Современные информационные технологии / 3. Программное обеспечение

Ліхоузова Т.А., Чумаченко П.В.

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»

Мережі доставки контенту

Технологія мереж доставки контенту подолала стрімкий шлях еволюції з моменту свого створення. Зараз по всьому світу існує ряд CDN систем. Разом вони називаються Conventional CDN. Їх можна розділити на дві категорії:

• Комерційні (Commercial CDNs)

• Академічні (Academic CDNs)

Комерційна (клієнт-серверна) архітектура

Мережа доставки контенту Akamai є класичним прикладом комерційної CDN. Компанія пропонує послуги розповсюдження контенту по всьому світу, шляхом розміщення його у власній мережі, яка налічує близько 20000 серверів-реплік (Akamai Surrogate Servers).

Akamai використовує централізований підхід до CDN, де клієнти (провайдери контенту) орендують деякий простір на серверах системи. Процес використання CDN пересічними користувачами можна розділити на наступні етапи:

• браузер клієнта виконує запит до головної веб-сторінки сайту провайдера контенту. У відповідь сайт повертає веб-сторінку index.html;

• код HTML містить посилання на будь-який контент (наприклад, зображення), що розміщуються на серверах Akamai;

• поширюваний контент надається с серверів Akamai в процесі обробки отриманого HTML-коду веб-браузером.

Akamai використовує інструмент “Free Flow Launcher”, який надається клієнтам для легкої “акамаізації” веб-сторінок замовників. Користувачі обирають, який саме контент буде доставлятись з використанням мережі Akamai, а інструмент проходить по кожному обраному елементу та видає йому унікальне “акамаізоване” посилання. Таким чином клієнти повністю контролють контент, що розповсюджується мережою Akamai.

Академічна (peer-to-peer) архітектура

Peer-to-peer архітектура, в основі якої стоїть мережа рівноправних вузлів, буда створена для забезпечення спільного доступу до ресурсів комп'ютера (обчислювальної здатності, ємності жорсткого диску) шляхом прямого обміну даними. Вона не вимагає підтримки централізованим сервером та характеризується здатністю адаптуватися до збоїв.

Така саме методика була запропонована і прийнята для створення надійної архітектури для поширення веб-контенту. Мережа доставки контенту, заснована на архітектурі peer-to-peer (P2P) - система, в якій користувачі об’єднуються для розповсюдження контенту задля зменшення навантаження на сервер.

В загальному така CDN створює розподілене середовище зберігання даних, яке дозволяє публікувати, шукати і отримувати файли з кожного вузла у мережі. Таким чином, замість делегування доставки контенту на третіх осіб (наприклад, на Akamai), провайдери контенту можуть об’єднувати власні локальні ресурси, що набагато дешевше, ніж оренда дорогих віддалених ресурсів.

Globule - мережа доставки контенту, розроблена Амстердамським вільним університетом (Vrije Universiteit Amsterdam), є прикладом CDN, заснованої на академічній архітектурі. Вона реалізована у вигляді модуля для сервера Apache HTTP, що дозволяє будь-якому серверу реплікувати його контент до інших серверів Globule. Це сприяє покращенню продуктивності сайту та забезпечує його доступність для клієнтів, навіть якщо з якихось причин сервер-джерело не працює. Користувачу, що є учасником мережі Globule, пропонується набір серверів, на яких він може розмістити власний контент. Для початку розповсюдження контенту необхідно лише додати модуль Globule до власного серверу Apache та внести зміни в простий файл конфігурації. Globule автоматично виконає реплікацію контенту власника та буде перенапрявляти клієнтів до найближчих реплік. Сервери також контролюють доступність один одного, тому клієнтські запити не будуть перенаправлятися до недосяжних реплік.

Справедливим є твердження, зроблене нідерландським фахівцем С. Сівасубраманян, який каже, що метою CDN, заснованої на P2P архітектурі, є надання можливості провайдерам веб-контенту об’єднуватися та керувати власною створеною всесвітньою хостинговою платформою.

Незважаючи на усі переваги комерційних CDN, їм також притаманні деякі обмеження. Всі провайдери комерційних мереж доставки контенту є конкурентами. Вони змушені постійно розширювати власну інфраструктуру для підтримки свого рівня конкурентоспроможності на ринку CDN. Також сервіс, який надається провайдером CDN, має відповідати стандартам QoS, узгодженим з клієнтами, в усіх вузлах присутності. Для досягнення цієї мети мережа провайдера постійно перебуває у процесі оновловлення інфраструктури. Тож справедливими будуть наступні твердження:

• Вартісна складова: вартість обслуговування мережі зростає в умовах зростання кількості серверів та відповідно збільшення обсягу мережевого трафіку;

• Економічна складова: в результаті збільшення первісних інвестицій і витрат, пов’язаних з експлуатацією кожної репліки, збільшується вартість розповсюдження контенту;

• Соціальна складова: доставка контенту в певному регіоні може бути охоплена лише кількома провайдерами CDN, що спричиняє виникнення можливих проблем монополізації доходів у цій галузі.

Величезні фінанси, залучені до створення комерційної CDN, змушують провайдерів брати високу платню за надані послуги у клієнтів (постачальників контенту). Зазвичай вона є настільки високою, що тільки компанії великого бізнесу можуть дозволити собі використання переваг мереж доставки контенту. Це означає, що провайдери веб-контенту середніх і малих розмірів не в змозі платити за оренду послуг комерційних провайдерів CDN. Крім того, дохід від розповсюдження контенту є монополізованим. Тільки найбільші постачальники CDN з величезною інфраструктурою отримують дохід від цього бізнесу. У той же час ігноруються ресурси (обчислювальна здатність, ширина смуги пропускання, ємність жорсткого диску) звичайних користувачів мережі Інтернет, які могли б підтримувати функціонування мережі доставки контенту за пропорційні винагороди.

Академічні мережі побудовані на P2P архітектурі і не приносять прибутку. Вони використовуються тільки контент-провайдерами, які мають власну(-і) мережу(-і) серверів. Також мережі доставки контенту цього типу не надають мережу незалежних серверів по всьому світу. Це означає, що вся відповідальність за її працездатність лягає на самих провайдерів контенту, які зазвичай не мають змоги так ризикувати, тому і не вбачають академічні CDN як альтернативу комерційним.

Одним з перспективних напрямків розвитку може стати формування розподіленої мережі доставки контенту (Distributed Content Delivery Network, DCDN) на основі залучення користувачів з порівняно високою пропускною здатністю з'єднання Інтернет, які отримуватимуть винагороду, пропорційну внесеному вкладу. Сервери-репліки DCDN в цій архітектурі, які фактично є веб-користувачами з широким пропускним каналом, займуть місце традиційних серверів CDN, розташовуючись так само близько від кінцевих споживачів.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. D.C.Verma Content Distribution Networks: An engineering approach / Wiley Inter-Science, 2002.

2. P.Subharthi Architectures for the future networks and the next generation Internet: A survey / P.Subharthi, P.Jianli, J.Raj, Computer Communications, 34: 2-42, 2011.

3. V.Jacobson Networking named content / V.Jacobson, D.K.Smetters, J.D.Thornton, M.F.Plass, N.Briggs, Communications of the ACM, 55: 117-124, 2012.

4. D.Perino A Reality check for content centric networking / D.Perino, M.Varvello, ICN’11, August 19, Toronto, Ontario, Canada, 2011.