Anycast مقابل Unicast: أيهما أفضل للاختيار في كل حالة

ربما سمع الكثير عن Anycast. باستخدام طريقة عنونة الشبكة وتوجيهها ، يتم تعيين عنوان IP واحد لخوادم متعددة على الشبكة. يمكن حتى أن توجد هذه الخوادم في مراكز البيانات البعيدة عن بعضها البعض. تتمثل فكرة Anycast في أنه بناءً على موقع مصدر الطلبات ، يتم إرسال البيانات إلى أقرب خادم (وفقًا لطوبولوجيا الشبكة ، وبشكل أكثر دقة - بروتوكول توجيه BGP). وبالتالي ، من الممكن تقليل عدد القفزات ووقت الاستجابة.



في الأساس ، يتم الإعلان عن نفس المسار من عدة مراكز بيانات حول العالم. وبالتالي ، سيتم إرسال العملاء إلى "الأفضل" و "الأقرب" بناءً على مسارات BGP ، مركز البيانات. لماذا Anycast؟ لماذا استخدام Anycast بدلاً من Unicast؟

يعد Unicast جيدًا حقًا لموقع به خادم ويب واحد وحركة مرور معتدلة. ومع ذلك ، إذا كانت الخدمة بها ملايين المشتركين ، فعادة ما تستخدم العديد من خوادم الويب ، ولكل منها نفس عنوان IP. يتم توزيع هذه الخوادم جغرافيًا لتقديم الطلبات على النحو الأمثل.



في هذا السيناريو ، ستعمل Anycast على تحسين الأداء (يتم توجيه حركة المرور إلى المستخدم بأقل زمن انتقال) ، وتضمن موثوقية الخدمة (بفضل الخوادم الزائدة عن الحاجة) وموازنة التحميل - سيؤدي التوجيه إلى خوادم متعددة إلى توزيع الحمل بشكل فعال فيما بينها ، مما يؤدي إلى تحسين سرعة الموقع.



يقدم المشغلون للعملاء أنواعًا مختلفة من موازنة الحمل استنادًا إلى Anycast و DNS. يمكن للعملاء تحديد عناوين IP التي سيتم إرسال الطلبات إليها اعتمادًا على الموقع الجغرافي للموقع. هذا يجعل من الممكن توزيع طلبات المستخدم بشكل أكثر مرونة.



افترض أن هناك العديد من المواقع التي تحتاج إلى توزيع الحمل (المستخدمين) بينها ، على سبيل المثال ، متجر عبر الإنترنت به 100000 طلب يوميًا أو مدونة شائعة. لتقييد المنطقة التي يدخل منها المستخدمون إلى موقع معين ، يمكنك استخدام خيار المجتمع الجغرافي. يسمح لك بتحديد المنطقة التي سيعلن فيها المشغل عن المسار.









Anycast مقابل Unicast:



غالبًا ما يتم استخدام Anycast في تطبيقات مثل DNS (نظام اسم المجال) و CDN (شبكات توصيل المحتوى) لتمكين قرارات التوجيه التي تعمل على تحسين أداء الشبكة. تستخدم شبكات توصيل المحتوى Anycast ، نظرًا لأنها تتعامل مع كميات كبيرة من حركة المرور ، وتوفر Anycast عددًا من المزايا في هذه الحالة (المزيد عنها أدناه). في DNS ، يمكن أن يزيد Anycast بشكل كبير من مستوى الموثوقية والتسامح مع الخطأ في الخدمة.





في Anycast IP ، عند استخدام BGP ، هناك عدة مسارات لمضيف معين. هذه في الواقع نسخ من المضيفات عبر مراكز بيانات متعددة تستخدم لإنشاء اتصالات أقل زمن انتقال.



لذلك ، في شبكة Anycast ، يتم الإعلان عن عنوان IP نفسه من مواقع مختلفة ، وتقرر الشبكة مكان توجيه طلب المستخدم بناءً على "تكلفة" المسار. على سبيل المثال ، غالبًا ما يتم استخدام BGP لتحديد أقصر طريق لنقل البيانات. عندما يرسل مستخدم طلب Anycast ، تحدد BGP أفضل مسار لخوادم Anycast المتاحة على الشبكة.

