كيف يؤثر استخدام ال CDN فى الأداء وسرعة الوصول للمحتوى المطلوب ؟!

استخدامات CDN

Mahmoud Ezz

0 111 8 دقائق

ستجد فى هذا المقال

كيف يؤثر استخدام ال CDN فى الأداء وسرعة الوصول للمحتوى المطلوب ؟!

أحد أهم مزايا شبكة توزيع المحتوى (CDN) هو قدرتها على تقديم المحتوى بسرعة وكفاءة. يمكن تقسيم تحسينات أداء CDN إلى ثلاثة فئات. استكشف دليل شبكة توزيع المحتوى.

كيف تحسّن شبكة توزيع المحتوى (CDN) أوقات التحميل؟

تقدّم شبكة توزيع المحتوى (CDN) فوائد كبيرة لشبكة الإنترنت بأكملها. يستخدم معظم شركات التكنولوجيا، بما في ذلك شركات مثل Google وApple وMicrosoft، شبكات توزيع المحتوى لتقليل تأخير التحميل في محتوى صفحات الويب.

عادةً ما تضع شبكة توزيع المحتوى خوادم في نقاط التبادل بين شبكات مختلفة. تعد هذه النقاط (IXPs) هي المواقع الرئيسية حيث تتصل مزوّدات الإنترنت المختلفة ببعضها البعض لتوفير إمكانية الوصول إلى الموارد على شبكاتهم المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، تضع شبكة توزيع المحتوى خوادم في مراكز بيانات في مواقع مختلفة حول العالم في مناطق ذات حركة مرور كثيفة ومواقع استراتيجية لتمكين تحريك حركة المرور بأسرع وقت ممكن.

تمتاز شبكة توزيع المحتوى بقدرتها على تقديم المحتوى بسرعة وكفاءة. يمكن تقسيم تحسينات أداء CDN إلى ثلاث فئات:

تقليل المسافة – تقليل المسافة الفعلية بين العميل والبيانات المطلوبة.
تحسينات الأجهزة/البرمجيات – تحسين أداء البنية التحتية للخادم، مثل باستخدام أقراص صلبة من الحالة الصلبة وتحسين توازن الحمل.
تقليل نقل البيانات – استخدام تقنيات لتقليل حجم الملفات حتى تتم عمليات تحميل الصفحة الأولى بسرعة.

لفهم فوائد استخدام شبكة توزيع المحتوى، دعنا نستكشف كيف يبدو نقل البيانات بين العميل والخادم بشكل عادي بدون وجود شبكة توزيع المحتوى.

الفارق في أوقات التحميل بين استخدام شبكة توزيع المحتوى (CDN) وعدم استخدامها

فيما يخص الفارق في أوقات التحميل بين استخدام شبكة توزيع المحتوى (CDN) وعدم استخدامها، دعونا نتخيل أن شخصًا ما في نيويورك يحتاج إلى الوصول إلى موقع على الويب مستضاف على خادم في سنغافورة. الفارق الجغرافي بين هذه المواقع كبير، حيث تبلغ المسافة الفعلية حوالي 9,520 ميل.

بدون استخدام شبكة توزيع المحتوى (CDN)، فإن البيانات ستضطر للسفر عبر هذه المسافة الطويلة بين نيويورك وسنغافورة لتصل إلى المستخدم. هذا يمكن أن يتسبب في تأخير كبير في تحميل الصفحة نظراً للوقت اللازم لانتقال البيانات عبر هذه المسافة الكبيرة.

على الجانب الآخر، عند استخدام شبكة توزيع المحتوى (CDN)، يتم تقديم نسخ من المحتوى على خوادم موزعة في مناطق مختلفة من العالم، بما في ذلك نيويورك وسنغافورة. عندما يحاول المستخدم في نيويورك الوصول إلى الموقع، سيتم تحميل المحتوى من خادم قريب منه جغرافيًا مما يقلل بشكل كبير من وقت انتظار تحميل الصفحة.

باختصار، استخدام شبكة توزيع المحتوى يمكن أن يقلل بشكل كبير من أوقات التحميل عندما تكون هناك فجوة جغرافية كبيرة بين المستخدم وموقع استضافة البيانات.

إذا كان الخادم الذي يستضيف محتوى موقع الويب (الخادم الأصلي) موجودًا في سنغافورة، فإن كل طلب لكل عنصر صفحة ويب يجب أن يسافر من نيويورك إلى سنغافورة ويعود مرة أخرى. تشبه هذه العملية الطيران الدولي مع العديد من التوصيلات على طول الطريق، حيث يجب أن يسافر كل طلب من خلال سلسلة من الموجهات على مدى الرحلة البعيدة من نقطة أ إلى نقطة ب.

