Content Distribution Part 1
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- André St-Arnaud
- il y a 8 ans
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1 Content Distribution Part 1 By P. Anelli Université de la Réunion Plan! Introduction! Le web et la performance! Les réseaux de contenus (CDN)! Peer to peer! Content Centric Networks! Conclusion - 3 -!
2 Distribution de contenu! Contenu " Logiciel " Pages web " Film " programmes radio, TV "! Enjeux : la distribution " Acheminer de 1 vers beaucoup " Une croissance exponentielle " Facteur d echelle Comment distribuer le contenu? C est la question de la duplication du contenu " Multicast " Cache Où? Deleuze - 4 -! Quel système de distribution?! Architecture basée sur un serveur " Le Web (depuis 1989) " Du serveur au client " Pas de contenu dans le réseau! Architecture basée sur des serveurs réparties " Content Delivery Network! Architecture basée sur l application " Peer-to-Peer " Les fonctionnalités sont réparties entre les utilisateurs! Architecture basée sur le contenu " Content-Centric Networking - 5 -!
3 Content! Introduction! Le web et la performance! Les réseaux de contenus (CDN)! Peer to peer! Content Centric Networks! Conclusion - 6 -! Web overview! web page consists of contents! Contents can be : " HTML file, JPEG image, Java applet, audio file, " Content are described by MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) RFC 2045 " Example: content type description Content-Type: text/html; charset=iso ! Web page consists of base HTML-file which includes several referenced contents! each content is addressable by a URL, e.g., host name path name Kurose - Ross - 7 -!
4 Web architecture! Web s application: " layer protocol: HTTP: hypertext transfer protocol " Client/server model! Client: browser " requests, receives, (using HTTP protocol) and displays Web objects! Server " Web server sends (using HTTP protocol) objects in response to requests! Channel " TCP connection PC running Firefox browser server running Apache Web server iphone running Safari browser Kurose - Ross - 8 -! HTTP overview uses TCP:! client initiates TCP connection (creates socket) to server, port 80! server accepts TCP connection from client! HTTP messages (applicationlayer protocol messages) exchanged between browser (HTTP client) and Web server (HTTP server)! TCP connection closed HTTP is stateless! server maintains no information about past client requests aside protocols that maintain state are complex! # past history (state) must be maintained # if server/client crashes, their views of state may be inconsistent, must be reconciled Kurose - Ross - 9 -!
5 HTTP! Two types of HTTP messages: request, response " ASCII (human-readable format) " Content described in MIME (Multipurpose Internet Mail Extension) rfc2045 Header contains additional information about request sent by client" Method " GET" l POST" l..." Client" Request" Method Header CRLF MIME Document Response" Status line Header CRLF MIME Document Server" Success or failure" Header contains information about server" and optional parameters specific to response" " O. Bonaventure 2008" ! HTTP request message: general format! 3 Parts: " Request method " Headers " Mime content! Exemple RFC 2616 Request-Line header-lines! Method !
6 Format d'une réponse HTTP! Exemple Status line Header lines! Status code ! HTTP : Example Request" GET /index.html HTTP/1.1 Host: CRLF Server" Client" Response" HTTP/ OK Date: Fri, 10 Sep :29:19 GMT Server: Apache/1.3.0 (Unix) ApacheJServ/1.0b5 Last-Modified: Thu, 02 Sep :50:50 GMT Content-Length: 1224 Content-Type: text/html CRLF <HTML>... </HTML> CNP3/ " O. Bonaventure 2008" !
7 Trying out HTTP (client side) for yourself 1. Telnet to your favorite Web server: telnet cis.poly.edu 80 opens TCP connection to port 80 (default HTTP server port) at cis.poly.edu. anything typed in sent to port 80 at cis.poly.edu 2. type in a GET HTTP request: GET /~ross/ HTTP/1.1 Host: cis.poly.edu by typing this in (hit carriage return twice), you send this minimal (but complete) GET request to HTTP server 3. look at response message sent by HTTP server! (or use Wireshark to look at captured HTTP request/response) Kurose - Ross ! HTTP: virtual hosts! HTTP/1.0 " GET Path vers un serveur " Un serveur par adresse IP! Web Hosting: plusieurs adresses IP " Les adresses IP sont précieuses et rares de nos jours!! Champ Host " Host: nom de domaine du site " Choix de l arborescence !
8 HTTP: négociation du contenu! Plusieurs représentations pour le même contenu! Négociation menée par le client " Accept, -Charset, -Encoding, -Language " quality values (qvalue) 0.0 à ! Envoi vers le serveur! Méthode GET " Données sont indiquées avec l URL " URL-encoded !