فوائد Anycast

لا يلزم وجود خوادم أو شبكات أو مكونات خاصة لاستخدام تقنية Anycast من جانب العميل. لكن Anycast لها عيوبها. يُعتقد أن تنفيذه مهمة معقدة تتطلب معدات إضافية وموفرين موثوقين وتوجيه حركة مرور مناسب.

من مصدر نقي إلى بعيد جميل

بينما يقوم Anycast بتوجيه المستخدمين استنادًا إلى أقل القفزات ، فإنه لا يعني بالضرورة أقل زمن انتقال. الكمون مقياس أكثر تعقيدًا ، حيث يمكن أن يحتوي الانتقال الواحد على أكثر من عشرة.





مثال: قد تتضمن الاتصالات العابرة للقارات قفزة زمن انتقال عالية جدًا.



يستخدم Anycast بشكل أساسي للخدمات المستندة إلى UDP مثل DNS. يتم توجيه طلبات المستخدمين إلى مراكز البيانات "الأفضل" و "الأقرب" بناءً على مسارات BGP.





مثال: محطة عمل عميل DNS مع عنوان Anycast DNS IP 123.10.10.10 ، تقوم بإجراء تحليل DNS لأقرب ثلاثة خوادم أسماء DNS منتشرة باستخدام نفس عنوان Anycast IP. إذا فشل جهاز التوجيه R1 أو الخادم A ، فسيتم إعادة توجيه حزم عميل DNS تلقائيًا إلى أقرب خادم DNS التالي عبر R2 و R3. بالإضافة إلى ذلك ، ستتم إزالة المسار إلى الخادم A الخاص بنا من جداول التوجيه ، مما يمنع المزيد من استخدام خادم الأسماء هذا.

نصوص النشر

هناك نوعان من المخططات العامة المستخدمة لتحديد الخادم الذي يتصل به المستخدم:

• طبقة شبكة Anycast . يربط المستخدم بأقرب خادم. مسار الشبكة من المستخدم إلى الخادم مهم هنا.
• Anycast . , , , . . , .

CDN Anycast

لنعد الآن إلى استخدام Anycast في شبكات توصيل المحتوى. Anycast هو بالتأكيد مفهوم مثير للاهتمام للشبكات ويحظى بقبول متزايد من مزودي شبكات CDN من الجيل التالي.



CDN عبارة عن شبكة موزعة من الخوادم التي تقدم المحتوى إلى المستخدمين النهائيين بتوفر عالٍ وزمن انتقال منخفض. تلعب شبكات توصيل المحتوى دورًا مهمًا اليوم باعتبارها العمود الفقري للعديد من خدمات الوسائط المتعددة عبر الإنترنت ، وأصبح المستهلكون أقل تسامحًا مع سرعات التنزيل البطيئة. تطبيقات الفيديو والصوت حساسة بشكل خاص لتقلبات الشبكة ووقت الاستجابة.



يجمع CDN جميع الخوادم في شبكة واحدة ويوفر تحميلًا أسرع للمحتوى. في بعض الأحيان من الممكن تقليل وقت انتظار المستخدم بمقدار 5-6 ثوانٍ. الهدف من CDN هو تحسين التسليم من خلال تقديم المحتوى من الخادم الأقرب إلى المستخدم النهائي. هذا مشابه جدًا لـ Anycast ، حيث يتم تحديد أقرب خادم بناءً على موقع المستخدم النهائي. يبدو أن كل مزود CDN سيستخدم Anycast افتراضيًا ، لكنه في الواقع ليس كذلك.



تعتمد التطبيقات التي تستخدم بروتوكولات مثل HTTP / TCP على الاتصال المعمول به. إذا تم تحديد عقدة Anycast جديدة (على سبيل المثال ، إذا فشل الخادم) ، فقد تنقطع الخدمة. هذا هو السبب في أن Anycast تمت التوصية به مسبقًا للخدمات غير المتصلة مثل UDP و DNS. ومع ذلك ، يعمل Anycast بشكل جيد مع البروتوكولات المهيأة للاتصال أيضًا ، على سبيل المثال يعمل TCP بشكل جيد في وضع Anycast.



