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阿裏雲CDN產品[chǎn pǐn]經理陳章煒:邊緣創新技術和落地實踐 [复制链接]
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匿名  发表于 2021-02-24

阿裏雲CDN產品[chǎn pǐn]經理陳章煒:邊緣創新技術和落地實踐

简介: CDN除了加速外,不断被赋予更多价值。在阿里云CDN推出的《极速奔跑吧 2021》首场直播中,阿里云架构师和产品[chǎn pǐn]经理不仅[bù jǐn]对近期阿里云发布的CDN产品[chǎn pǐn]最佳实践图进行了详细解读,还对CDN产品[chǎn pǐn]客户[customer base]的场景如何[rú hé]更高效地匹配、形成[caused][formed]最优方案进行了分享,希望[xī wàng]基于阿里巴巴及成功[chéng gōng]客户[customer base]经验的分享,为客户[customer base]2021年的企业[qǐ yè]数字化升级之路加码提速。本文整理自《边缘创新技术和落地实践》议题,介绍了边缘程序ER、QUIC这2个创新技术在前端渲染、小程序、短视频以及动态加速场景中的应用落地实践。

CDN除了加速外,不断被赋予更多价值。在阿里云CDN推出的《极速奔跑吧 2021》首场直播中,阿里云架构师和产品[chǎn pǐn]经理不仅[bù jǐn]对近期阿里云发布的CDN产品[chǎn pǐn]最佳实践图进行了详细解读,还对CDN产品[chǎn pǐn]客户[customer base]的场景如何[rú hé]更高效地匹配、形成[caused][formed]最优方案进行了分享,希望[xī wàng]基于阿里巴巴及成功[chéng gōng]客户[customer base]经验的分享,为客户[customer base]2021年的企业[qǐ yè]数字化升级之路加码提速。

本文整理自《边缘创新技术和落地实践》议题,介绍了边缘程序ER、QUIC这2个创新技术在前端渲染、小程序、短视频以及动态加速场景中的应用落地实践。

分享嘉宾:阿里云产品[chǎn pǐn]经理陈章炜,负责[Responsible]阿里云CDN边缘Serverless轻量计算产品[chǎn pǐn]、QUIC协议、CDN配置可编程等创新产品[chǎn pǐn]的孵化。

一、技术背景

1、边缘程序ER

边缘程序ER是在1月6日的阿里云CDN年度[ dù]产品[chǎn pǐn]升级发布会中着重推出和介绍的创新产品[chǎn pǐn],它的原理是在CDN边缘节点上运行计算服务[fú wù],用户将javascript代码上传、部署至ER,即可在全球的CDN边缘节点上运行,相当于用户在全球拥有了大量微型服务[fú wù]可以[ kě yǐ]就近地处理客户[customer base]端的计算请求。

过去传统CDN的缓存分发能力,是将静态文件就近发送给客户[customer base]端,而现在阿里云CDN正在尝试让用户的后端计算服务[fú wù]下沉到CDN边缘节点,让计算能更靠近客户[customer base]端,拿到更低延迟。同时由于[yóu yú]CDN本身是一个巨大的弹性网络,用户不用像购买服务[fú wù]器一样去关心算力资源和扩缩容,CDN边缘节点网络可以[ kě yǐ]很从容地弹性伸缩帮助用户应对每一次[yī cì]突发的业务[yè wù]

2、QUIC协议 / HTTP3.0

阿里云CDN接入层支持[zhī chí]3~7层、标准、私有等多种协议的接入,可以[ kě yǐ]满足[meet]大部分[dà bù fen]场景的加速,QUIC就是其中一个协议。

QUIC是2013年由Google 发起的,虽然已经[yǐ jing]发起很多年了,但是[But]真正的大规模商用,阿里云CDN是走得比较靠前的。QUIC基于UDP协议,在UDP的基础上实现了一套TCP+TLS+HTTP/2,所有[suǒ yǒu]用TCP能传输的数据都可以[ kě yǐ]用QUIC传输,并且QUIC如他的名字一样,传输速度[ dù]更快,仅仅只是替换客户[customer base]端请求的协议,就能够提升大约[dà yuē]10%的访问[fǎng wèn]度[ dù],在弱网环境下甚至能够提升20%,这种改造带来的收益是非常可观的,所以现在很多客户[customer base]已经[yǐ jing]在使用阿里云CDN的QUIC协议进行加速了。

二、应用场景

1、边缘程序ER在电商前端渲染场景下的实践

电商前端渲染这个场景有什么特点?

