CDN

💡 웹사이트를 구성하는 수많은 리소스들이 있을 경우 어떻게 최적화할 수 있을까요? -> CDN!!!

CDN이란?

콘텐츠 전송 네트워크(Content Delivery Network)

데이터 사용량이 많은 애플리케이션의 웹 페이지 로드 속도를 높이고자 인터넷 콘텐츠를 전송하기 위한 지리적으로 분산된 상호 연결된 서버 집단

• 보통 웹 사이트를 로드할 때 서버에 HTTP 요청을 보내서 리소스를 가져옴
• CDN은 클라이언트와 서버 사이에 중간 서버를 두고, 사용자의 현재 지리적 위치에서 가장 가까운 서버에 리소스를 캐싱해놓고 이를 빠르게 가져오는 기법
  • 사용자가 원하는 데이터를 가진 서버가 멀리 있을 경우, 동영상 또는 웹 사이트 이미지와 같은 대용량 파일을 로드해오는데 시간이 오래 걸릴 수 있음
  • 하지만 CDN 서버를 활용하면, 웹 사이트의 콘텐츠를 지리적으로 사용자와 가까운 CDN 서버에 저장하여 컴퓨터에 빨리 도달할 수 있음

CDN 작동 원리

CDN을 사용하지 않은 경우

• 하나의 오리진 서버가 모든 클라이언트의 요청에 일일히 응답해야함
• 막대한 트래픽을 유발하고, 부하가 발생해 장애가 발생할 수 있음

CDN을 사용하는 경우

• CDN을 사용한 경우, 트래픽을 분산하여 장애가 발생할 확률이 적어짐
• 사용자의 지리적으로 가까운 곳에 컨텐츠를 가진 서버를 위치하여, 보다 빠르게 데이터를 받아올 수 있음

서버를 여러 지역에 분산시켜 두고, 각 CDN 서버에 데이터를 캐싱

사용자의 컨텐츠 요청이 들어오면 사용자와 가장 가까운 CDN 서버로 매핑시켜 요청된 컨텐츠의 캐싱된 내용을 전달

만약 서버가 파일을 찾는데 실패하는 경우 CDN 플랫폼의 다른 서버에서 컨텐츠를 찾은 다음 응답을 전송

CDN 서버의 데이터 캐싱 플로우

💡 1. 최초의 요청은 오리진 서버로부터 컨텐츠를 가져와 고객에게 전송하고 동시에 CDN 서버에 캐싱한다.
2. 최초 요청 이후로의 요청은 CDN 에서 지정하는 해당 컨텐츠 만료 시점까지 캐싱된 컨텐츠를 전송한다.
3. 자주 사용하는 페이지에 한해서 캐싱되며, 해당 컨텐츠 호출이 없을 경우 주기적으로 삭제된다.
4. 서버가 파일을 찾는 데 실패하면, CDN 플랫폼의 다른 서버에서 컨텐츠를 찾아서 엔드유저에게 응답을 제공한다.
5. 컨텐츠를 오래되거나 사용할 수 없는 경우, CDN은 향후 요청에 대해 응답할 수 있도록 새로운 컨텐츠를 저장한다.

캐싱의 종류

• 정적 캐싱 : 캐싱할 데이터들을 미리 각 엣지에 보내 놓음

  • 게임 클라이언트 다운로드 등

• 동적 캐싱: 사용자가 요청을 보낼 때마다 보낼 컨텐츠가 엣지에 있는지 확인한 뒤, 있으면 (cache hit) 바로 사용자에게 보내고, 없으면 (cache miss) 그 때 서버로 요청하여 받아옴

• url 접속 → DNS에서 IP 주소를 찾음 → 근데 여기에 origin server IP주소가 아니라 CDN IP 주소를 넣어놓음

CDN 사용 예시

1. 고속 콘텐츠 전송
   • Reuters는 BBC, CNN, New York Times, Washington Post와 같은 주요 채널에 뉴스를 공급하는 세계 최대 뉴스 통신사로, 뉴스 미디어로서 Reuters는 전 세계 고객에게 뉴스 콘텐츠를 신속하게 제공하기 위해 AWS의 CloudFront를 사용
2. 실시간 스트리밍
3. 다중 사용자 확장
   • 온라인 게임의 오픈 베타테스트나 정식서비스 시작시점에 클라이언트의 다운로드 수요가 급격하게 증가 이럴 경우 병목 현상이 일어나거나 심한 경우 서버가 다운 되기도 하기 때문에 CDN이 필수적으로 사용됨 또한 대규모 업데이트를 위한 패치가 있을 경우에도 병목 현상을 막기 위해 CDN을 사용

CDN의 장점

• 컨텐츠 송수신의 병목현상을 피할 수 있음
• 리소스를 캐싱해 놓고 가져오기 때문에 로딩 속도가 빠름
• 1개의 서버에서만 리소스를 가져오지 않기 때문에 서버의 부하가 줄어듦
• 보통 1개의 도메인이 10개의 병렬 연결을 허용 → CDN을 활용하면 병렬 연결 허용 가능 개수가 증가
• 웹 사이트 보안 강화
  • DDoS(분산 서비스 거부) 공격은 대량 가짜 트래픽을 웹 사이트로 전송하여 어플리케이션이 작동 중지되도록 함
  • CDN은 여러 서버의 로드를 분산하여 origin 서버에 미치는 영향을 줄여 트래픽 급증을 처리할 수 있음

CDN의 단점

• 서버를 구축하는 데 비용이 많이 듬
• 사용자가 해당 CDN을 막아 놓으면 리소스 로딩이 막힘
• 배포과정이 다소 복잡
• CDN 서비스 회사는 각 나라마다 서버를 구축 → 해당 국가에 CDN이 없을 경우, 해외 CDN을 사용하여 로딩 속도가 더 증가할 수 있음

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Reference
CDN이란 무엇인가요? - 콘텐츠 전송 네트워크 설명 - AWS
CDN이란 무엇인가
웹서비스에 필수! CDN이 뭔가요?