يستخدم بعض موفري CDN التوجيه المستند إلى Anycast ، بينما يفضل البعض الآخر التوجيه المستند إلى DNS: يتم اختيار أقرب خادم بناءً على مكان وجود خادم DNS الخاص بالمستخدم.



البنى التحتية الهجينة والمتعددة لمراكز البيانات هي حالة استخدام أخرى لـ Anycast. يسمح لك عنوان IP الخاص بموازنة التحميل المستلم من الموفر بتوزيع الحمل بين عناوين IP لخدمات العملاء المختلفة في مركز بيانات الموفر. مع أي تقنية عنونة للجهاز ، فإنها توفر أداءً أفضل لحركة المرور العالية والمرونة وتساعد على تحسين أوقات الاستجابة لعدد كبير من المستخدمين.



في البنى التحتية الهجينة متعددة مراكز البيانات ، يمكنك توزيع حركة المرور عبر الخوادم أو حتى الأجهزة الافتراضية على خوادم مخصصة.



وبالتالي ، هناك مجموعة كبيرة من الحلول التقنية لبناء البنية التحتية. يمكنك أيضًا تكوين موازنة حمل IP عبر عدة مراكز بيانات ، باستخدام أي جهاز في المجموعة لتحسين أداء الموقع.



يمكنك توزيع حركة المرور وفقًا للقواعد الخاصة بك ، وتحديد "وزن" كل خادم من الخوادم الموزعة في كل مركز بيانات. هذا التكوين مفيد بشكل خاص عندما يكون لديك موقف خادم موزع ويكون أداء الخدمات غير موحد. يتيح لك هذا توزيع حركة المرور في كثير من الأحيان لتحسين أداء الخادم.



لإنشاء نظام مراقبة باستخدام الأمر ping ، من الممكن تكوين المجسات. يسمح هذا للمسؤول بتحديد إجراءات المراقبة الخاصة به والحصول على رؤية أوضح لسلامة كل مكون في البنية التحتية. بهذه الطريقة ، يمكن تحديد معايير الوصول.



هناك إمكانية لبناء بنية تحتية مختلطة: في بعض الأحيان يكون من الملائم ترك المكتب الخلفي في شبكة الشركة ، وتحويل الجزء الأمامي إلى الاستعانة بمصادر خارجية للمزود.



من الممكن إضافة شهادات SSL لموازنة الأحمال ، وتشفير البيانات المرسلة وتأمين الاتصال بين زوار الموقع والبنية التحتية للشركة. في حالة موازنة التحميل بين مراكز البيانات ، يمكن أيضًا استخدام SSL.



تتوفر خدمة موازنة تحميل عنوان Anycast من موفر خدمة الإنترنت. ستساعد هذه الميزة في تحسين طريقة تفاعل المستخدمين مع التطبيقات بناءً على الموقع. يكفي الإعلان عن الخدمات المتوفرة في مركز البيانات ، وسيتم إعادة توجيه حركة المرور إلى أقرب بنية تحتية. إذا كانت هناك خوادم مخصصة ، على سبيل المثال في فرنسا أو أمريكا الشمالية ، فسيتم توجيه العملاء إلى أقرب خادم على الشبكة.



حالة استخدام واحدة لـ Anycast هي الاختيار الأمثل لنقطة تواجد المشغل (PoP). دعنا نعطي مثالا... لا تسعى LinkedIn (المحظورة في روسيا) فقط إلى تحسين أداء وسرعة منتجاتها - تطبيقات الجوال والويب ، ولكن أيضًا لتحسين البنية التحتية للشبكة لتسريع تسليم المحتوى. بالنسبة إلى هذا المحتوى الديناميكي ، يستخدم LinkedIn بنشاط PoPs - نقاط التواجد. يتم تطبيق Anycast لتوجيه المستخدمين إلى أقرب نقطة اتصال.



والسبب هو أنه في حالة Unycast ، يكون لكل PoP على LinkedIn عنوان IP فريد. يتم بعد ذلك تعيين نقاط اتصال للمستخدمين بناءً على موقعهم الجغرافي باستخدام DNS. تكمن المشكلة في أنه عند استخدام DNS ، تمت إعادة توجيه حوالي 30٪ من المستخدمين في الولايات المتحدة إلى PoP دون المستوى الأمثل. مع التنفيذ المرحلي لـ Anycast ، انخفض تعيين PoP دون المستوى الأمثل من 31٪ إلى 10٪.