إذا كنت ترغب في رؤية مثال حقيقي على عدد الاتصالات المختلفة (النقاط) التي يحتاج جهاز الكمبيوتر الخاص بك للوصول إلى خدمة ويب معينة من موقعك الحالي، جرب استخدام أداة Traceroute على جهاز كمبيوتر سطح المكتب الخاص بك.

ماذا حدث ؟!

بسبب أن الطلب من نيويورك إلى سنغافورة يحتاج إلى المرور عبر كل مواقع الموجهات على طول الطريق، يتم زيادة كمية الوقت (التأخير) من خلال المسافة الكلية والوقت الذي يستغرقه كل موجه لمعالجة الطلب. بمجرد أن يقوم الخادم الأصلي بمعالجة الطلب والرد على العميل الذي يقدم الطلب، يرسل المعلومات بعد ذلك عبر سلسلة مماثلة من الموجهات قبل أن يعود إلى نيويورك. يُشار إلى قياس هذه الرحلة الكاملة باسم RTT لـ “وقت الرحلة الذهاب والإياب” في مجال الاتصالات. دعنا، مؤقتًا، نتجاهل عرض النطاق الترددي المتاح واحتمال ازدحام الشبكة، ولنلق نظرة على مثال لعوامل التأخير.

من أجل التوضيح، دعنا نفترض:

يستغرق 250 مللي ثانية للطلب للذهاب من نيويورك إلى سنغافورة.
إنشاء اتصال TCP/IP سيضيف 3 حالات من تأخير 250 مللي ثانية.
تتطلب صفحة الويب 5 عناصر فريدة تتألف من صور وملفات JavaScript والصفحة نفسها.

دعونا نرى تقريبًا كم سيستغرق تحميل هذه الصفحة:

750 مللي ثانية: يتم إنشاء اتصال TCP/IP بين العميل في نيويورك والخادم الأصلي في سنغافورة.
250 مللي ثانية: يسافر طلب HTTP للصفحة من نيويورك إلى سنغافورة.
250 مللي ثانية: يتلقى الطالب في نيويورك ردًا من الخادم الأصلي في سنغافورة برمز الحالة 200 والصفحة بما في ذلك جميع العناصر الإضافية اللازمة.
250 مللي ثانية: يتم طلب كل من الـ 5 عناصر من قبل العميل في نيويورك.
1500 مللي ثانية: تتم تسليم الخمسة عناصر بشكل غير متزامن إلى العميل من الخادم الأصلي في سنغافورة.

في هذا المثال البسيط، الوقت الكلي للعبور لهذه الصفحة للتحميل حوالي 3000 مللي ثانية.

كما يمكنك أن ترى، في كل مرة يتم فيها إرسال طلب واستقبال رد، يتم عبور المسار بأكمله بين العميل في نيويورك والموقع الأصلي في سنغافورة. كما تزداد المواقع الإلكترونية حجمًا وتتطلب عددًا أكبر من العناصر، يستمر التأخير بين النقطة أ والنقطة ب في الزيادة.

لنعيد زيارة مثال المحتوى المستضاف في سنغافورة ويتم تقديمه لعميل ويب في نيويورك، ولكن هذه المرة يستخدم موقع سنغافورة شبكة توزيع محتوى (CDN) مع خادم في أتلانتا يحتوي على نسخة مخزنة من الموقع الثابت:

يستغرق 50 مللي ثانية للطلب للسفر من نيويورك إلى أتلانتا.
سيضيف إنشاء اتصال TCP/IP 3 حالات من تأخير 50 مللي ثانية.
تتطلب الصفحة 5 عناصر فريدة تتألف من صور وملفات JavaScript والصفحة نفسها.
لنرى تقريبًا كم سيستغرق هذا الموقع للتحميل باستخدام شبكة توزيع المحتوى:

150 مللي ثانية: يتم إنشاء اتصال TCP/IP بين العميل في نيويورك وخادم الحافة في أتلانتا.
50 مللي ثانية: يسافر طلب GET HTTP للصفحة من العميل إلى خادم الحافة.
50 مللي ثانية: يتلقى العميل ردًا من ذاكرة التخزين المؤقت لخادم الحافة مع الصفحة بما في ذلك قائمة بجميع العناصر الإضافية المطلوبة بعد الآن.
50 مللي ثانية: يتم طلب كل من الـ 5 عناصر من قبل العميل.
800 مللي ثانية: يتم تسليم الخمسة عناصر بشكل غير متزامن إلى العميل من خادم الحافة.
الوقت الكلي للعبور لهذه الصفحة للتحميل حوالي 1100 مللي ثانية.

