CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT _____________ I-Giới thiệu chung về hệ thống mạng phân phối dữ liệu Hệ thống mạng phân phối dữ liệu đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực phát triển của công nghệ thông tin, đặc biệt là trong điều kiện phát triển bùng nổ của các mạng máy tính. Sự phát triển của các mạng LAN, WAN cho phép hàng trăm, hàng nghìn hay thậm chí hàng triệu máy tính có thể kết nối với nhau. Công nghệ hiện nay không chỉ đáng tin cậy mà còn tạo nên các hệ thống máy tính khổng lồ, được kết nối bằng các đường kết nối tốc độ cao. Hệ thống mạng phân phối dữ liệu được xây dựng cần đảm bảo một số đặc trưng : - Chia sẻ tài nguyên - Tính trong suốt - Tính mở - Tính co giãn Tính trong suốt đảm bảo khả năng che giấu tiến trình và tài nguyên phân phối trong mạng máy tính.
- Truy nhập: che giấu sự khác biệt trong cách biểu hiện dữ liệu và cách thức truy nhập tài nguyên. Ở mức cơ bản, ta che giấu sự khác biệt về kiến trúc máy, nhưng quan trọng hơn chính là ta phải đạt được sự thống nhất trong biểu diễn dữ liệu bởi các máy tính khác nhau và các hệ điều hành khác nhau. - Vị trí: che giấu vị trí tài nguyên người dùng hoàn toàn không biết về vị trí vật lý của tài nguyên trong hệ thống. Để đạt được, ta cần tiến hành định danh bằng tên gọi logic.
Tên gọi có thể đơn giản, không cần mã hóa. - Di trú: che giấu việc tài nguyên di chuyển sang máy khác tài nguyên có thể không nằm ở vị trí cố định, mà nó có thể được di chuyển sang các máy khác nhau trong hệ thống để phục vụ các yêu cầu khác nhau mà không ảnh hưởng tới việc truy nhập tài nguyên. Học viên : Hoàng Phương Nhung, CB130041, 13B-MTTT Trang 4 Xây dựng giải pháp cho hệ thống mạng phân phối dữ liệu - Di chuyển: che giấu việc tài nguyên có thể bị di chuyển sang nơi khác tài nguyên có thể di chuyển sang nơi khác ngay cả khi nó đang bị truy cập. - Nhân bản: che giấu việc sao chép tài nguyên việc sao chép tài nguyên giúp đơn giản hóa và tăng tốc độ truy cập dữ liệu, các bản sao đặt gần hoặc ngay tại nơi truy cập dữ liệu.
Các bản sao này phải có cùng tên, để che giấu với người dùng; và hệ thống cần có tính trong suốt về vị trí, để đảm bảo khả năng quản lý các bản sao khác nhau trên các máy trong hệ thống. - Tương tranh: che giấu sự chia sẻ tài nguyên bởi một số người sử dụng, nhiều người dùng có thể cùng truy cập dữ liệu tại cùng một thời điểm, đặc biệt sử dụng nhiều trong mạng truyền thông. - Lỗi: che giấu lỗi và khắc phục lỗi đảm bảo người dùng hoàn toàn không biết về các lỗi xảy ra trong hệ thống và sự khắc phục các lỗi này. Che giấu lỗi là một trong các yêu cầu khó thực hiện nhất, và có thể không thực hiện được trong một số tình huống cụ thể.
Điểm khó nhất chính là ta không thể phân biệt được tài nguyên là truy cập chậm hay không thể truy cập được. Tuy nhiên không phải lúc nào cũng nên thể hiện tính trong suốt hoàn toàn với người dùng. Ngoài ra cũng có sự đánh đổi giữa mức độ trong suốt và tốc độ hệ thống. Việc thiết kế hệ phân tán trong suốt là cần thiết, tuy nhiên cũng cần đảm bảo sự hài hoà với các đặc tính khác như hiệu năng và tính thân thiện với người dùng của hệ thống.
