CDN là gì? Các kiến thức cần biết về CDN

CND (Content Delivery Network) là gì? Các kiến thức về CDN quan trọng như thế nào đối với developers? Hãy cùng 200Lab khám phá bài viết về CDN dưới đây nhé!

1. CDN (Content Delivery Network) là gì?

• CDN là mạng lưới máy chủ lưu trữ bản sao của các nội dung tĩnh bên trong website và phân phối đến các máy chủ PoP (Points of Presence).
• Thông qua CDN, bản sao nội dung trên server gần nhất sẽ được trả về cho người dùng khi họ truy cập website.

2. Điểm khác nhau giữa website sử dụng và không sử dụng CDN

Đối với website không sử dụng CDN thì request từ người dùng thẳng đến máy chủ chứa website để truy cập:

• Dữ liệu sẽ lưu trữ tại một máy chủ trung tâm => thời gian tải phụ thuộc vào hiệu suất của máy chủ trung tâm.
• Nguy cơ tắc nghẽn khi có lượng truy cập lớn tại một thời điểm.
• Khả năng xử lý lưu lượng truy cập và thời gian phản hồi chậm hơn khi người dùng từ xa truy cập vào.

Đối với website sử dụng CDN:

• Giảm thiểu nguy cơ tắc nghẽn, khi có đồng thời lượng truy cập lớn nhờ khả năng xử lý của hệ thống mạng lưới CDN.
• Thời gian tải trang nhanh, vì dữ liệu được phân phối từ server gần nhất với người dùng => tăng trải nghiệm người dùng.
• Với nhiều điểm phân phối dữ liệu trong mạng lưới CDN, website sẽ ít khi gặp sự cố.

3. Khi nào nên dùng CDN

Bạn chỉ nên gắn CDN cho website, và CDN chỉ thật sự mang lại lợi ích khi:

• Server website đặt cách xa người dùng.
• Có nhiều lượt truy cập đồng thời từ nhiều quốc gia khác nhau.
• Lượng truy cập đồng thời lớn, tốn nhiều băng thông.
• Sử dụng kỹ thuật Load Balancing FailOver.

Vì sao ở đoạn trên mình lại nói chỉ thật sự mang lại lợi ích đối với những điều kiện trên. Bởi vì, trong nhiều trường hợp việc gắn CDN còn khiến cho website của bạn chậm hơn.

Điển hình rằng dự án của bạn xây dựng lên phục vụ cho người Việt Nam nhưng CDN bạn gắn không có PoP tại Việt Nam thì người dùng sẽ truy cập ở các PoP khác xa hơn so với server gốc hiện tại nên sẽ chậm hơn.

4. Ưu nhược điểm của CDN

4.1 Ưu điểm

• Nâng cao trải nghiệm người dùng, thuận lợi cho SEO: CDN giúp tối ưu hóa băng thông, đẩy nhanh tốc độ truy cập, mang lại trải nghiệm tốt nhất cho người dùng và cải thiện thứ hạng SEO.
• Tiết kiệm chi phí: CDN giúp giảm tải băng thông và dung lượng lưu trữ cho server gốc, tiết kiệm chi phí so với việc mua thêm băng thông ở host, cho phép mở rộng phạm vi tiếp cận toàn cầu và tăng độ tin cậy của website.
• Bảo mật cao: CDN bảo vệ website khỏi các cuộc tấn công DDoS nhờ kiến trúc phân tán và Firewall, đồng thời ẩn IP thật của server gốc, ngăn chặn việc tìm kiếm ra IP của bạn.

4.2 Nhược điểm

Việc tải trang như “con dao hai lưỡi” khi bạn gắn CDN cho website. Vì nếu như CDN không có PoP đặt gần vị trí của người dùng thì tốc độ truy cập website của bạn tại đó sẽ chậm hơn so với bình thường.

5. CDN hoạt động như thế nào

CDN hoạt động bằng việc thiết lập các PoP hoặc nhóm máy chủ CDN ở nhiều vị trí khác nhau. Thông thường, CDN hoạt động dựa trên các nguyên tắc chính: lưu bộ nhớ đệm, tăng tốc động và tính toán logic biên.

5.1 Lưu bộ nhớ đệm:

Lưu bộ nhớ đệm là quá trình lưu trữ nhiều bản sao của dữ liệu nhất định, giúp việc truy cập dữ liệu nhanh hơn. Quá trình lưu bộ nhớ đệm diễn ra như sau:

• Người dùng truy cập website và gửi yêu cầu đầu tiên, nếu đó là nội dung tĩnh.
• Request được truyền đến server gốc, sau đó server gốc sẽ gửi phản hồi đến người dùng, đồng thời gửi bản sao đến PoP của CDN gần nhất với nơi người dùng đang truy cập.
• Bản sao trong bộ nhớ đệm sẽ được hệ thống Pop tự động lưu trữ.
• Vào lần truy cập kế tiếp, khi có một người dùng nào đó truy cập cùng vị trí và gửi request giống vậy, server lưu bộ nhớ đệm trực tiếp gửi phản hồi, giảm thời gian truy cập.

5.2 Quá trình tăng tốc động

Tăng tốc động là quá trình làm giảm thời gian phản hồi của server, bằng cách CDN can thiệp trung gian vào yêu cầu nội dung động của website giữa server gốc và máy của người dùng:

• Giảm độ trễ mạng: Khi người dùng gửi request đến máy chủ gốc qua Internet, yêu cầu có thể bị chậm lại do độ trễ mạng.
• CDN giúp tăng tốc bằng cách sử dụng các máy chủ gần người dùng hơn, nhờ vậy mà yêu cầu được truyền đến máy chủ gốc nhanh và tin cậy hơn.