, Y — PoP. «» Anycast PoP.

Anycast

من الناحية النظرية ، تعد شبكات Anycast بسيطة: يتم تعيين نفس عنوان IP الذي تستخدمه BGP لخوادم مادية متعددة لتحديد المسار. لكن تنفيذ وتصميم منصات Anycast أمر معقد ، وشبكات Anycast التي تتحمل الأخطاء تشتهر بشكل خاص بهذا. الأمر الأكثر صعوبة هو المراقبة الفعالة لشبكة Anycast لتحديد الأعطال وعزلها بسرعة.



إذا كانت الخدمات تستخدم موفر CDN تابعًا لجهة خارجية لخدمة محتواها ، فمن المهم جدًا بالنسبة لهم مراقبة أداء الشبكة والتحقق منه. تركز مراقبة CDN المستندة إلى Anycast على قياس زمن الانتقال من طرف إلى طرف وأداء القفزة قبل الأخيرة لفهم مركز البيانات الذي يخدم المحتوى. يعد تحليل رؤوس خادم HTTP طريقة أخرى لتحديد مصدر البيانات.





مثال: رؤوس استجابة HTTP تشير إلى موقع خادم CDN.



على سبيل المثال ، يستخدم CloudFlare رأس CF-Ray الخاص به في رسائل استجابة HTTP ، والذي يتضمن إشارة إلى مركز البيانات الذي تم تقديم الطلب إليه. في حالة Zendesk ، فإن رأس CF-Ray لمنطقة سياتل هو CF-RAY: 2a21675e65fd2a3d-SEA ، وبالنسبة لأمستردام فهو CF-RAY: 2a216896b93a0c71-AMS. يمكنك أيضًا استخدام رؤوس HTTP X من استجابة HTTP لتحديد مكان المحتوى.

طرق العنونة الأخرى

هناك طرق عنونة أخرى لتوجيه طلبات المستخدم إلى نقطة نهاية شبكة معينة:







أحادي الإرسال والبث المتعدد والبث.



تعمل تقنية Anycast على تحسين موثوقية ومرونة وأمان DNS. باستخدام هذه التقنية ، يقدم المشغلون خدمات لعملائهم لأنواع مختلفة من موازنة الأحمال المستندة إلى DNS. في لوحة التحكم ، يمكنك تحديد عناوين IP التي سيتم إرسال الطلبات إليها حسب الموقع الجغرافي. سيعطي هذا العملاء القدرة على توزيع طلبات المستخدمين بشكل أكثر مرونة.



يستخدم بعض المشغلين مراقبة مسار بروتوكول POP: يحلل النظام تلقائيًا أقصر الطرق المحلية والعالمية لنقاط التواجد ويعيد توجيهها عبر المواقع الجغرافية بأقل زمن انتقال وبدون أي توقف.



في الوقت الحالي ، يعد Anycast هو الحل الأكثر استقرارًا وموثوقية لبناء خدمات DNS عالية التحميل ، والتي تخضع لمتطلبات عالية من الاستقرار والموثوقية.



يدعم مجال .ru 35 خادم Anycast DNS ، مجمعة في 20 عقدة ، موزعة عبر خمسة سحابات Anycast. في هذه الحالة ، يتم استخدام مبدأ البناء على أساس جغرافي ، أي Geocast. عند وضع عقد DNS ، من المخطط نقلها إلى مواقع متفرقة جغرافيًا بالقرب من المستخدمين الأكثر نشاطًا ، وأقصى تركيز لمقدمي الخدمة الروس في موقع العقدة ، فضلاً عن توفر السعات المجانية وسهولة التفاعل مع الموقع

كيف أقوم ببناء CDN؟

CDN هي شبكة خادم تعمل على تسريع تسليم المحتوى للمستخدمين. تربط شبكة توصيل المحتوى جميع الخوادم في شبكة واحدة وتوفر تحميلًا أسرع للمحتوى. تلعب المسافة من الخادم إلى المستخدم دورًا مهمًا في سرعة التنزيل.



