Sử Dụng CDN Để Tăng Tốc Phân Phối Nội Dung Tĩnh

Các website và ứng dụng hiện đại phải xử lý và phân phối một khối lượng lớn nội dung tĩnh như hình ảnh, tệp CSS, JavaScript và video đến người dùng cuối. Khi số lượng và kích thước của các tài nguyên này tăng lên, băng thông tiêu thụ nhiều hơn, dẫn đến thời gian tải trang chậm, ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng và làm giảm hiệu suất máy chủ.

Một giải pháp tối ưu để tăng tốc độ tải trang, giảm tải cho máy chủ và tiết kiệm băng thông là sử dụng CDN (Content Delivery Network) – mạng phân phối nội dung. CDN giúp lưu trữ (cache) nội dung tĩnh trên nhiều máy chủ đặt tại các vị trí địa lý khác nhau, đảm bảo nội dung được phân phối từ máy chủ gần nhất với người dùng, giảm độ trễ và cải thiện tốc độ tải trang đáng kể.

Để tối ưu tốc độ phân phối nội dung tĩnh, sử dụng CDN là giải pháp hiệu quả. Bên cạnh đó, việc triển khai trên máy chủ mạnh mẽ như VPS Windows giúp quản lý dữ liệu mượt mà hơn. Khám phá danh mục VPS Windows để tìm giải pháp phù hợp cho website của bạn!

Chúng ta sẽ tìm hiểu CDN hoạt động như thế nào, cách nó giúp tối ưu hóa hiệu suất website và những lợi ích quan trọng khi triển khai cho các ứng dụng web hiện đại.

CDN là gì?

Một Content Delivery Network (CDN) là một tập hợp các máy chủ được phân bố theo địa lý, được tối ưu hóa để phân phối nội dung tĩnh đến người dùng cuối. Nội dung tĩnh này có thể là bất kỳ loại dữ liệu nào, nhưng CDN thường được sử dụng để phân phối các trang web cùng các tập tin liên quan, video và âm thanh trực tuyến, cũng như các gói phần mềm lớn.

CDN bao gồm nhiều điểm hiện diện (Points of Presence – PoPs) ở các vị trí khác nhau, mỗi điểm chứa một số máy chủ biên (edge servers) cache các tài sản từ máy chủ gốc (origin). Khi người dùng truy cập website của bạn và yêu cầu các tài sản tĩnh như hình ảnh hoặc tập tin JavaScript, yêu cầu của họ sẽ được định tuyến bởi CDN tới máy chủ biên gần nhất, nơi mà nội dung được phục vụ. Nếu máy chủ biên không có cache của tài sản hoặc cache đã hết hạn, CDN sẽ truy xuất và cache phiên bản mới nhất từ một máy chủ biên CDN khác gần đó hoặc từ máy chủ gốc của bạn. Nếu máy chủ biên đã có cache của tài sản (trong phần lớn trường hợp nếu website của bạn có lượng truy cập vừa phải), nó sẽ trả về bản sao đã cache cho người dùng cuối.

Nhờ đó, người dùng ở nhiều vị trí địa lý khác nhau sẽ giảm thiểu số lần chuyển mạch (hop) cần thiết để nhận được nội dung tĩnh, vì họ nhận nội dung trực tiếp từ cache của máy chủ biên gần mình. Kết quả là độ trễ giảm đáng kể, mất mát gói tin giảm, thời gian tải trang nhanh hơn và tải trên máy chủ gốc được giảm thiểu đáng kể.

Các nhà cung cấp CDN thường còn cung cấp các tính năng bổ sung như giảm thiểu tấn công DDoS, giới hạn tốc độ, phân tích người dùng và tối ưu hóa cho các trường hợp sử dụng streaming hoặc trên di động – với chi phí bổ sung.

CDN hoạt động như thế nào?

Khi người dùng truy cập website của bạn, trước tiên họ nhận được phản hồi từ máy chủ DNS chứa địa chỉ IP của máy chủ web gốc của bạn. Trình duyệt sau đó gửi yêu cầu lấy nội dung trang web, nội dung này thường bao gồm nhiều tập tin tĩnh như trang HTML, CSS, mã JavaScript và hình ảnh.

