Zuverlässigkeit und Redundanz im CDN

Mit einem CDN möchte man Netzwerkengpässe umgehen und Dienstunterbrechungen vermeiden. Informieren Sie sich über die Zuverlässigkeit von CDNs.

Share facebook icon linkedin icon twitter icon email icon

Zuverlässigkeit von CDN

Lernziele

Nach Lektüre dieses Artikels können Sie Folgendes:

  • Die Funktionsweise der CDN-Lastverteilung verstehen
  • Erfahren, wie ein CDN Failover nutzen kann
  • Das Anycast-Routing einiger CDNs kennenlernen

Vorteile eines CDN – Zuverlässigkeit und Redundanz

Ein CDN ist deshalb so wichtig, weil es gewährleisten kann, dass Website-Inhalte auch bei häufig auftretenden Netzwerkproblemen wie Hardwarefehlern und Netzwerküberlastung online bleiben. Ein CDN sorgt für die Lastverteilung des Internet-Traffics, arbeitet mit intelligentem Failover und betreibt Server in vielen Rechenzentren. Damit hilft es, Netzwerküberlastung und Dienstunterbrechungen zu vermeiden.

Was ist Lastverteilung? Wie verteilt ein CDN den Traffic?

Ein Load Balancer hat die Aufgabe, den Netzwerktraffic gleichmäßig auf mehrere Server zu verteilen. Diese Lastverteilung kann durch Hardware oder durch Software erfolgen. Durch die Lastverteilung werden in einem CDN-Rechenzentrum die eingehenden Anfragen auf den verfügbaren Serverpool verteilt und Traffic-Spitzen so effizient wie möglich abgewickelt. Mit der Lastverteilung werden die verfügbaren Ressourcen optimal eingesetzt, die Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöht und die Serverkapazität effektiv genutzt. Richtige Lastverteilung des eingehenden Traffics ist von entscheidender Bedeutung für die Bewältigung von Traffic-Spitzen bei atypischen Internetaktivitäten, z. B. wenn eine Website ungewöhnlich viele Besucher bekommt, oder während eines verteilten Denial-of-Service-Angriffs.

CDN load balancer diagram

In einem CDN wird die Lastverteilung auch dafür eingesetzt, schnelle und effiziente Änderungen vorzunehmen, wenn die Verfügbarkeit von Serverressourcen nach oben oder unten schwankt. Falls ein Server ausfällt und ein Failover eintritt, leitet ein Load Balancer den Traffic um, der für den ausgefallenen Server bestimmt war, und verteilt ihn anteilig auf die übrigen Server. So werden Ausfallsicherheit und Zuverlässigkeit erhöht, denn es wird unwahrscheinlicher, dass Hardwarefehler den Traffic stören. Wenn ein neuer Server im Rechenzentrum online geschaltet wird, nimmt ein Load Balancer anderen Servern anteilig die Last ab und erhöht die Auslastung der neuen Hardware. Mit softwarebasierten Lastverteilungsdiensten kann ein CDN die Lastverteilungskapazität schnell skalieren, während es bei physischer Hardware für die Lastverteilung zu Engpässen kommen kann.

Was ist ein Failover? Wie wird ein CDN-Failover zwischen Servern durchgeführt?

Bei Computersystemen, die ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und nahezu kontinuierliche Verfügbarkeit erfordern, wird durch ein Failover verhindert, dass Traffic verloren geht, wenn ein Server nicht verfügbar ist. Wenn ein Server ausfällt, muss der Traffic auf einen Server umgeleitet werden, der noch einsatzbereit ist. Durch automatisches Auslagern von Aufgaben auf ein Standby-System oder einen anderen Computer mit freien Kapazitäten kann ein intelligentes Failover eine Unterbrechung des Dienstes für Benutzer verhindern.

CDN failover diagram

Wie kann ein CDN Inhalte im Internet zuverlässig bereitstellen?

Ein CDN ist wie ein Navigationssystem, das mit eigenen mautpflichtigen Schnellstraßen gekoppelt ist. Es kann den optimalen Pfad zu einem entfernten Ort finden und dabei sein eigenes Netzwerk nutzen, um die optimale und schnellste Route zu ermitteln.

