شبکه های تحویل محتوی: میزان پیشرفت، بینش ها و ضرورت ها Content Delivery Networks: State of the Art, Insights, and Imperatives
- نوع فایل : کتاب
- زبان : فارسی
- ناشر : اسپرینگر Springer
- چاپ و سال / کشور: 2014
توضیحات
چاپ شده در مجله شبکه های تحویل محتوا – Content Delivery Networks
رشته های مرتبط مهندسی کامپیوتر و فناوری اطلاعات، مهندسی نرم افزار، اینترنت و شبکه های گسترده و شبکه های کامپیوتری
۱-۱ مقدمه در طی دهه اخیر،کاربران شاهد رشد و بلوغ اینترنت بوده اند که منجربه رشد زیادی در ترافیک شبکه به دلیل پذیرش سریع دسترسی پهن باند،افزایش پیچیدگی سیستم وغنی سازی محتوی شده است.ماهیت در حال رشد و تکامل اینترنت موجب بروز و ظهور چالش های جدیدی در مدیریت و تحویل محتوی به کاربران شده است زیرا سرویس های وب ااغلب از ازدحام و تنگنا های ناشی از تقاضای زیاد تحمیل شده بر روی سرویس های آن ها رنج میبرند. این افزایش ناگهانی در درخواست های محتوی وب (که درحادثه ۱۱ سپتامبر به وقوع پیوست)، موسوم به ازدحام ناگهانی(۱۴) یا اثرات اسلش دات(نقطه اسلش) می باشد. این می تواند کاربار سنگینی را بر روی سرور های وب ایجادکند و در نتیجه یک هات اسپات یا نقطه داغ می تواند ایجادشود. رفع این تقاضا های غیر منتظره فشار زیادی را بر روی یک سرور وب ایچاد کرده و در نهایت سرور های وب به طور کلی تحت افزایش معنی داری در ترافیک قرار گرفته و وب سایت حاوی محتوی به طور موقت غیر قابل دسترس بوده است یک شبکه تحویل محتوی (CDN) (47-51-54-61-63) یک مجموعه مشارکتی از عناصر شبکه در اینترنت است که در آن محتوی درچندین سرور وب برای تحویل شفاف و موثر محتوی به کاربران نهایی تکرار می شود. مشارکت و همکاری میان اجزای CDN می تواند در گره ها در هر دو محیط های همگن و ناهمگن رخ دهد.CDN ها بر محدودیت های ذاتی اینترنت از حیث کیفیت ادراک شده خدمات در زمان دسترسی به محتوی وب اثر دارد آن ها سرویس هایی را ارایه می کنند که این سرویس ها موجب بهبود عملکرد شبکه با بیشینه سازی پهنای باند شده ودسترسی را بهبود می بخشند و از طریق تکرار محتوی موجب بهبود صحت می شوند.وظایف CDN شامل موارد زیراست – هدایت درخواست و سرویس های تحویل محتوی برای ارسال درخواست به نزدیک ترین سرور CDNمناسب با استفاده از مکانیسم هایی خاص جهت غلبه بر ازدحام ناگهانی یا اثرات اسلش دات(۱۱) – برون سپاری و خدمات توزیع برای تکرار و ذخیره محتوی ازسرور اصلی به سرور های وب توزیع شده – سرویس های مذاکره محتوی برای رفع نیاز های هر فرد و کاربر – سرویس های مدیریتی برای مدیریت اجزای شبکه برای مدیریت حسابداری، و پایش و گزارش بر روی مصرف محتوی حوزه های کاربردی اصلی CDN،سرویس های شبکه محتوی، شبکه های محتوی سازمانی و سرویس های حاشیه می باشند. ازآنجا که CDNیک زمینه تحقیق است، پیشرفت ها، روش ها و قابلیت های جدید به طور پیوسته معرفی می شوند. با این حال انتظار می رودکه اصول ارایه شده در فصل، برای مخاطبان مفید میباشد ۱-۲ مرور اجمالی شکل ۱ مدل CDN را نشان می دهد که در آن خوشه های سرور وب تکراری در کل دنیا در حاشیه شبکه قرار گرفته که کاربران به آن متصل می شوند. یک CDN محتوی را به کاربران نهایی به صورت به موقع و مطمئن ارایه می کند. محتوی یا به صورت تقاضا محور منتشرمی شودو یا از قبل با قرار دادن محتوی در سرور های وب توزیعی، تکرار می شوند.کاربر محتوی را از سرور وب تکراری دریافت می کند. از این روی کاربران نهایی ناخواسته با سرورCDN ارتباط برقرار کرده و فایل ها را سرور بازیابی می کنند. ۱-۲-۱ اصطلاحات در زمینه CDN ها، تحویل محتوی، فعالیت محتوی سرویس را بر اساس درخواست کاربر نهایی توصیف می کند.محتوی اشاره به منابع داده های محتوی دیجیتال داشته و متشکل از دوبخش است: رسانه های کد کذاری شده و داده های کلان(۵۳). محیط ها و رسانه های کدکذاری شده شامل داده های استاتیگ، دینامیک و پیوسته هستند ( مانند صوتی، تصویری، اسناد، تصاویرو صفحات وب).کلان داده ها یک توصیف محتویاست که امکان شناسایی، کشف و مدیریت داده های چند رسانه ای را داده و موجب تسهیل در تفسیر آن می شود. محتوی را می توان از منابع زنده بازیابی کرد: این می تواند به صورتداده های موقت یا دایم درون سیستم است.CDN می تواند به صورت یک لایه مجازی جدید بر روی مدل مرجع شبکه ارتباط سیستم های باز در نظر کرفته می شود(۳۲). این لایه سرویس های شبکه را وابسته به پرتوکل های لایه کاربرد به صورت پروتکل انتقال ابر متن یا پروتکل زمان واقعی فراهم می کند(۲۶).
