CDNs – Introdução

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CDNs – Introdução

  1. 1. 01.00 – CDNs – Introdução Redes de Distribuição de Conteúdos RDC/ISEL-DEETC-SRT
  2. 2. Introdução • A Web surgiu enquanto forma de partilha de conteúdos e serviços • Aumento de utilizadores e conteúdos, aumenta a necessidade de largura de banda necessária • A maioria dos Web sites não consegue lidar com esta necessidade • As Content Delivery Networks, surgiram para suprimir estas limitações – oferecem uma infra-estrutura e mecanismos para se poder escalar RDC/ISEL-DEETC-SRT
  3. 3. Aplicações • Instituições académicas • Empresas de publicidade • Datacenters • ISPs • Lojas de música online • Operadores de telemóveis • Fabricantes de equipamento electrónico RDC/ISEL-DEETC-SRT
  4. 4. Índice • Fundamentos das CDNs – Estado da arte – Técnicas de replicação – Gestão e entrega dos conteúdos – Técnicas de caching – Mecanismos de redireccionamento de pedidos • Modelação e Performance de CDNs • Aplicações e Plataformas Avançadas das CDNs – CDNs dinâmicas – Streaming cooperativo – Serviços de vídeo em CDNs – Disseminação de Informação em CDNs móveis – Internetworking de CDNs RDC/ISEL-DEETC-SRT
  5. 5. 01.01 – CDNs – Fundamentos Redes de Distribuição de Conteúdos RDC/ISEL-DEETC-SRT
  6. 6. Introdução • Existe um constante desafio em desenvolver formas mais eficientes de entregar conteúdos aos utilizadores • Situações de pico são criticas, por exemplo em alturas de incidentes mundiais – Os picos são conhecidos como flash crowds, ou efeito Slashdot • Geração de um “hotspot” num determinado instante, devido à relevância do conteúdo Uma Content Delivery Network, é uma colecção de elementos de rede, cooperantes entre si, existentes na Internet, onde o conteúdo é replicado em múltiplos servidores, de forma a permitir uma entrega eficaz e transparente do conteúdo aos utilizadores. RDC/ISEL-DEETC-SRT
  7. 7. Introdução (2) • As CDNs são uma forma de contornar as limitações de QoS que os utilizadores podem “sentir”. • Fornecem serviços que melhoram a performance da rede, maximizando a largura de banda, acessibilidade e fiabilidade do conteúdo (através da replicação de dados). RDC/ISEL-DEETC-SRT
  8. 8. Funcionalidades • Serviços de redireccionamento de pedidos e entrega de conteúdos – Permite direccionar o pedido ao cache server mais próximo, usando mecanismos para ultrapassar a congestão • Outsourcing de conteúdos e serviços de distribuição – Replica e/ou faz cache do conteúdo a partir da origem para servidores Web distribuídos • Serviços de negociação de conteúdos – Para satisfazer a necessidade de um utilizador individual (ou grupo de utilizadores) • Serviços de gestão – Para gerir os componentes de rede, efectuar o accounting e monitorizar e criar relatórios da utilização do conteúdo As CDNs estão em constante evolução, novos serviços/utilizações são adicionados todos os dias. RDC/ISEL-DEETC-SRT
  9. 9. Modelo de uma CDN RDC/ISEL-DEETC-SRT
  10. 10. Terminologia • Entrega do conteúdo – refere-se à acção de servir o conteúdo aos pedidos vindos dos utilizadores • Conteúdo – é o conjunto de recursos em formato digital que contêm duas partes – Dados codificados – dados estáticos, dinâmicos e contínuos – Metadata – descrição do conteúdo, permite a identificação, descoberta e gestão dos dados multimédia • As CDNs podem ser vistas como uma nova camada do modelo OSI – Fornece serviços de rede baseando-se em protocolos da camada de aplicação, tais como o HTTP ou o RTSP/RTP. • As 3 principais entidades numa CDN são: – Produtor/Fornecedor de conteúdos – Fornecedor da CDN – Utilizador final • Edge/Surrogate server – servidor da CDN que replica ou faz cache dos conteúdos • Web cluster – conjunto de servidores de edge RDC/ISEL-DEETC-SRT
  11. 11. Componentes RDC/ISEL-DEETC-SRT
  12. 12. Conteúdos/serviços fornecidos por uma CDN RDC/ISEL-DEETC-SRT