Tuy nhiên có thể phải trả giá đắt cho việc không đảm bảo tính trong suốt hoàn toàn của hệ phân tán. II- Giải pháp CDN 1- Tổng quan Với sự phát triển bùng nổ của Internet, các dịch vụ Web phổ biến thường bị tắc nghẽn và nguyên nhân chính là do yêu cầu về dịch vụ của đại bộ phận người sử dụng dẫn tới không thể quản lý luồng dữ liệu, nhiều yêu cầu bị mất. Việc sao chép cùng một nội dung hoặc dịch vụ tương tự trên máy chủ Web đến các máy chủ sao Học viên : Hoàng Phương Nhung, CB130041, 13B-MTTT Trang 5 Xây dựng ựng giải pháp cho hệ thống mạng phân phối dữ liệu lưu đặt tại các địa điểm khác nhau được xem là một phương pháp tối ưu bởi nhà cung cấp dịch vụ mạng để cải thiện hiệu suất và khả năng mở rộng băng thông thông. Người dùng sẽ được chuyển hướng đến máy chủ lân cận giúp làm giảm tác động máy chủ Web, rút ngắn thời gian đáp ứng các yêu cầu của người dùng dùng.
Client Client Tuyến ến bị tắc nghẽn Máy chủủ đại diện Client Máy chủ đại diện Máy chủ gốc Client Máy chủ đại diện Tuyến không bịị tắc nghẽn Client Hình 1. Mô hình mạng CDN Mạng lưới phân phối nội dung (CDNs) cung cấp các dịch vụ cải thiện hiệu suất mạng bằng cách tối đa hóa băng thông thông, nâng cao khả năng tiếp cận và duy trì thông qua bản sao nội dung dung. Cơ sở hạ tầng nội dung gồm một tập các máy chủ lân cận (máy máy chủ đại diện diện) cung cấp bản sao nội dung tới người dùng cuối cùng, cùng theo yêu cầu định tuyến chuyển của yêu cầu của người dùng đến máy chủ đại diện thích hợp; tương tác với cơ sở hạ tầng phân phối để cập nhật các nội dung được lưu trữ trong cache CDN. Các cơ ssở hạạ tầng phân phối sao chép nội dung từ máy chủ gốc đến các máy chủ đại diện đảm bảo tính thống nhất của nội dung trong bộ nhớ đệm đệm.
Các cơ sở hạ tầng duy trì các bản ghi các truy cập của người dùng và ghi lại việc sử dụng ụng các máy chủ CDN. Trong thực ti tiễn, CDN thường lưu trữ nội dung tĩnh gồm Học viên ên : Hoàng Phương Nhung, CB130041, 13B 13B-MTTT Trang 6 Xây dựng giải pháp cho hệ thống mạng phân phối dữ liệu hình ảnh, video, clip, nội dung quảng cáo, và các đối tượng nhúng vào nội dung Web động. Đối tượng CDN nhắm tới là phương tiện truyền thông và các công ty quảng cáo Internet, trung tâm dữ liệu, cung cấp dịch vụ Internet (ISP), các nhà bán lẻ âm nhạc trực tuyến, các nhà khai thác di động, người tiêu dùng các nhà sản xuất thiết bị điện tử, và các công ty vận chuyển. CDN cung cấp hiệu suất tốt hơn thông qua bộ nhớ đệm hoặc nội dung trang Web được sao chép tới các máy chủ đại diện tại các vị trí địa lý khác nhau (các máy chủ lân cận) để đối phó với sự tăng vọt một cách đột ngột yêu cầu về nội dung.
Người dùng được chuyển hướng đến máy chủ đại diện gần họ nhất. Cách tiếp cận này giúp giảm thiểu tác động đến mạng vào thời gian xử lý yêu cầu của người dùng. Nhà cung cấp nội dung, nhà cung cấp dịch vụ CDN và người dùng cuối là 3 thành phần chính cấu thành kiến trúc CDN : + Nhà cung cấp nội dung là đại diện trong không gian tên URI của các đối tượng Web sẽ được phân phối. Máy chủ của nhà cung cấp nội dung quản lý đối tượng đó.