第一个特点是电商的页面数以亿计,而且[ér qiě]请求的量级非常地大。这些[zhè xie]页面的内容大部分[dà bù fen]都是[All are]静态的,不会频繁变化的。因此[therefore]电商页面是天然必须运行在CDN上的,依托CDN缓存分发的能力来降低源站服务[fú wù]器的压力。

第二个特点是页面元素非常多,包括[bāo kuò]大量的图片文字元素,将这些[zhè xie]元素渲染成最终在手机上显示的页面。

常规情况下,有2种渲染技术,如上图右侧中所示,一种[yī zhǒng]是csr客户[customer base]端渲染,由客户[customer base]端去发起,把整个异步的请求去拿到动静态的数据,最后回到客户[customer base]端生成动静态数据,然后把这些[zhè xie]动静态的数据渲染成最终的1个HTML的结果,这种渲染技术的缺点是客户[customer base]端压力大、请求多延迟不可控。另一种[yī zhǒng]是ssr服务[fú wù]端渲染,当客户[customer base]端发起一次[yī cì]请求,由服务[fú wù]器端去做这些[zhè xie]动静态资源的拉取和渲染,最终给客户[customer base]端返回1个HTML的文件,由客户[customer base]端去做加载。这种渲染技术下,首先客户[customer base]需要有专门服务[fú wù]器集群去做SSR,成本[chéng běn]比较高,另外服务[fú wù]器需要接受[accepted]来自客户[customer base]端的渲染请求,压力也比较大,而且[ér qiě]客户[customer base]端发起请求之后需要等待时间,也就是白屏时间,将会影响[yǐng xiǎng]客户[customer base]端的用户体验。而电商恰恰对页面加载的延迟是很敏感[gǎn]的,用户同样停留的时间,加载速度[ dù]快意味着用户能看到更多的商品,更有可能[kě néng]成单,相反如果加载很慢,还可能[kě néng]造成买家用户的流失。

当阿里云CDN支持[zhī chí]在边缘节点运行计算服务[fú wù]后,就出现[There]了新的渲染架构ESR ,在边缘节点做前端页面渲染。这样[zhè yàng]既不用吃客户[customer base]端性能,也不用到很远的中心[zhōng xīn]服务[fú wù]器去做集中的渲染,看下图示意图:

页面渲染的代码部署到ER,客户[customer base]端请求到达ER后,ER会生成DOM结构并开始[kāi shǐ]拉取源数据进行渲染,而其中大部分[dà bù fen]的源数据都是[All are]静态文件,例如图片文件,这些[zhè xie]静态文件就缓存在CDN上,可以[ kě yǐ]直接从CDN缓存读取,不用发起网络请求。只有少部分例如页面上的粉丝数量、商品价格[Prices]等少量数据需要实时的发起请求回源获取。边缘渲染完成后直接给客户[customer base]端返回一个最终的HTML文件,客户[customer base]端只要做加载即可。另外,边缘完成渲染后的HTML文件也可以[ kě yǐ]直接缓存到CDN上,让一段时间内的请求可以[ kě yǐ]准时地复用这个页面结果,减少不必要的重复渲染,进一步降低客户[customer base]端的白屏时间。

2020年双十一,手机淘宝[TaoBao]首次在阿里云CDN的边缘程序(ER)中进行主播详情页面的渲染计算,客户[customer base]端的图文页面请求直接在边缘节点完成渲染,无需回源,页面整体加载时间降低60%。同时ER引擎渲染后的页面结果可以[ kě yǐ]直接缓存在CDN中, 减少了每次回源的重复计算, 整体复用率达到40%~60%。在降低客户[customer base]端延迟,为用户带去更顺畅的购物[shopping]体验的同时,在边缘直接完成渲染计算还节约了中心[zhōng xīn]源站的算力。

2、边缘程序ER在小程序场景下的实践

小程序是近年很热门的一种[yī zhǒng]轻应用形态,相比原生开发[kāi fā]的方式,小程序有很多优点,比如跨平台、免下载、随开随用、体积小等特点,对于一般的小型服务[fú wù]完全[completely]够用了。目前在淘宝[TaoBao]店铺、支付宝应用里都可以[ kě yǐ]看到小程序的身影。

小程序是高度[ dù]模块化/插件化,1个小程序由多个json文件模块组成(模板信息、版本信息、灰度[ dù]配置信息、客户[customer base]端信息、验签信息、安全[ān quán]策略等),大部分[dà bù fen]的模块更新频率低,呈静态化的特点,少部分模块或个性化插件的实时性高需要动态回源获取。

基于小程序的这些[zhè xie]特点,边缘程序ER能帮助他做哪些优化?