Khi bạn triển khai CDN và chuyển giao các tài sản tĩnh này sang các máy chủ CDN, bạn có thể “push” (đẩy) chúng ra một cách thủ công hoặc để CDN “pull” (kéo) các tài sản này tự động – cả hai cơ chế đều được đề cập trong phần tiếp theo. Sau đó, bạn chỉ cần cấu hình lại máy chủ web của mình để ghi đè các liên kết tới nội dung tĩnh sao cho bây giờ chúng trỏ đến các tập tin được lưu trữ bởi CDN. Nếu bạn sử dụng một CMS như WordPress, việc ghi đè liên kết này có thể được thực hiện thông qua một plugin bên thứ ba như CDN Enabler.

Nhiều CDN cung cấp hỗ trợ cho tên miền tùy chỉnh, cho phép bạn tạo một bản ghi CNAME dưới tên miền của mình trỏ tới một endpoint của CDN. Khi CDN nhận được yêu cầu từ người dùng tại endpoint này (đặt tại biên, gần với người dùng hơn rất nhiều so với máy chủ backend của bạn), nó sẽ định tuyến yêu cầu tới điểm hiện diện (PoP) gần người dùng nhất. Điểm PoP này thường bao gồm một hoặc nhiều máy chủ biên của CDN đặt chung tại một Internet Exchange Point (IxP) – về cơ bản là một trung tâm dữ liệu mà các Nhà cung cấp Dịch vụ Internet (ISP) sử dụng để kết nối các mạng của họ. Bộ cân bằng tải nội bộ của CDN sẽ định tuyến yêu cầu tới một máy chủ biên tại điểm PoP này, máy chủ sau đó sẽ phục vụ nội dung cho người dùng.

Cơ chế cache có thể khác nhau giữa các nhà cung cấp CDN, nhưng nhìn chung chúng hoạt động như sau:

1. Khi CDN nhận được yêu cầu đầu tiên cho một tài sản tĩnh, chẳng hạn như một hình ảnh PNG, CDN chưa có cache của tài sản đó và phải lấy bản sao từ một máy chủ biên CDN gần đó hoặc trực tiếp từ máy chủ gốc. Đây được gọi là “cache miss” và có thể được phát hiện thông qua header HTTP chứa X-Cache: MISS. Yêu cầu ban đầu này sẽ chậm hơn so với các yêu cầu sau vì sau khi xử lý, tài sản đó đã được cache tại máy chủ biên.

2. Các yêu cầu sau cho tài sản này (cache “hits”) sẽ được định tuyến tới máy chủ biên này và phục vụ từ cache, cho đến khi cache hết hạn (thường được đặt qua header HTTP). Các phản hồi này sẽ nhanh hơn đáng kể so với yêu cầu đầu tiên, giúp giảm độ trễ cho người dùng và giảm tải lưu lượng truy cập lên máy chủ gốc của bạn. Bạn có thể xác nhận rằng phản hồi được phục vụ từ cache của CDN bằng cách kiểm tra header HTTP, hiện tại sẽ chứa X-Cache: HIT.

Để tìm hiểu chi tiết hơn về cách hoạt động và triển khai của một CDN cụ thể, hãy tham khảo tài liệu của nhà cung cấp CDN của bạn.

Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ giới thiệu hai loại CDN phổ biến: Push và Pull.

Khu vực Push và Pull

Hầu hết các nhà cung cấp CDN đều cung cấp hai cách để cache dữ liệu của bạn: Pull Zones và Push Zones.

• Pull Zones: Bạn chỉ cần nhập địa chỉ của máy chủ gốc, và để CDN tự động truy xuất và cache tất cả các tài nguyên tĩnh có trên website của bạn. Pull Zones thường được sử dụng để phân phối các tài sản web có kích thước nhỏ đến vừa, được cập nhật thường xuyên như HTML, CSS và tập tin JavaScript. Sau khi cung cấp địa chỉ máy chủ gốc cho CDN, bước tiếp theo thường là ghi đè các liên kết đến tài sản tĩnh sao cho bây giờ chúng trỏ đến URL do CDN cung cấp. Từ thời điểm đó, CDN sẽ xử lý các yêu cầu từ người dùng và phục vụ nội dung từ cache phân phối theo vùng địa lý hoặc từ máy chủ gốc khi cần thiết.