في هذا المثال، يؤدي تقليل المسافة بين العميل والمحتوى إلى تحسين بمقدار 1900 مللي ثانية في التأخير للمحتوى الثابت، مما يمثل تحسينًا يقارب 2 ثانية في وقت التحميل.

من خلال تقليل المسافة الكلية التي يجب أن يعبرها جميع حركة المرور الضرورية، يوفر كل مستخدم للموقع مقدارًا من وقت التحميل. نظرًا لأن المستخدمين يبدأون في مغادرة الموقع (الارتداد) بسرعة كبيرة كلما زادت أوقات الانتظار، فإن هذا التحسين يمثل تجربة مستخدم أفضل وزمنًا أطول للمستخدم على الصفحة.

كيف يعمل ال CDN وطريقته فى تحميل المحتوى

كيف تحمّل شبكة توزيع المحتوى (CDN) المحتوى؟ ما هو التخزين المؤقت؟
كما ذُكر سابقًا، عندما يُطلب ملف من خادم المصدر، عادةً ما يحتاج الطلب إلى الانتقال إلى تلك الخادم والعودة مرة أخرى. تُحسِّن شبكة توزيع المحتوى (CDN) التأخير من خلال سحب ملفات المحتوى الثابتة من خادم المصدر إلى شبكة CDN الموزَّعة في عملية تُعرف بالتخزين المؤقت. تحتوي بعض شبكات CDN على ميزات متقدمة تسمح بالتخزين المؤقت الانتقائي للمحتوى الديناميكي أيضًا. بمجرد تخزين البيانات، تقدم شبكة CDN المحتوى للعميل من أقرب مركز بيانات CDN.

بعد إجراء مصافحة TCP، يقوم جهاز العميل بإرسال طلب HTTP إلى شبكة CDN. إذا لم يتم تخزين المحتوى بعد، سيقوم CDN أولاً بتنزيل المحتوى من المصدر عن طريق إجراء طلب إضافي بين خادم المصدر وخادم الحافة في CDN.

هنا هي الخطوات الأربعة خلال عملية تخزين معتادة لشبكة CDN:

عندما يُطلب المستخدم صفحة ويب، يتم توجيه طلب المستخدم إلى أقرب خادم حافة لدى CDN.
يقوم خادم الحافة بعد ذلك بإرسال طلب إلى خادم المصدر للحصول على المحتوى الذي طلبه المستخدم.
يرد المصدر على طلب خادم الحافة.
وأخيرًا، يرد خادم الحافة على العميل.

قيمة الاقتراب من العميل لشبكة توزيع المحتوى (CDN) تحدث بعد أن تم إجراء الطلب الأول إلى خادم المصدر بالفعل. بمجرد أن يتم تخزين البيانات من خادم المصدر على شبكة CDN، يحتاج كل طلب لاحق من العميل فقط أن يذهب بقدر أقصى إلى أقرب خادم حافة. وهذا يعني أنه إذا كان أقرب خادم حافة أقرب من خادم المصدر، يمكن تقليل التأخير ويمكن تقديم المحتوى بسرعة أكبر.

من المهم أن نضع في اعتبارنا أن كمية الوقت المطلوبة لتحميل الأصول ومعالجة الطلبات والاستجابات لم يتم تضمينها حتى الآن؛ حتى الآن تم حساب الوقت اللازم لنقل المعلومات بين هاتين الموقعين فقط. من العوامل الأخرى المهمة للتأخير التي سنكون بصدد استكشافها تشمل تقليل البيانات، وسرعة القرص الصلب، وازدحام الشبكة.

كيف يقوم CDN بتسريع الوصول ؟

كيف تقلل شبكة توزيع المحتوى (CDN) من حجم الملفات لزيادة السرعة؟
من أجل تحسين أوقات تحميل الصفحة، تقوم شبكات CDN بتقليل مجموع كميات نقل البيانات بين خوادم التخزين المؤقت لديها والعميل. يتم تقليل كل من التأخير وعرض النطاق الترددي المطلوب عندما يقل المجموع الكلي لكمية البيانات المنقولة. النتيجة هي تحميل صفحات أسرع وتكاليف عرض نطاق ترددي أقل. يدخل في هذا التقليل عنصران رئيسيان:

تصغير الحجم (Minification) – هو عملية تقليل حجم كتل الشيفرة عن طريق إزالة جميع العناصر التي تساعد البشر على فهم ما يحدث. بينما يحتاج المهندس إلى تقسيم الأفكار إلى أسماء متغيرة منطقية، ومسافات وتعليقات لجعل كتل الشيفرة قابلة للقراءة والصيانة، يمكن للحاسوب تشغيل الشيفرة بنجاح بعد إزالة تلك الأحرف.