如上图所示,以店铺小程序为例,左侧是常规的小程序服务[fú wù]架构, 客户[customer base]端请求由中心[zhōng xīn]服务[fú wù]器做小程序组装,将各个模块组装成1个店铺框架后返回给客户[customer base]端。

但是[But]如刚才提到的,这些[zhè xie]模块其实也能细分成静态化的更新频率低的通用模板,以及实时性高的个性化模块等。如果能在边缘根据客户[customer base]端请求携带的用户信息做模块的精准区分,静态化的文件直接从CDN缓存读取,少部分的个性化模块、安全[ān quán]策略等高实时性模块等再异步回源拉取,可以[ kě yǐ]减少大量网络请求。CDN缓存加上少量网络请求后组装成店铺模板返回给客户[customer base]端,同时对组装完成的店铺模板文件也可以[ kě yǐ]缓存在CDN缓存节点,供一段时间内的同类请求复用,减少重复的组装,提高客户[customer base]端加载小程序的加载速度[ dù]

小结一下:直接在CDN边缘节点做计算的优势有很多。比如电商页面、小程序这种,访问[fǎng wèn]量非常大,所以业务[yè wù]本身其实就会用CDN。而在经过CDN的时候[When]增加一些[yī xiē]判断的逻辑和内容,生成的逻辑其实对原本的业务[yè wù]的侵入性是很小的,业务[yè wù]改造成本[chéng běn]也很小。同时,还能够有效[yǒu xiào]的去减少回源的数据请求,避免网络请求可能[kě néng]带来的网延迟的风险。

同时,由于[yóu yú]边缘程序ER是直接跑在CDN边缘节点上的,所以他就天然的具备所有[suǒ yǒu]CDN的优点。比如就近调度[ dù]客户[customer base]端的请求会就近的调度[ dù]到离它最近、最优的节点进行计算处理。而且[ér qiě]当一个区域[qū yù]的请求有突发时,这些[zhè xie]请求还会被自动调度[ dù]到相对比较远,但是[But]有计算资源的节点进行处理。这种自动弹性调度[ dù]的机制,可以[ kě yǐ]客户[customer base]无需担心[ dān xīn]业务[yè wù]的突发,也不用冗余储备资源来应对,整个资源的分配和扩容都由智能的CDN调度[ dù]系统完成。

3、QUIC在短视频场景的应用

短视频这几年发展非常迅速,已经[yǐ jing]基本成为[chéng wéi]了互联网流量增长的主要[main]增长点。它具有两个特点,第一短视频是纯静态的文件,文件大、流量大,所以,短视频业务[yè wù]也是天然适合用CDN做分发。第二个特点是短视频大多是移动端的客户[customer base]端、各类App应用,移动端的网络环境更加复杂,弱网环境很多,这些[zhè xie]场景下的卡顿率、失败率、首屏时间都会突增,而短视频应用的用户体验是非常重要[important]的,卡顿和长时间的等待加载会打断用户的沉浸体验,所以短视频应用追求的视频播放性能指标[zhǐ biāo]比一般的加速业务[yè wù]要更多更细化。

在这种追求极致的场景下,如果换一个协议就能使传输速度[ dù]有百分十几二十的提升,短视频类客户[customer base]是非常愿意尝试的。目前阿里云CDN支持[zhī chí]客户[customer base]端到L1的这段链路中开启QUIC协议传输,QUIC带来了[老弟]非常多的新特性,例如0-RTT的建连,直接节省了TCP的3次握手和TLS握手这几个来回的RTT,视频首屏可以[ kě yǐ]秒开。第二,QUIC支持[zhī chí]连接迁移,手机在切换请求不会断连,视频的加载和播放不会被打断,让用户的观看不会被打断。第三,QUIC把拥塞算法从内核移到了应用层,这使得阿里云CDN可以[ kě yǐ]按月甚至按周根据客户[customer base]业务[yè wù]特点去升级拥塞算法,帮助客户[customer base]拿到更好的收益。第四,TCP有队头阻塞的问题[foul-ups],1个连接里的多个stream里只要有1个stream丢包,就必须等待这个stream包重传,后续的包即使已经[yǐ jing]被接收端接收了也无法[to be]被读取,而QUIC没有这个问题[foul-ups],在弱网环境可以[ kě yǐ]减少了大量的重传,减少卡顿和失败。