9 Envoi vers les serveur! Méthode POST " Pour l envoi de données au serveur " Saisie par des formulaires HTML " Traitement par des programmes CGI (Common Gateway Interface) " Données sont dans le corps de la requête POST /cgi-bin/form HTTP/1.1! Host: Accept: */*! Content-type: application/x-www-form-urlencoded! Content-length: 24!! keys=something&user=moi! ! Gestion des connexions TCP! Web a été conçu pour des pages auto-descriptives (selfcontained) " une connexion par page " HTTP/1.0 RFC 1945 " Connexion non persistante " Libération par le serveur! Les pages ont été enrichies par des images " Une connexion par objet de la page! 2 problèmes " Gestion des connexions: ajoute de la latence et de l overhead pour le réseau " Saturation du serveur: grand nombre de connexions à gérer! Solution " Connexion persistante par défaut " HTTP/1.1 RFC 2616 (99) " Une connexion pour plusieurs objets " Transfert en séquence ou en pipeline !
10 Information transfer! HTTP non-persistent connection " Client request a TCP connection " Client sends request " server sends reply " Server triggers the disconnection A (client) open TCP connection RFC 1945 B (server) GET / HTTP/1.0 HTTP Status 200 <header> < rest of document> close TCP connection ! HTTP connections non-persistent HTTP! at most one object sent over TCP connection " connection then closed! downloading multiple objects required multiple connections persistent HTTP! multiple objects can be sent over single TCP connection between client, server Kurose - Ross !
11 Connexions Persistantes et Non-persistantes Non-persistante! HTTP/1.0! Le serveur interprète les requêtes, répond et ferme la connexion TCP! 2 RTTs sont nécessaires pour lire chaque objet! Chaque transfert commence par une petite fenêtre (slow-start de TCP) Persistante! Par défaut dans HTTP/1.1! Une seule connexion TCP est ouverte. Le serveur maintient la connexion après la réponse.! Le client envoie la requête de tous les objets requis dès qu ils sont réferencés dans le HTML! Peut aller jusqu à 2 RTT pour tous les objets! Deux versions : avec/sans pipeline ! Gestion de connexion! En-tête " Connection: (c->s) " Indique au serveur la gestion de la connexion après la réponse Connection: Keep-Alive! " Keep-Alive: (s->c) " Indique au client la durée de garde et le nombre maximal de requêtes pour la connexion persistante Keep-Alive: timeout=20, max=50! !
12 HTTP request message request line (GET, POST, HEAD commands) header lines carriage return, line feed at start of line indicates end of header lines carriage return character line-feed character GET /index.html HTTP/1.1\r\n Host: www-net.cs.umass.edu\r\n User-Agent: Firefox/3.6.10\r\n Accept: text/html,application/xhtml+xml\r\n Accept-Language: en-us,en;q=0.5\r\n Accept-Encoding: gzip,deflate\r\n Accept-Charset: ISO ,utf-8;q=0.7\r\n Connection: keep-alive\r\n \r\n Kurose - Ross ! HTTP response message status line (protocol status code status phrase) header lines HTTP/ OK\r\n Date: Sun, 26 Sep :09:20 GMT\r\n Server: Apache/ (CentOS)\r\n Last-Modified: Tue, 30 Oct :00:02 GMT\r\n ETag: "17dc6-a5c-bf716880"\r\n Accept-Ranges: bytes\r\n Content-Length: 2652\r\n Content-Type: text/html; charset=iso \r\n Keep-Alive: timeout=10, max=100\r\n Connection: Keep-Alive\r\n \r\n data data data data data... data, e.g., requested HTML file Kurose - Ross !
13 HTTP 1.1 : Persistent connection Client" Server" CONNECT.request" CONNECT.indication" CONNECT.confirm" DISCONNECT.ind" CONNECT.response" GET / HTTP1.1 Connection: Keep-Alive... HTTP/ OK" Keep-Alive: timeout=15, max=100" GET /images/logo.gif HTTP1.1 Connection: Keep-Alive... DISCONNECT.req" Connection: Keep-Alive"..." HTTP/ OK" Keep-Alive: timeout=15, max=99" Connection: Keep-Alive"..." DISCONNECT.req" DISCONNECT.ind" O. Bonaventure 2008" ! Animation! Applet " Kurose & Ross !
14 Cookies RFC 2109! Identifiant du client sur SA machine " Réponse avec: Set-cookie: <identifiant> " Requête suivantes : Cookie: <identifiant> " Sauvegarde et gestion du cookie par le navigateur du client " Le serveur rapproche le cookie avec des informations enregistrées! Utilités " Notion de session au dessus de HTTP: état de session " Rappel des préférences utilisateur " Analyse du parcours! Inconvénients " Risque d'atteinte à la vie privée " utilisateurs nomades accédant à un même site depuis différentes machines ! HTTP Cookies! Example Client" GET / HTTP Browser saves cookie! GET /doc HTTP1.1 Cookie: machin... GET /images/t.gif HTTP1.1 Cookie: machi... Browser sends cookie in all requests sent to server! Server" HTTP/ OK" Set-Cookie: machin"..." Normal response! HTTP/ OK"..." Response is function of URL and cookie! O. Bonaventure 2008" !