الآن بعد أن تم تقليص مقتطف الشيفرة من ثمانية أسطر إلى سطر واحد، تم تقليل حجم الملف بشكل عام أيضًا. هذا يعني أنه يستغرق وقتًا أقل لنقل الملف مما يقلل من التأخير ويساعد في تحميل المحتوى بشكل أسرع.

ضغط الملفات – ضغط الملفات هو عنصر أساسي في تقليل التأخير واستهلاك عرض النطاق الترددي المطلوب عند نقل البيانات عبر الإنترنت. GZip هو طريقة شائعة للضغط وتُعتبر ممارسة جيدة للاستخدام عند نقل صفحات الويب. العديد من موفري خدمات CDN يحتوون على GZip مفعلًا افتراضيًا. كم هي كبيرة التوفيرات من ضغط GZip؟ بشكل عام، يتم تقليل حجم الملفات المضغوطة بنسبة تتراوح بين 50% إلى 70% من حجم الملف الأصلي.

كذلك

من حيث تحسينات عتاد شبكة توزيع المحتوى (CDN)، يأتي الفائدة الكبيرة من استخدام أقراص التخزين الصلبة الثابتة (SSD) بدلاً من أقراص الهارد ديسك التقليدية (HDD)؛ يمكن لأقراص الحالة الصلبة فتح الملفات بمعدل يصل إلى 30% أسرع من الهارد ديسك التقليدي وهي أكثر متانة وموثوقية.

شبيهة بجهاز تشغيل السجلات، يتكون الهارد ديسك التقليدي من قرص معدني دائري يدور بطبقة مغناطيسية تخزن البيانات. رأس القراءة/الكتابة على ذراع يصل إلى المعلومات عندما يدور القرص تحته. هذه العملية ميكانيكية وتتأثر بسرعة دوران القرص. مع ظهور أقراص التخزين الصلبة الثابتة، أصبح استخدام النموذج القديم من أقراص الهارد ديسك أقل شيوعًا، على الرغم من أنها ما زالت تنتج حتى اليوم وتتداول على نطاق واسع في العديد من أنظمة الكمبيوتر.

تعتبر أقراص التخزين الصلبة الثابتة (SSD) أيضًا شكلًا من أشكال التخزين المستمر، لكنها تعمل بشكل أكثر تشابهًا لأقراص الذاكرة USB أو بطاقات الذاكرة التي توجد عادة في أجهزة مثل الكاميرات الرقمية؛ لا توجد أجزاء متحركة. إذا كان الهارد ديسك العادي يدور وتم تحريك النظام، فقد يتخطى HDD، مما يؤدي إلى أخطاء قراءة/كتابة وإلى توقف محتمل. إحدى الفوائد الهامة الأخرى لأقراص التخزين الصلبة الثابتة (SSD) هي في الوصول إلى الملفات المجزأة. تعتبر تجزئة الملف هي حالة يكون فيها أجزاء من ملف في مواقع مختلفة عبر القرص، مما يؤدي إلى وصول أبطأ لأقراص الهارد ديسك. نظرًا لأن SSD يمكنه الوصول إلى مواقع الذاكرة غير المتجاورة بكفاءة، فإن تجزئة ليست تهديدًا للأداء.

والى هنا صديقى او صديقتى الأعزاء نكون قد أتممنا المهمة بنجاح ✌

لاتنسى اخوانك فى فلسطين من دعائك

مع تحيات فريق #Ezznology

تجد مايهمك على 👈#متجرنا

ويمكنك ان تكون عضواً من عائلتنا بالانضمام الى جروب التليجرام من👈هنا

او جروب الفيس بوك من👈هنا

وللإشتراك فى نشرتنا الإخبارية على اخبار جوجل اضغط هنا✌👇

او قم بمسح الكود

0 111 8 دقائق

اظهر المزيد

كيف يؤثر استخدام ال CDN فى الأداء وسرعة الوصول للمحتوى المطلوب ؟!