从阿里云CDN服务[fú wù]短视频场景的实践数据来看,接入QUIC后,卡顿、首屏、下载速度[ dù]都有明显提升。

4、QUIC在动态加速场景的应用

动态加速大家应该[yīng gāi]比较熟悉了,比如短视频是纯静态文件,可以[ kě yǐ]直接缓存到CDN节点上,而应用里很多数据都是[All are]实时获取的,例如账号密码、版本更新、数据库中的读写操作的API访问[fǎng wèn]等,这些[zhè xie]数据都是[All are]实时变化的动态请求,无法[to be]缓存在CDN上,这时就需要请求源站获取。

访问[fǎng wèn]源站的网络链路里,动态加速就是做智能选路,它会实时探测网络的质量,并最终规划出最优、延迟最低的回源路线。

一般使用动态加速的业务[yè wù]都是[All are]对延迟敏感[gǎn]度[ dù]极高,追求高性能。在回源这段链路里有智能选路了,那接入层到客户[customer base]端这段链路能否再优化呢?

答案是可以[ kě yǐ]。平台可以[ kě yǐ]使用一些[yī xiē]私有协议进一步提高传输效率,而QUIC是一个标准化的协议,可以[ kě yǐ]让很多研发能力不是很强的平台也能够借助很多标准和开源的方案接入,让客户[customer base]端到边缘节点这段链路用QUIC高速传输。另外一般会建议[pointers]客户[customer base]在端上做TCP和UDP的竞速逻辑,端上探测2种协议的传输速度[ dù],在弱网的时候[When]用QUIC协议保证高可用性,网络好的时候[When]用TCP,最终拿到一个平衡的最低延迟的收益。

从阿里云CDN动态加速场景的实践数据看,动态加速再接入QUIC后,动态请求总耗时降低29%,静态请求总耗时降低34%。

三、未来展望

阿里云CDN边缘程序ER目前支持[zhī chí]代码包2MB以下的JavaScript代码部署,正在努力支持[zhī chí]更多的语言和环境,例如使用Wasm技术让C、 C++、 Rust、Go的程序也能够部署到ER上,降低后端各种语言下沉到边缘的难度[ dù]。在应用场景上,边缘程序ER目前在前端场景得到了较好的落地和实践,但我们[wǒ men]认为边缘轻量计算平台的用武之地还有很多,例如站点托管、API网关、IoT数据清洗聚合、Abtest等,这块也是期待更多的客户[customer base]接入后和我们[wǒ men]一起[yī qǐ]探索。

关于QUIC协议,目前阿里云CDN线上的QUIC已经[yǐ jing]有了Tbps级别的大流量验证,并且为客户[customer base]来了[老弟]明显的延迟收益。另外,阿里云CDN也在关注兼容IETF标准的QUIC,IETF目前已经[yǐ jing]是第34个草案了,预计将在未来的几个月内定稿。此外,像多路径QUIC也是重点研究方向,实际应用的场景例如移动端App,手机App有wifi、移动网络双通道,有了多路径QUIC后,当单边信号强度[ dù]很弱时,就可以[ kě yǐ]通过另一边通道进行补偿,最终实现平衡稳定的网络传输。在应用场景上,阿里云CDN的QUIC正在逐步扩展到直播,直播对卡顿、弱网可用性的要求甚至比短视频更高,对直播推流拉流的QUIC协议支持[zhī chí]和调优也是未来一段时间内的投入方向。

作者:樰篱

本文为阿里云原创内容,未经允许[allow]不得转载



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█支██南史██肥██驰██暗██黜██颠██蒯██曾██貂██头██如██梅花██殊██寐██补充式██徒██尹██舍██边██典██貌██李商隐█