15 Improving performance! Observation " Many pages are requested multiple times or from close endhosts! Solution " local cache on each client " Conditional GET " one cache for multiple endhosts O. Bonaventure 2008" ! Cache du client: GET conditionnel! Pour ne pas envoyer un objet que le client a déjà dans son cache! Gestion de la fraîcheur de l'information en cache! Principe " Datation de l'information dans la réponse: Last-modified: <date> " Etag: descripteur d entité, identification de la ressource " Nouvelle méthode de gestion du cache " Requête: If-modified-since: <date>!!if-none-match: <etag> " Réponse sans contenu: HTTP/ Not Modified !
16 Conditional GET! Goal: don t send object if cache has up-to-date cached version " no object transmission delay " lower link utilization! cache: specify date of cached copy in HTTP request client If-modified-since: <date>! server: response contains no object if cached copy is up-todate: HTTP/ Not Modified HTTP request msg If-modified-since: <date> HTTP response HTTP/ Not Modified HTTP request msg If-modified-since: <date> HTTP response HTTP/ OK <data> server object not modified before <date> object modified after <date> Kurose - Ross ! Web caches (proxy server)! Goal: satisfy client request without involving origin server! User sets browser: Web accesses via cache! browser sends all HTTP requests to cache " object in cache: cache returns object " else cache requests object from origin server, then returns object to client client proxy server origin server client origin server Kurose - Ross !
17 Proxy! An Application Level Gateway (ALG). It acts as both client and server " Server for original requesting client " Client to origin server J.Y. Le Boudec ! Why Web caching?! Typically cache is installed by ISP (university, company, residential ISP)! Reduce response time for client request! Reduce traffic on an institution s access link! Internet dense with caches: enables poor content providers to effectively deliver content (so too does P2P file sharing) !
18 Web Caches! These are HTTP intermediate systems, deployed for performance.! The idea is: keep frequently asked documents close to user " cache can reduce traffic due to responses or to requests " similar system deployed by content distribution networks anchaing run cache GET hoa.gif 1 GET hoa.gif 2 OK hoa.gif GET hoa.gif OK hoa.gif OK Expires... hoa.gif hoa.gif expires 2 May :32 last modified 2 May :32 3 GET hoa.gif OK hoa.gif GET hoa.gif IF-MODIFIED-SINCE 2 May :32 Not Modified J.Y Le Boudec ! Plan! Introduction! Le web et la performance! Les Content Delivery Network (CDN)! Peer to peer! Content Centric Networks! Conclusion !
19 Augmentation des performances! Limitations " Le web est un système centralisé, mauvais facteur d'échelle " Beaucoup de clients et peu de serveurs " Route congestionnée ou quantité à transférer importante " Temps de réponses importants! Diminuer la charge " Sur le réseau " Sur le serveur du producteur! Distribution du contenu " Rapprocher le contenu du client final par duplication du contenu " Distinguer la production de la distribution Contenu sur le web ! Web Cache (proxy)! Proxy: Elément intermédiaire dans la communication clientserveur " Sert le contenu au client! Principe " Le client envoie ses requêtes au proxy " Le proxy répond au client si il a l'information en cache autrement devient un client aupres du producteur.! Localisation " Le plus prêt du consommateur " Avant le goulot d'étranglement! Limitation: " Problème de la gestion de la fraîcheur de l'information " Pas de statistiques pour le producteur C. Deleuze !
20 Reverse proxy! Principes " Producteur caché derrière un proxy " Contenu géré par le producteur! Limitation " Charge reste sur le réseau " Délai reste important! Exemple: Miroir " Synchronisation périodique " Infrastructure statique C. Deleuze ! Réseau de contenu! Une sorte de P2P file sharing " Gestion du contenu comme le P2P " Rôle de serveur pour l'utilisateur final !
21 Réseau de Contenu (CDN)! Nouvel acteur: serveur substitut " Placé près du client " Mais géré par le fournisseur de contenu! L'ensemble des serveurs substituts forme le réseau de distribution! Intérêts: " Pour le producteur " Pour le consommateur! Définition " Une infrastructure de réplication mettant en œuvre un changement de sémantique de l'espace de noms URL C. Deleuze Deleuze, C. (2004). Cisco Internet Protocol Journal, June.! Content Networks.! ! Modèle économique! CDN (Content Delivery Network) " Akamai " Mirror Image " Digital Island !
22 Eléments d'un CDN! Remise (delivery) " Serveurs substituts! Redirection! Distribution " Duplication du contenu! Comptabilité C. Deleuze ! CDN! Fonctionnement Tanenbaum !
23 Problèmes! Répliquer le contenu: distribution " En fonction de la demande: pull et push " Maintenir la synchronisation du contenu dans les serveurs substituts! Accéder au contenu: redirection " Trouver le meilleur serveur substitut " Routage de requête " Mise en oeuvre " Au niveau de HTTP " Au niveau du DNS Van Jacobson interview on content networks! -!
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