• Push Zones: Bạn sẽ upload dữ liệu của mình lên một bucket hoặc vị trí lưu trữ được chỉ định, và sau đó CDN sẽ đẩy dữ liệu đó ra tới các máy chủ biên trên toàn bộ hệ thống phân phối của mình. Push Zones thường được sử dụng cho các tập tin lớn, ít thay đổi như các bản lưu trữ, gói phần mềm, tài liệu PDF, video và âm thanh.

Lợi ích khi sử dụng CDN

Hầu như bất kỳ trang web nào cũng có thể thu được lợi ích từ việc triển khai CDN, nhưng về cơ bản, các lý do chính để triển khai là nhằm giảm tải băng thông từ máy chủ gốc lên các máy chủ CDN, cũng như giảm độ trễ cho người dùng phân bố theo vùng địa lý.

Dưới đây là một số lợi ích chính của việc sử dụng CDN:

Giảm tải máy chủ gốc

Nếu bạn đang gần đạt đến giới hạn băng thông của máy chủ, việc chuyển giao các tài sản tĩnh như hình ảnh, video, tập tin CSS và JavaScript sang CDN sẽ giảm đáng kể mức sử dụng băng thông của máy chủ. Các mạng phân phối nội dung được thiết kế và tối ưu hóa cho việc phục vụ nội dung tĩnh, các yêu cầu từ người dùng đối với nội dung này sẽ được định tuyến và phục vụ bởi các máy chủ biên của CDN. Điều này còn giúp giảm tải cho máy chủ gốc, vì máy chủ gốc chỉ phải phục vụ dữ liệu với tần suất thấp hơn.

Giảm độ trễ, nâng cao trải nghiệm người dùng

Nếu cơ sở người dùng của bạn được phân bố theo vùng địa lý, và một phần không nhỏ lưu lượng truy cập đến từ các khu vực xa, CDN có thể giảm độ trễ bằng cách cache các tài sản tĩnh trên các máy chủ biên gần người dùng hơn. Khi giảm khoảng cách giữa người dùng và nội dung tĩnh, bạn có thể phân phối nội dung nhanh hơn và cải thiện trải nghiệm người dùng thông qua việc tăng tốc độ tải trang.

Những lợi ích này càng trở nên rõ rệt đối với các website chủ yếu phân phối nội dung video, nơi độ trễ cao và thời gian tải chậm có tác động trực tiếp đến trải nghiệm và mức độ tương tác của người dùng.

Quản lý đột biến lưu lượng và tránh sự cố gián đoạn

CDN cho phép bạn xử lý các đợt tăng đột biến và bùng nổ lưu lượng truy cập bằng cách cân bằng tải các yêu cầu qua một mạng lưới máy chủ biên rộng khắp. Việc chuyển giao và cache nội dung tĩnh trên mạng lưới CDN giúp bạn có thể phục vụ một số lượng lớn người dùng đồng thời với cơ sở hạ tầng hiện có.

Đối với các website chỉ sử dụng một máy chủ gốc, những đợt tăng đột biến lớn về lưu lượng thường có thể gây quá tải hệ thống, dẫn đến gián đoạn và thời gian chết không mong muốn. Việc chuyển giao lưu lượng truy cập sang một cơ sở hạ tầng CDN có tính sẵn sàng cao và dự phòng, được thiết kế để xử lý các mức độ lưu lượng truy cập biến động, sẽ tăng cường khả năng phục vụ tài sản và nội dung của bạn.

Giảm chi phí

Vì phục vụ nội dung tĩnh thường chiếm phần lớn mức sử dụng băng thông, việc chuyển giao các tài sản này sang CDN có thể giảm đáng kể chi phí cơ sở hạ tầng hàng tháng của bạn. Ngoài việc giảm chi phí băng thông, CDN còn có thể giảm chi phí máy chủ bằng cách giảm tải cho máy chủ gốc, giúp cơ sở hạ tầng hiện có của bạn mở rộng hiệu quả hơn. Cuối cùng, một số nhà cung cấp CDN cung cấp hóa đơn hàng tháng cố định, giúp bạn biến chi phí băng thông biến đổi hàng tháng thành một khoản chi phí định kỳ ổn định, dễ dự báo.