رشته های مرتبط مهندسی کامپیوتر و فناوری اطلاعات، مهندسی نرم افزار، اینترنت و شبکه های گسترده و شبکه های کامپیوتری
۱-۱ مقدمه در طی دهه اخیر،کاربران شاهد رشد و بلوغ اینترنت بوده اند که منجربه رشد زیادی در ترافیک شبکه به دلیل پذیرش سریع دسترسی پهن باند،افزایش پیچیدگی سیستم وغنی سازی محتوی شده است.ماهیت در حال رشد و تکامل اینترنت موجب بروز و ظهور چالش های جدیدی در مدیریت و تحویل محتوی به کاربران شده است زیرا سرویس های وب ااغلب از ازدحام و تنگنا های ناشی از تقاضای زیاد تحمیل شده بر روی سرویس های آن ها رنج میبرند. این افزایش ناگهانی در درخواست های محتوی وب (که درحادثه ۱۱ سپتامبر به وقوع پیوست)، موسوم به ازدحام ناگهانی(۱۴) یا اثرات اسلش دات(نقطه اسلش) می باشد. این می تواند کاربار سنگینی را بر روی سرور های وب ایجادکند و در نتیجه یک هات اسپات یا نقطه داغ می تواند ایجادشود. رفع این تقاضا های غیر منتظره فشار زیادی را بر روی یک سرور وب ایچاد کرده و در نهایت سرور های وب به طور کلی تحت افزایش معنی داری در ترافیک قرار گرفته و وب سایت حاوی محتوی به طور موقت غیر قابل دسترس بوده است یک شبکه تحویل محتوی (CDN) (47-51-54-61-63) یک مجموعه مشارکتی از عناصر شبکه در اینترنت است که در آن محتوی درچندین سرور وب برای تحویل شفاف و موثر محتوی به کاربران نهایی تکرار می شود. مشارکت و همکاری میان اجزای CDN می تواند در گره ها در هر دو محیط های همگن و ناهمگن رخ دهد.CDN ها بر محدودیت های ذاتی اینترنت از حیث کیفیت ادراک شده خدمات در زمان دسترسی به محتوی وب اثر دارد آن ها سرویس هایی را ارایه می کنند که این سرویس ها موجب بهبود عملکرد شبکه با بیشینه سازی پهنای باند شده ودسترسی را بهبود می بخشند و از طریق تکرار محتوی موجب بهبود صحت می شوند.وظایف CDN شامل موارد زیراست – هدایت درخواست و سرویس های تحویل محتوی برای ارسال درخواست به نزدیک ترین سرور CDNمناسب با استفاده از مکانیسم هایی خاص جهت غلبه بر ازدحام ناگهانی یا اثرات اسلش دات(۱۱) – برون سپاری و خدمات توزیع برای تکرار و ذخیره محتوی ازسرور اصلی به سرور های وب توزیع شده – سرویس های مذاکره محتوی برای رفع نیاز های هر فرد و کاربر – سرویس های مدیریتی برای مدیریت اجزای شبکه برای مدیریت حسابداری، و پایش و گزارش بر روی مصرف محتوی حوزه های کاربردی اصلی CDN،سرویس های شبکه محتوی، شبکه های محتوی سازمانی و سرویس های حاشیه می باشند. ازآنجا که CDNیک زمینه تحقیق است، پیشرفت ها، روش ها و قابلیت های جدید به طور پیوسته معرفی می شوند. با این حال انتظار می رودکه اصول ارایه شده در فصل، برای مخاطبان مفید میباشد ۱-۲ مرور اجمالی شکل ۱ مدل CDN را نشان می دهد که در آن خوشه های سرور وب تکراری در کل دنیا در حاشیه شبکه قرار گرفته که کاربران به آن متصل می شوند. یک CDN محتوی را به کاربران نهایی به صورت به موقع و مطمئن ارایه می کند. محتوی یا به صورت تقاضا محور منتشرمی شودو یا از قبل با قرار دادن محتوی در سرور های وب توزیعی، تکرار می شوند.کاربر محتوی را از سرور وب تکراری دریافت می کند. از این روی کاربران نهایی ناخواسته با سرورCDN ارتباط برقرار کرده و فایل ها را سرور بازیابی می کنند. ۱-۲-۱ اصطلاحات در زمینه CDN ها، تحویل محتوی، فعالیت محتوی سرویس را بر اساس درخواست کاربر نهایی توصیف می کند.محتوی اشاره به منابع داده های محتوی دیجیتال داشته و متشکل از دوبخش است: رسانه های کد کذاری شده و داده های کلان(۵۳). محیط ها و رسانه های کدکذاری شده شامل داده های استاتیگ، دینامیک و پیوسته هستند ( مانند صوتی، تصویری، اسناد، تصاویرو صفحات وب).کلان داده ها یک توصیف محتویاست که امکان شناسایی، کشف و مدیریت داده های چند رسانه ای را داده و موجب تسهیل در تفسیر آن می شود. محتوی را می توان از منابع زنده بازیابی کرد: این می تواند به صورتداده های موقت یا دایم درون سیستم است.CDN می تواند به صورت یک لایه مجازی جدید بر روی مدل مرجع شبکه ارتباط سیستم های باز در نظر کرفته می شود(۳۲). این لایه سرویس های شبکه را وابسته به پرتوکل های لایه کاربرد به صورت پروتکل انتقال ابر متن یا پروتکل زمان واقعی فراهم می کند(۲۶).