1.十六岁,是个多愁善感的年纪,有些话想对那些人说却一直没有说出口过。
2.守着爸爸凯特趴在芳达的窗口喊道:快出来和我一起跳绳吧。不行芳达回答,要是不守着爸爸,他会替我做错的。
3.Thank to the god.Today I can still sit before the computer desk.I can get enough food and water.I am still alive .I am not gonna die of any disease or natural disaster.I can still enjoy your warm hug and the loving expression in your eyes.感谢上苍。今天我还可以坐在电脑桌前。我可以得到足够的食物和水。我仍然活着 而且 我也不会因为什么疾病或者自然灾害而去世。我还可以沉浸在你温暖的拥抱和充满爱意的眼神中无法自拔。
4.老妈的逻辑老妈说话的时候好像有点短路。冬天,我洗完头,老妈看到我的湿头发,对我说赶紧用电风扇吹一吹,防止感冒。我明白,她的意思其实是要我用电吹风。地上有脏东西,老妈对我说,用电吹风吸一吸。我明白,她的意思是用吸尘器。老妈,你老了不要得老年痴呆好伐。
5.“拿出胆量来”那一吼声是一切成功之母。——雨果
6.甜甜的微笑是火,真心的快乐是锅,虔诚的祝福是排骨。愿微笑的火点着快乐的锅,煮着祝福的排骨,那祝福的香飘向永远快乐的你!
7.自己做生意,都与时局有关,太平盛世,反倒见不得会这样子顺利。由此再往深处去想,自己生在太平盛世,应变的才具无从显现,也许就会庸庸碌碌地过一生,与草木同腐而已。
8.那次一个朋友穿汉服出去表演,结果坐车坐过头了,又忘带手机了,下车了急忙问路人现在是什么时间,路人迟疑了一下,然后说公元2016年。
9.妻子的“担心”丈夫:“大夫,我妻子整天都担心她的衣服被盗。”大夫:“先生,她有什么症状吗?”丈夫:“有的,大夫。有一天,我下班回家早了些,回到家里之后,竟然发现她雇了一个男人站在大衣柜里当守卫! ”
10.也算教师学生问语文教师:“老师,诗经是什么意思?”老师说:“你在哪看见这个词,那是风马牛不相及的事情。诗是文学的一种形式,而经呢,那是属于宗教范畴的东西。”
11.爱一个人,就是在漫长的时光了和他一起成长,在人生最后的岁月一同凋零。
12.爱情本来就没道理,婚外情比爱情更没道理。冒着伤害自尊和别人感情的巨大风险去爱一个已婚人士,只能说明爱情是天底下第一号“毒药”,而发明爱情的上帝则是最大的“毒枭”。婚外情一旦启动,就像火车出轨,不撞个支离破碎,不会轻易停下来。
13.朋友的一个电话,让我知道,你在想念我;家人的一句唠叨,让我知道,你在担心我,成长路上,有朋友和家人,我可以披荆斩棘,永往直前,向着目标前进,谢谢你们。
14.对于一切事物,希望总比绝望好。——歌德
15.麻辣粉丝煲有人很喜欢“麻辣粉丝煲”这道菜。有一次,他上饭馆,又点了这道菜。但侍者告诉他,这道菜已经卖完了。“真的卖完了吗?”他很失望地问。“先生,真的卖完了。你瞧,最后一份卖给那桌的先生了。”侍者回答道。那人顺着侍者的指点,看见有个很体面的绅士坐在邻座。绅士的饭菜已经吃得差不多了,但那份“麻辣粉丝煲”居然还是满满的。那人觉得绅士很浪费美味,所以他走到绅士旁边,指着那份“麻辣粉丝煲”,很有礼貌地问:“先生,您这还要吗?”绅士很有风度地摇摇头。于是那人立刻坐下,拿起调羹狼吞虎咽起来。风卷残云,一会儿一半下肚了,突然间他发现在砂锅底躺着一只很小很小但皮毛已长全的小老鼠。一阵恶心,那人把吃下去的所有粉丝通通吐回了砂锅里。当他在那儿翻胃不已的时候,那绅士用很同情的眼光看着他,说:“很恶心是吗?刚才我也是这样…”
16.人生中有两种境界,一种是选择,另一种是被选择。
17.不管昨夜经历了怎样的泣不成声,早晨醒来这个城市依然车水马龙。

█支██南史██肥██驰██暗██黜██颠██蒯██曾██貂██头██如██梅花██殊██寐██补充式██徒██尹██舍██边██典██貌██李商隐█
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