Tăng cường bảo mật

Một trường hợp sử dụng phổ biến khác của CDN là giảm thiểu tấn công DDoS. Nhiều nhà cung cấp CDN cung cấp các tính năng giám sát và lọc yêu cầu đến các máy chủ biên. Các dịch vụ này phân tích lưu lượng web để phát hiện các mẫu hoạt động đáng ngờ, chặn lưu lượng tấn công độc hại trong khi vẫn cho phép lưu lượng từ người dùng uy tín đi qua. Các nhà cung cấp CDN thường cung cấp nhiều dịch vụ giảm thiểu DDoS, từ bảo vệ các tầng hạ tầng (OSI layers 3 và 4) cho đến các dịch vụ giảm thiểu nâng cao và giới hạn tốc độ.

Ngoài ra, hầu hết các CDN cho phép bạn cấu hình SSL đầy đủ, giúp bạn mã hóa lưu lượng giữa CDN và người dùng cuối, cũng như giữa CDN và máy chủ gốc của bạn, bằng chứng chỉ SSL do CDN cung cấp hoặc tự cấu hình.

Lựa chọn giải pháp tối ưu

Nếu nút thắt cổ chai của bạn là tải CPU trên máy chủ gốc chứ không phải băng thông, thì CDN có thể không phải là giải pháp phù hợp nhất. Trong trường hợp này, việc cache cục bộ sử dụng các công cụ phổ biến như NGINX hoặc Varnish có thể giảm tải đáng kể bằng cách phục vụ tài sản từ bộ nhớ hệ thống.

Trước khi triển khai CDN, các bước tối ưu hóa bổ sung – như nén và thu gọn (minify) các tập tin JavaScript và CSS, cũng như bật nén HTTP trên máy chủ web – cũng có thể có tác động lớn đến thời gian tải trang và mức sử dụng băng thông.

Một công cụ hữu ích để đo tốc độ tải trang và cải thiện nó là Google’s PageSpeed Insights. Một công cụ khác cung cấp chi tiết thời gian phản hồi và các đề xuất tối ưu hóa là Pingdom.

Kết luận

Một Content Delivery Network (CDN) là giải pháp hiệu quả để tăng tốc độ tải trang, cải thiện khả năng mở rộng và đảm bảo tính sẵn sàng của website. Bằng cách cache nội dung tĩnh trên một mạng lưới máy chủ phân bố theo vùng địa lý, CDN giúp giảm thiểu độ trễ và thời gian phản hồi, mang đến trải nghiệm mượt mà hơn cho người dùng cuối.Ngoài việc tối ưu tốc độ, CDN còn giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ băng thông, nhờ vào khả năng xử lý yêu cầu tại máy chủ biên thay vì tải trực tiếp từ máy chủ gốc. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí hạ tầng, mà còn giảm tải đáng kể cho máy chủ chính, đặc biệt là với các website có lưu lượng truy cập cao.Hơn thế nữa, các nền tảng phổ biến như WordPress, Drupal, Django và Ruby on Rails đều hỗ trợ tích hợp CDN thông qua plugin hoặc dịch vụ bên thứ ba. Ngoài ra, CDN hiện đại còn cung cấp nhiều tính năng bổ trợ như bảo vệ chống DDoS, hỗ trợ SSL toàn diện, giám sát lưu lượng truy cập và nén dữ liệu, giúp nâng cao bảo mật và tối ưu hiệu suất cho các website doanh nghiệp.

CDN giúp giảm tải máy chủ, nhưng chọn VPS phù hợp cũng rất quan trọng. Để tiết kiệm chi phí, hãy tham khảo giá thuê VPS tại DataOnline. So sánh giá thuê VPS để chọn gói dịch vụ tối ưu, đảm bảo hiệu suất và ngân sách!