Description
Over the last decades, users have witnessed the growth and maturity of the Internet which has caused enormous growth in network traffic, driven by the rapid acceptance of broadband access, the increases in systems complexity, and the content richness. The over-evolving nature of the Internet brings new challenges in managing and delivering content to users, since for example, popular Web services often suffer congestion and bottlenecks due to the large demands posed on their services. Such a sudden spike in Web content requests (e.g. the one occurred during the 9/11 incident in USA) is often termed as flash crowds [14] or SlashDot [11] effects. It may cause heavy workload on particular Web server(s), and as a result a “hotspot” [۱۴] can be generated. Coping with such unexpected demand causes significant strain on a Web server and eventually the Web servers are totally overwhelmed with the sudden increase in traffic, and the Web site holding the content becomes temporarily unavailable. A Content Delivery Network (CDN) [47, 51, 54, 61, 63] is a collaborative collection of network elements spanning the Internet, where content is replicated over several mirrored Web servers in order to perform transparent and effective delivery of content to the end users. Collaboration among distributed CDN components can occur over nodes in both homogeneous and heterogeneous environments. CDNs have evolved to overcome the inherent limitations of the Internet in terms of user perceived Quality of Service (QoS) when accessing Web content. They provide services that improve network performance by maximizing bandwidth, improving accessibility, and maintaining correctness through content replication. The typical functionalities of a CDN include: • Request redirection and content delivery services, to direct a request to the closest suitable CDN cache server using mechanisms to bypass congestion, thus overcoming flash crowds [14] or SlashDot [11] effects. • Content outsourcing and distribution services, to replicate and/or cache content from the origin server to distributed Web servers. • Content negotiation services, to meet specific needs of each individual user (or group of users). • Management services, to manage the network components, to handle accounting, and to monitor and report on content usage. The major application domains of CDNs are public content networking services, enterprise content networks, and edge services. As CDNs being a thriving research field, advances, solutions, and new capabilities are being introduced constantly. Therefore, in this chapter, we capture a “snapshot” of the state of the art at the time of writing this book. However, it can be expected that the core information and principles presented in this chapter will remain relevant and useful for the readers. The remainder of this chapter is structured as follows: we start with providing an overview of CDNs. Next we describe the background highlighting the evolution of CDNs and identify uniqueness of CDNs from other related distributed computing paradigms. In Sect. 1.4 we provide insights for CDNs. The state of the art in CDN landscape is presented in Sect. 1.5. Our visions about future technological evolutions in CDNs domain follows next, along with a research roadmap in Sect. 1.7 by exploring future research directions. Finally, Sect. 1.8 concludes the chapter.
