент, користувач швидше отримує відповідь на свої запити з найближчого прикордонного сервера.
2. Завантаження контенту. Вихідний контент, такий як зображення, відео, HTML-файли та інші ресурси, завантажується на сервери мережі доставки контенту. Це може відбуватися автоматично, якщо Content Delivery Network налаштована на режим “pull” (вона забирає контент з вихідного сервера), або вручну, якщо налаштована на режим “push” (власник вихідного сервера завантажує контент на кеш-сервери CDN). Власник також може налаштувати, які дані буде кешувати CDN.
3. Вибір найближчого сервера. Коли користувач вводить URL веб-сайту, його запит спрямовується до найближчого кеш-сервера CDN, який фізично найближче до цього користувача.
4. Кешування контенту. Якщо контент уже перебуває на найближчому кеш-сервері й актуальний, сервер доставляє його безпосередньо користувачеві. Якщо контент застарів, сервер запитує оновлення з вихідного сервера.
5. Доставка контенту. Кеш-сервер доставляє контент користувачеві, зменшуючи час затримки і збільшуючи швидкість завантаження сторінки. Це дає змогу користувачам швидко отримувати доступ до контенту, навіть якщо його місце розташування далеко від вихідного сервера.
6. Оновлення кешу. CDN регулярно перевіряє актуальність кешованого контенту й автоматично оновлює його, щоб користувачі завжди бачили актуальну інформацію.

Крім поліпшення продуктивності, мережа доставки контенту також може надавати додаткові функції, як-от захист від DDoS-атак, підтримка протоколу HTTPS і управління трафіком. Робота CDN знижує навантаження на вихідний сервер і допомагає сайту підтримувати високий рівень доступності навіть в умовах високої відвідуваності.

Push- і pull-зони

Push і Pull – це два основні режими роботи мережі доставки контенту, які визначають, як контент завантажується і поширюється серверами мережі CDN.

Push Zone

У режимі Push контент-постачальник завантажує контент на сервери CDN вручну. Ця функція найбільше підходить для статичного контенту, який рідко змінюється, як-от зображення, відео, CSS-файли та інші файли, які залишаються незмінними протягом тривалого часу. Власник повністю контролює контент, який завантажується на кеш-сервери, керує завантаженням і оновленням контенту, може правити файли, які вже завантажені.

Pull Zone

У режимі Pull сервери Content Delivery Network автоматично кешують контент з вихідного сервера в міру необхідності. Іншими словами, кешування відбувається тільки тоді, коли користувач запитує його. Ця зона найбільше підходить для динамічного контенту, який часто оновлюється (динамічно генеровані сторінки, новини).

Переваги використання CDN

Використання мережі доставки контенту надає безліч переваг, серед яких:

• зниження навантаження на джерело контенту;
• зменшення часу затримки для поліпшеного користувацького досвіду;
• управління піковими навантаженнями трафіку і запобігання зупинки роботи сайту;
• зниження витрат;
• підвищення безпеки.

Давайте розглянемо кожну з переваг докладніше.

Зниження навантаження на джерело

Використання Content Delivery Network сприяє зниженню навантаження на вихідний сервер веб-сайту або програми:

1. CDN розподіляє трафік між своїми серверами, розміщеними в різних регіонах. Запити від користувачів обробляються найближчим кеш-сервером. Це знижує кількість запитів, спрямованих на вихідний сервер, особливо від користувачів, які перебувають у віддалених регіонах.
2. Content Delivery Network зберігає копії контенту на своїх серверах. Коли запитується контент, кеш-сервер доставляє його безпосередньо користувачеві, минаючи вихідний сервер. Це зменшує навантаження на вихідний сервер, оскільки він обробляє менше запитів.
3. Завдяки близькому розташуванню серверів CDN час затримки під час доставки контенту зменшується. Користувачі отримують контент швидше, що скорочує навантаження на вихідний сервер.
4. Під час пікових навантажень CDN може обробити більший обсяг запитів, що знижує ризик відмови в обслуговуванні (недоступності) вихідного сервера. Це допомагає підтримувати доступність сайту навіть за високого навантаження.
5. Використання мережі доставки контенту дає змогу заощадити на витратах на пропускну спроможність і обладнання, оскільки частина трафіку обробляється кеш-серверами. Це може бути особливо корисно для сайтів з великим обсягом трафіку.

CDN діє як проксі між вихідним сервером і кінцевими користувачами, розподіляючи навантаження і покращуючи продуктивність. Це дає змогу знизити навантаження на вихідний сервер і забезпечити швидкий і надійний користувацький досвід.

Зниження часу затримки для поліпшеного користувацького досвіду

Час затримки доставки контенту може значно знизитися при використанні Content Delivery Network:

1. Завантаження контенту з вихідного сервера на найближчий кеш-сервер зменшує час, необхідний для передавання даних і отримання відповіді, що знижує загальний час затримки.
2. Кешування контенту на серверах CDN усуває затримки, пов’язані із запитами до вихідного сервера та їх обробкою.
3. CDN прискорює доставку контенту, веб-сайт завантажується швидше для користувачів, що створює більш плавну взаємодію з сайтом і сприяє поліпшенню користувацького досвіду.
4. Мережа доставки контенту може ефективно обробляти великі обсяги запитів під час пікових навантажень (акції, події, сплески трафіку), скорочуючи затримки і забезпечуючи доступність вебсайту, що сприяє більш позитивному користувацькому досвіду.
5. Автоматичне балансування навантаження між кеш-серверами допомагає рівномірно розподіляти трафік і запобігати перевантаженню серверів. Це також сприяє зменшенню часу затримки і забезпечує більш стабільну роботу веб-сайту.