Wenn ein Benutzer Inhalte aus einem Internetauftritt wie einer Webseite oder einer Webanwendung lädt, werden eine Reihe von Verbindungen hergestellt, bis der Ort erreicht ist, an dem die Inhalte bereitgestellt werden. Man kann sich den Netzwerktraffic bildlich wie ein System aus Straßen und Autobahnen vorstellen. Auf Nebenstraßen bewegt sich der lokale Verkehr innerhalb eines Gebiets, auf Autobahnen gelangt der Verkehr in fernere Regionen. Wenn etwas schief geht, zum Beispiel wenn ein Tanklastzug alle Fahrspuren einer Autobahn für eine Fernverbindung blockiert, muss der Verkehr einen anderen Weg finden. Wie bei einer Autobahn, die verschiedene Länder durchquert, muss der Traffic häufig verschiedene Netzwerke durchlaufen, um sein endgültiges Ziel zu erreichen. Wenn in einem bestimmten Netzwerk eine Blockade vorliegt, muss der Traffic auf einen anderen Pfad umgeleitet werden. Dieser Vorgang kann zeitaufwendig und ineffizient sein.

Angenommen, ein Benutzer in San Francisco lädt eine Website aus Los Angeles. Die Verbindung erfordert viele Schritte, aber in diesem Beispiel erfolgt einer der wichtigsten Schritte dort, wo das Netzwerksignal auf dem Weg zum endgültigen Ziel über einen in San Jose ansässigen Telekommunikationsprovider geleitet wird. Wenn ein Netzwerktechniker in San Jose versehentlich Kaffee auf Routing-Geräte schüttet, geht der Provider offline und unterbricht die Verbindung (es sind schon seltsamere Dinge passiert). In diesem Fall kann der Benutzer seine Internetinhalte nur dann laden, wenn man den Netzwerktraffic so umleitet, dass dabei die neue Netzwerklandschaft berücksichtigt wird. Die Anfrage des Benutzers muss jetzt über einen anderen Telekommunikationsprovider erfolgen, wenn sie jemals in Los Angeles ankommen soll.

Da der Traffic nun nicht mehr durch das eigentlich vorgesehene Netzwerk geroutet werden kann, muss er stattdessen ein völlig anderes Netzwerk passieren, das von einer anderen Organisation verwaltet wird. Dieser Prozess der Umstellung und des Netzwerkwechsels kann in einer Netzwerkanfrage mehrmals auftreten, und durch Vorfälle wie diese kann die Latenz zunehmen und der Traffic auf einen überlasteten Pfad geroutet und verzögert werden. Ein ausreichender großes CDN kontrolliert normalerweise seine eigenen Netzwerkverbindungen. Dazu werden Server an Internet Exchange Points (IXPs) und anderen strategischen Standorten platziert. Mit diesen optimierten Netzwerkschemata können CDN-Provider die Route optimieren und die Latenz reduzieren.

Wie kann ein CDN durch ein Anycast-Netzwerk noch zuverlässiger werden?

Manche CDNs übertragen den Internet-Traffic mit einer Anycast-Routingmethode an bestimmte verfügbare Rechenzentren. Damit sollen die Reaktionszeiten verbessert und verhindert werden, dass ein Rechenzentrum bei außergewöhnlicher Beanspruchung, beispielsweise während eines DDoS-Angriffs, mit Traffic überlastet wird.

Bei Anycast können mehrere Computer dieselbe IP-Adresse verwenden. Wenn eine Anfrage an eine Anycast-IP-Adresse gesendet wird, leiten die Router sie an die nächstgelegene Maschine des Netzwerks weiter. Falls ein ganzes Rechenzentrum ausfällt oder anderweitig unter starkem Traffic zusammenbricht, kann ein Anycast-Netzwerk so ähnlich auf den Ausfall reagieren wie ein Load Balancer, der den Traffic auf mehrere Server in einem Rechenzentrum verteilt. Die Daten werden vom ausgefallenen Standort zu einem anderen Rechenzentrum geroutet, das noch online und funktionsfähig ist.

Anycast network diagram diagram

DDoS-Angriffe gehören derzeit zu den größten Bedrohungen für die Zuverlässigkeit von Internetwebsites. CDNs mit Anycast bieten zusätzliche Flexibilität bei der Bekämpfung von DDoS-Angriffen. Bei den meisten heutigen DDoS-Angriffen werden viele kompromittierte Computer als „Bots“ verwendet, die ein sogenanntes Botnetz bilden. Diese kompromittierten Computer können so viel Internet-Traffic erzeugen, dass eine typische, mit Unicast verbundene Maschine überfordert ist. Mit einem Anycast-Netzwerk kann der Angriffs-Traffic des Botnetzes zum Teil auf andere Rechenzentren verteilt und die Folgen des Angriffs so abgemildert werden. Informieren Sie sich über das Cloudflare CDN mit Anycast-Routing.