  13. 13. Evolução • Inicialmente tentou-se modificar a arquitectura da Web melhorando no hardware do servidor Web – aumentando o número de processadores, memória, espaço em disco, etc… – Leva a que num ponto no tempo tenhamos de andar a trocar de servidores Web constantemente • Caching Proxies, introduzidos pelos ISPs para benificar utilizadores com larguras de banda reduzidas – De alguma forma o pedido do utilizador tem de ir parar às webcaches, que já contêm os dados armazenados e não precisam assim de os ir buscar ao servidor de origem – Hierarquia de Caching Proxies (locais, regionais, internacionais) • Server farms – conjuntos de servidores com o mesmo conteúdo, que atendem os pedidos dos clientes – Usa-se um L4-L7 switch para redireccionar os pedidos dos clientes (baseando-se no URL, tipo de conteúdo, utlizador, etc.) • O 9/11 foi um impulsionador nesta área, começaram nesta altura a surgir RFCs do IETF, bem como outras organizações que tentam normalizar as redes de distribuição de conteúdos: – Broadband Services Forum – ICAP Forum – Internet Streaming Media Alliance • A maioria das CDNs são proprietárias e privadas – operadas por empresas RDC/ISEL-DEETC-SRT
  14. 14. Evolução (2) RDC/ISEL-DEETC-SRT
  15. 15. Sistemas relacionados • Vários sistemas partilham funcionalidades com as CDNs: – Data grids • Ambiente de computação intensiva, usado para manipulação de grandes quantidades de dados • Funcionalidades básicas: – Mecanismo de alta performance para transferência de dados – Mecanismo escalável de recoberta e gestão de réplicas – Distributed databases • Colecção de dados distribuída em por diferentes locais físicos, ligados por uma rede de dados – Redes Peer-2-Peer • Desenhadas para partilha de recursos entre computadores sem a existência de uma autoridade centralizada • Tarefas distribuidas RDC/ISEL-DEETC-SRT
  16. 16. Sistemas relacionados – Comparação RDC/ISEL-DEETC-SRT
  17. 17. Estado da arte – CDNs comerciais • Akamai – Formada a partir de um grupo do MIT, dedicada a resolver o problema das flash crowds – Cria múltiplas caches a partir do servidor de origem, o número de réplicas aumenta automaticamente em alturas de maior afluência – Redirecciona os clientes para o servidor mais próximo através de servidores de DNS especializados – Calcula o servidor mais próximo a partir do BGP, cruzando esta informação com “traceroutes” – Fornece conteúdo sobre HTTP ou HTTPS – Suporta streaming multimédia • Edgestream – Vocacionada para streaming – Aplicações embebidas – Baseada em módulos cliente-servidor • Do lado do clientes o módulo é integrado com o Windows Media Player ou Real Player • Limelight – Usa mecanismos baseados em DNS e BGP tal como a Akamai • Mirror Image – Usa o DNS para redireccionar para um servidor mais próximo, se esse servidor não tiver o conteúdo o cliente é redireccionado (através de HTTP) para o servidor original. RDC/ISEL-DEETC-SRT
  18. 18. Estado da arte – CDNs Académicas • Uso de P2P generalizado em CDNs académicas • Lida facilmente com picos e falhas de nós • CoDeeN – Sistema de proxies P2P – garante a premissa de que a performance é melhor assim do que na maioria dos sites – Rede de proxies abertos – O cliente acede a um dos proxies que caso não tenha os dados tenta obtê-los a partir de outros proxies, em ultima instância do servidor original • Coral – O objectivo é efectuar mirrors de sites web – Para um utilizador usar a CoralCDN, basta adicionar “.nyud.net:8090” ao link para um site que se imagine que tenha bastante tráfego – Um cliente ao fazer isto é redireccionado para a webcache mais próxima • Usa proxies HTTP • DNS especializado RDC/ISEL-DEETC-SRT
  19. 19. Futurologia • Conteúdo Dinâmico – Criação de técnicas para replicar as formas de criação do conteúdo dinâmico – Alguns fornecedores de CDNs comerciais já o fazem • Web services – Replicação de web services • CDN adaptativa para streaming multimédia • CDN dinâmica para redes móveis • Internetworking de CDNs RDC/ISEL-DEETC-SRT

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