يتيح لك CDN استخدام الخوادم الأقرب إلى جمهورك المستهدف. هذا يقلل من وقت الانتظار ، ويساعد على تسريع تحميل محتوى الموقع لجميع الزوار ، وهو أمر بالغ الأهمية بشكل خاص للمواقع ذات الملفات الكبيرة أو خدمات الوسائط المتعددة. تطبيقات CDN النموذجية هي التجارة الإلكترونية والترفيه.



تساهم شبكة الخوادم الإضافية التي تم إنشاؤها في البنية التحتية لـ CDN ، والتي تقع في أقرب مكان ممكن من المستخدمين ، في تقديم بيانات أكثر استقرارًا وأسرع. وفقًا للإحصاءات ، فإن استخدام CDN يقلل من زمن الوصول عند الوصول إلى موقع بأكثر من 70٪ مقارنة بالمواقع التي لا تحتوي على CDN.



كيفية إنشاء CDN باستخدام DNS؟ يمكن أن يكون إعداد CDN باستخدام حل Anycast الخاص بك مشروعًا مكلفًا للغاية ، ولكن هناك خيارات أرخص. على سبيل المثال ، يمكنك استخدام GeoDNS والخوادم العادية بعناوين IP فريدة. باستخدام خدمات GeoDNS ، يمكنك إنشاء CDN محدد الموقع الجغرافي حيث يتم اتخاذ القرارات بناءً على الموقع الحقيقي للزائر ، وليس موقع محلل DNS. يمكنك تكوين منطقة DNS الخاصة بك لإظهار عناوين IP للخوادم الأمريكية للزوار من الولايات المتحدة ، وسوف يرى الزوار الأوروبيون عنوان IP من أوروبا.



باستخدام GeoDNS ، من الممكن إرجاع استجابات DNS مختلفة اعتمادًا على عنوان IP الخاص بالمستخدم. للقيام بذلك ، يتم تكوين خادم DNS لإرجاع عناوين IP مختلفة بناءً على عنوان IP الأصلي في الطلب. عادة ، يتم استخدام قاعدة بيانات GeoIP لتحديد المنطقة التي يتم تقديم الطلب منها. يتيح لك تحديد الموقع الجغرافي باستخدام DNS إرسال المحتوى إلى المستخدمين من موقع قريب.



تحدد GeoDNS عنوان IP للعميل الذي قدم طلب DNS ، أو عنوان IP لخادم DNS التكراري الخاص بمزود خدمة الإنترنت ، والذي يستخدم لمعالجة طلب العميل. يتم تحديد الدولة / المنطقة من خلال IP للعميل وقاعدة GeoIP. ثم يحصل العميل على عنوان IP الخاص بأقرب خادم CDN. يمكنك قراءة المزيد حول إعداد GeoDNS هنا .

Anycast أو GeoDNS؟

بينما يعد Anycast طريقة رائعة لتقديم المحتوى عالميًا ، إلا أنه يفتقر إلى الخصوصية. هذا هو المكان الذي يأتي فيه GeoDNS. تتيح لك هذه الخدمة إنشاء قواعد ترسل المستخدمين إلى نقاط نهاية فريدة بناءً على موقعهم.





مثال: يتم توجيه المستخدمين من أوروبا إلى نقطة نهاية مختلفة.



يمكنك أيضًا رفض الوصول إلى المجالات عن طريق إسقاط جميع الطلبات. هذه ، على وجه الخصوص ، طريقة سريعة لقطع الطريق على المتسللين.



يوفر GeoDNS إجابات أكثر دقة من Anycast. بينما في حالة Anycast ، يتم تحديد أقصر طريق بعدد القفزات ، في GeoDNS ، يعتمد التوجيه للمستخدمين النهائيين على موقعهم الفعلي. يؤدي ذلك إلى تقليل وقت الاستجابة وتحسين الدقة عند إنشاء قواعد توجيه دقيقة.