Використання CDN істотно зменшує час затримки під час завантаження контенту, що робить веб-сайт більш чуйним і надає користувачам комфортний та ефективний досвід взаємодії з сайтом.

Керування піковими навантаженнями і запобігання зупинки роботи

Керування піковими навантаженнями та запобігання відмові в обслуговуванні (недоступності) під час використання Content Delivery Network здійснюють такими способами:

1. Використовується мережа кеш-серверів, розташованих у різних географічних регіонах. Коли відбувається пікове навантаження, запити користувачів балансуються між різними серверами CDN, що знижує навантаження на кожен із них.
2. Автоматична масштабованість дає змогу активувати серверні ресурси за потреби, щоб обробити додаткове навантаження під час пікових подій.
3. Частину запитів може бути оброблено безпосередньо з серверів CDN, минаючи вихідний сервер, що знижує навантаження на нього, особливо в разі запитів до статичного контенту, який рідко змінюється.
4. Статичний контент може завантажуватися з кеш-серверів CDN, тоді як динамічний обробляється вихідним сервером. Це сприяє рівномірному розподілу навантаження.
5. Content Delivery Network допомагає контролювати стан серверів і трафіку, надає більшу гнучкість в управлінні, дає змогу змінювати налаштування і параметри, що регулюють обробку трафіку залежно від поточного навантаження, а також адаптувати роботу, зважаючи на потреби сайту або застосунку.

Усі ці заходи спільно допомагають обробити пікові навантаження і запобігти недоступності вихідного сервера, що забезпечує стабільну роботу веб-сайту навіть за високого навантаження.

Зниження витрат

Використання Content Delivery Network сприяє зниженню витрат для власників веб-сайтів і додатків:

• Частина трафіку обробляється кеш-серверами CDN, що знижує навантаження на вихідний сервер. Це дає змогу економити на пропускній здатності.
• Знижується потреба в дорогому обладнанні та інфраструктурі на вихідному сервері, тому що CDN бере на себе частину обробки і доставки контенту.
• Content Delivery Network обробляє частину пікового навантаження, що знижує витрати на масштабування інфраструктури вихідного сервера.
• Кешування і управління статичним контентом знижує запити до вихідного сервера, що підвищує ефективність використання ресурсів і знижує навантаження.
• Мережа доставки контенту зменшує трафік до вихідного сервера, що призводить до зниження витрат на використання бандвідта і хостингу.
• Веб-сайт стає доступнішим для користувачів навіть у разі відмови одного або декількох серверів, що запобігає втраті доходу, пов’язаній із недоступністю сайту.

Можна заощадити на витратах на пропускну здатність і обладнання, оскільки CDN бере на себе частину навантаження.

Підвищення безпеки

Content Delivery Network:

• Надає захист від атак розподіленої відмови в обслуговуванні (DDoS), фільтрує трафік і блокує зловмисні запити, що допомагає запобігти перевантаженню вихідного сервера і знижує ризик недоступності веб-сайту.
• Захищає веб-сайти від безлічі загроз, включно із захистом від SQL-ін’єкцій, крос-сайтових скриптів та інших видів атак, які можуть загрожувати безпеці ресурсу.
• Забезпечує безпечне з’єднання за допомогою шифрування і протоколу HTTPS, захищаючи передані дані і забезпечуючи конфіденційність користувачів.
• Надає функції Web Application Firewall (WAF), який фільтрує трафік і блокує шкідливі запити до того, як вони досягнуть вихідного сервера.
• Контролює доступ до контенту, якщо обмежена його доступність для певних користувачів і регіонів.
• Інструменти моніторингу та аналітики відстежують активність на веб-сайті та виявляють аномалії або підозрілу поведінку.
• Використання мережі доставки контенту підвищує доступність сайту: навіть якщо один із серверів стає недоступним, інші кеш-сервери в мережі продовжать обслуговувати користувачів.

Загалом, CDN надає додатковий рівень безпеки для веб-сайтів або застосунків, допомагаючи захистити їх від різних загроз і атак.

Вибір найкращого рішення

Для вибору найкращого рішення Content Delivery Network враховуйте такі чинники:

• оцініть характер контенту: статичний або динамічний, медіа-контент, сторінки, що динамічно генеруються, інше;
• встановіть очікуваний трафік на веб-сайт і пікові навантаження;
• визначте, де знаходиться цільова аудиторія, щоб вибрати мережу доставки контенту з серверами в близьких регіонах;
• виберіть CDN-постачальника, вивчіть його функціональність, порівняйте ціни, продуктивність, розподіл серверів за регіонами (популярні CDN-постачальники – Akamai, Cloudflare, Amazon CloudFront, Fastly);
• упевніться, що надається захист від DDoS-атак та інших кіберзагроз, можливість шифрування і безпечної доставки, функція WAF;
• перевірте, наскільки легко керувати і налаштовувати CDN-;
• вивчіть наявність і рівень технічної підтримки, що надається CDN-постачальником у разі виникнення проблем або запитань;
• переконайтеся, що CDN надає достатньо пропускної здатності для запланованого навантаження;
• проведіть тести продуктивності, щоб переконатися, що CDN впорається з вашим проектом.

Після проведення всебічного аналізу можна ухвалити обґрунтоване рішення і вибрати CDN, що найкраще відповідає потребам у продуктивності, безпеці та доступності контенту.

Висновки

Використання Content Delivery Network – це оптимізація роботи передавання даних, поліпшення продуктивності вебсайту та забезпечення кращого користувацького досвіду. Вона дає змогу знизити навантаження на джерело, скоротити час затримки, забезпечити доступність і підвищити безпеку.