+ Nhà cung cấp dịch vụ CDN là đơn vị cung cấp giải pháp để phân phối nội dung kịp thời và tin cậy. + Người dùng cuối cùng là người khai thác thông tin trên dữ liệu web của nhà cung cấp nội dung. Nhà cung cấp dịch vụ CDN sử dụng bộ nhớ đệm hoặc bản sao các máy chủ nằm ở vị trí địa lý khác nhau để tái tạo nội dung. Máy chủ cache CDN cũng được gọi là máy chủ lân cận hoặc đại diện hoặc thay thế.
CDN phân phối nội dung cho máy chủ đại diện theo cách tất cả các máy chủ cache chia sẻ cùng một nội dung và URL. Yêu cầu của người dùng được chuyển đến máy chủ đại diện gần đó và một máy chủ đại diện được chọn cung cấp yêu cầu nội dung cho người dùng cuối. Như vậy, tính minh bạch cho người dùng là đạt được. Học viên : Hoàng Phương Nhung, CB130041, 13B-MTTT Trang 7 Xây dựng giải pháp cho hệ thống mạng phân phối dữ liệu 2- Sự ra đời và phát triển của CDN Trong những năm qua, chúng ta đã chứng kiến sự ra đời, phát triển và sự nở rộ của Internet.
Kết quả là, sự tăng trưởng lớn mạnh trong mạng lưới bởi sự chấp nhận nhanh chóng của truy cập băng thông rộng, cùng với sự phát triển của các hạ tầng phức tạp và sự phong phú về nội dung. Sự bùng nổ, phát triển nở rộ của Internet mang lại thách thức mới trong việc phát triển, cung cấp nội dung cho người dùng và quản lý. Dịch vụ web hiện nay thường bị tắc nghẽn và nút cổ chai do nhu cầu lớn về dịch vụ. Sự tăng vọt một cách đột ngột yêu cầu về nội dung có thể gây quá tải với các máy chủ Web và kết quả là một điểm nóng có thể được tạo ra.
Đối phó với nhu cầu đột xuất như vậy gây ra căng thẳng đáng kể trên một máy chủ Web. Cuối cùng các máy chủ web là hoàn toàn choáng ngợp với sự gia tăng đột biến trong mạng lưới. Nhà cung cấp nội dung xem các trang Web như một phương tiện truyền tải nội dung phong phú tới người dùng của họ. Chất lượng giảm, cùng với thời gian truy cập chậm trễ chủ yếu là do thời gian tải về lâu dài, sẽ khiến người dùng thất vọng.
Công ty có được nguồn tài chính đáng kể từ kinh doanh dịch vụ Web. Do đó, họ đặc biệt quan tâm đến việc cải thiện chất lượng dịch vụ, kinh nghiệm của người dùng khi truy cập vào trang Web của họ. Trong những năm trở lại đây, chúng ta đã đã thấy được sự phát triển của các công nghệ nhằm cải thiện nội dung và chất lượng dịch vụ phân phối nội dung trên các trang Web. Cơ sở hạ tầng hỗ trợ các công nghệ này tạo thành một loại mới của mạng, mà thường được gọi là mạng nội dung.
Với sự ra đời của CDN, các nhà cung cấp nội dung bắt đầu đưa các trang web của họ trên một CDN. Chẳng mấy chốc họ nhận ra tính hữu dụng của nó thông qua độ tin cậy và khả năng mở rộng mà không cần phải duy trì cơ sở hạ tầng tốn kém. Trong một vài năm trở lại đây, một số công ty đã trở thành chuyên gia trong việc cung cấp các nội dung nhanh chóng và đáng tin cậy và CDN đã trở thành một thị trường khổng lồ để tạo ra doanh thu lớn.