عند التبديل إلى مجال ، يتصل المتصفح بأقرب خادم DNS ، والذي ، بناءً على المجال ، يصدر عنوان IP لتحميل الموقع. لنفترض أن أحد المتاجر عبر الإنترنت يحظى بشعبية في الولايات المتحدة وأوروبا ، وأن خوادم DNS موجودة فقط في أوروبا. بعد ذلك ، سيتعين على المستخدمين من الولايات المتحدة الذين يرغبون في استخدام خدمات المتجر إرسال طلب إلى أقرب خادم ، وبما أنه بعيد جدًا ، فسوف يستغرق الأمر وقتًا طويلاً لانتظار الإجابة - لن يتم تحميل الموقع بسرعة.



عندما يكون خادم GeoDNS موجودًا في الولايات المتحدة الأمريكية ، فسيقوم المستخدمون بالرجوع إليه بالفعل. ستكون الإجابة سريعة مما سيؤثر على سرعة تحميل الموقع.



في حالة وجود خادم DNS موجود في الولايات المتحدة ، عندما ينتقل مستخدم من الولايات المتحدة إلى هذا المجال ، سيتصل بأقرب خادم ، والذي سيعطي عنوان IP المطلوب. سيتم توجيه المستخدم إلى الخادم الذي يحتوي على محتوى الموقع ، ولكن نظرًا لأن الخوادم التي تحتوي على المحتوى بعيدة ، فلن يستقبلها بسرعة.



إذا استضفنا خوادم CDN ببيانات مخزنة مؤقتًا في الولايات المتحدة الأمريكية ، فعند تحميل متصفح العميل سيرسل طلبًا إلى أقرب خادم DNS ، والذي سيرسل عنوان IP الصحيح. يقوم المستعرض الذي يحتوي على عنوان IP الذي تم الحصول عليه بعناوين أقرب خادم CDN والخادم الرئيسي ، ويرسل خادم CDN المحتوى المخزن مؤقتًا إلى المتصفح. أثناء تحميل المحتوى المخزن مؤقتًا ، يتم استلام الملفات المفقودة لتحميل الموقع بالكامل من الخادم الرئيسي. نتيجة لذلك ، يتم تقليل وقت تحميل الموقع ، حيث يوجد عدد أقل بكثير من الملفات المرسلة من الخادم الرئيسي.



إن تحديد الموقع الدقيق لعنوان IP المحدد ليس بالمهمة السهلة دائمًا: فهناك العديد من العوامل قيد التشغيل ، وقد يقرر مالكو نطاق عناوين IP الإعلان عنه على الجانب الآخر من العالم (ثم عليك انتظار تحديث قاعدة البيانات للحصول على الموقع الصحيح). في بعض الأحيان ، يقوم مزودو VPS بتعيين عناوين يعتقد أنها موجودة في الولايات المتحدة من أجل VPS في سنغافورة.



بخلاف استخدام عناوين Anycast ، يتم التوزيع أثناء تحليل الاسم ، وليس أثناء الاتصال بخادم التخزين المؤقت. إذا كان الخادم التكراري لا يدعم الشبكات الفرعية لعميل EDNS ، فسيتم استخدام موقع ذلك الخادم التكراري ، وليس المستخدم الذي سيتصل بخادم ذاكرة التخزين المؤقت.



الشبكات الفرعية للعميل في DNS هي امتداد DNS (RFC7871) يحدد كيف يمكن لخوادم DNS التكرارية إرسال معلومات العميل إلى خادم DNS ، وتحديداً معلومات الشبكة التي يمكن لخادم GeoDNS استخدامها لتحديد موقع العميل بدقة أكبر.



يستخدم معظمهم خوادم DNS الخاصة بمزود خدمة الإنترنت أو خوادم DNS القريبة منهم جغرافيًا ، ولكن إذا قرر شخص ما في الولايات المتحدة ، لسبب ما ، استخدام محلل DNS الموجود في أستراليا ، فمن المرجح أن يحصل على IP. عنوان الخادم الأقرب إلى أستراليا.



إذا كنت ترغب في استخدام GeoDNS ، فمن المهم أن تكون على دراية بهذه الميزات ، لأنه في بعض الحالات يمكن أن تزيد المسافة بين خوادم التخزين المؤقت والعميل.



ملخص: إذا كنت تريد دمج العديد من VPSs في CDN ، فإن أفضل خيار للنشر هو استخدام حزمة خادم DNS مع وظيفة GeoDNS + Anycast خارج الصندوق.