Các tính năng của CDN hỗ trợ như:

• CDN sử dụng các thuật toán để tìm đường truyền nhanh nhất cho yêu cầu.
• CDN có các máy chủ đặt gần vị trí của máy chủ gốc, giảm thời gian truyền tải dữ liệu.
• CDN tối ưu hóa và giảm kích thước của yêu cầu từ máy người dùng, giúp truyền tải nhanh hơn.

5.3 Tính toán logic biên

Doanh nghiệp có thể tự lập trình để máy chủ CDN thực hiện phép tính logic, giúp đơn giản quá trình kết nối và truyền tải thông tin giữa server và máy của người dùng. Server có thể đảm nhiệm nhiệm vụ như:

• CDN có thể kiểm tra, sửa đổi hành vi lưu vào bộ nhớ đệm và yêu cầu của khách hàng.
• Xác nhận và giải quyết các request không chính đáng và tối ưu hóa trước khi gửi phản hồi.

Hoạt động phân phối logic ứng dụng giữa các server và biên giúp giảm thiểu yêu cầu tính toán của server gốc, đồng thời giúp cải thiện hiệu suất website.

6. Những nội dung CDN phân phối qua Internet

CDN có khả năng phân phối hai loại nội dung chính: nội dung tĩnh và nội dung động:

6.1 Nội dung tĩnh

• Nội dung tĩnh là dữ liệu website không thể thay đổi, dù là đối tượng người dùng nào. Ví dụ, tất cả người dùng sẽ thấy cùng một phông chữ của tiêu đề trang, biểu tượng, và hình ảnh trên website.
• Dữ liệu này không cần sửa đổi thường xuyên, phù hợp để lưu trữ trên CDN (images, video, CSS, JavaScript,...).

6.2 Nội dung động

• Nội dụng động là những dữ liệu thay đổi dựa theo tương tác của người dùng. Nguồn cung cấp thông tin trên mạng xã hội, đoạn chat, trạng thái đăng nhập, hoặc báo cáo thời tiết là các ví dụ về nội dung động.
• Trên cùng website những nội dung khác nhau giữa các người dùng. Dữ liệu này có thể được thay đổi dựa vào vị trí, thời gian hoặc những tùy chọn cá nhân của người dùng.

7. Một vài hình thức CDN cơ bản

7.1 Pull HTTP/Static

• Sau khi khai báo tên miền hoặc IP máy chủ, các PoP CDN sẽ tự động lưu bản sao nội dung tĩnh (hình ảnh, CSS, JS, video,...).
• Bạn có thể truy cập các tập tin ngay qua đường dẫn CDN hoặc tên miền riêng của CDN.

7.2 POST/PUSH/PUT/Storage CDN

• Bạn sẽ tải trực tiếp các nội dung cần phân phối qua CDN lên server thông qua giao thức phổ biến như HTTP hay FTP. Hình thức này giúp tiết kiệm không gian lưu trữ trên server gốc.

7.3 Streaming CDN

• Phương thức này giúp CDN phân phối nội dung phát live trực tuyến (streaming) từ máy chủ đến người dùng, tiết kiệm băng thông.

8. Những yếu tố bạn cần xem xét khi chọn CDN

Đây là những yếu tố bạn cần phải xem xét, bên cạnh vấn đề về ngân sách, chi phí, những tính năng cơ bản khi lựa chọn CDN:

• Chức năng Push/pull.
• Shield gốc.
• Ghi log (logging).
• Kiểm soát bộ nhớ (cache control).
• Khả năng tùy biến.
• Bảo vệ bằng DDoS.
• Hỗ trợ HTTP/2.
• Lọc khu vực (geo filtering).

9. Những CDN miễn phí hiện nay

Dưới đây là CDN miễn phí hiện tại developer hay sử dụng, bạn có thể tham khảo dịch vụ của những nhà cung cấp như:

9.1 Cloudflare

Cloudflare là một trong những giải pháp hiện đại nhất để tăng tốc website và tăng cường bảo mật với những tính năng có trong gói free như:

• CDN cân bằng tải trên toàn cầu.
• Bộ nhớ đệm nội dung, bộ nhớ đệm xóa tức thì.
• Loading Javascript bất đồng bộ (Rocket Loader).
• IPV6.
• HTTP / 2 & HTTP / 3.
• WebSockets.
• Khôi phục API.
• Chống DDoS cơ bản.
• TLS 1.2, 1.3.
• Chứng chỉ do Cloudflare cấp.
• Rewrite HTTPS.
• Chống spam comment , bảo vệ content cóp nhặt.
• DNSSEC.
• Thông tin chi tiết về hoạt động và các mối đe dọa.
• Quy tắc trang (page).

9.2 Cloudfront

• CloudFront giúp phân phối nội dung toàn cầu với hiệu suất cao, bảo mật và tốc độ truyền tải nhanh, độ trễ thấp.

10. Kết luận

Hy vọng qua bài viết trên sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về CDN (Content Delivery Network), lợi ích của việc sử dụng CDN, một vài lưu ý khi bạn lựa chọn CDN cho dự án.

Mời bạn đọc thêm những bài viết khác liên quan đến chủ đề lập trình tại 200Lab nhé:

• SDLC là gì? Các mô hình Software Development Life Cycle phổ biến
• NodeJS là gì? Tại sao NodeJS lại phổ biến
• ArgoCD là gì? Những điều bạn cần biết về ArgoCD
• AWS là gì? Top những service AWS được dùng nhiều nhất
• Load Balancer: Chìa khoá cho hiệu suất và độ tin cậy