Cloud CDN – Übersicht

Cloud CDN (Content Delivery Network) nutzt das globale Edge-Netzwerk von Google, um Inhalte näher an die Nutzer heranzubringen, was Ihre Websites und Anwendungen beschleunigt.

Cloud CDN arbeitet mit externem HTTP(S)-Load-Balancing, um Inhalte für Ihre Nutzer bereitzustellen. Der externe HTTP(S)-Load-Balancer stellt die Front-End-IP-Adressen und -Ports bereit, die Anfragen empfangen, sowie die Back-Ends, die auf die Anfragen antworten.

Cloud CDN-Inhalte können von verschiedenen Arten von Back-Ends stammen.

Bei Cloud CDN werden diese Back-Ends auch als Ursprungsserver bezeichnet. In der folgenden Abbildung ist zu sehen, wie Antworten von Ursprungsservern, die auf VM-Instanzen ausgeführt werden, über ein HTTP(S)-Lastenausgleichsmodul übertragen werden, bevor sie von Cloud CDN bereitgestellt werden.

Antworten werden von Ursprungsservern über Cloud CDN zu Clients übertragen.
Cloud-CDN-Antwortfluss

Wie funktioniert Cloud CDN?

Wenn ein Nutzer Inhalte von einem HTTP(S)-Load-Balancer anfordert, geht die Anfrage an einem Google-Front-End (GFE) ein, das sich am Rand eines Google-Netzwerks in größtmöglicher Nähe zum Nutzer befindet.

Wenn die URL-Zuordnung des Load-Balancers Traffic an einen Back-End-Dienst oder Back-End-Bucket weiterleitet, für den Cloud CDN konfiguriert ist, verwendet das GFE Cloud CDN.

Cache-Treffer und Cache-Fehler

Ein Cache ist eine Gruppe von Servern, die Inhalte speichert und verwaltet, damit zukünftige Anfragen für diesen Inhalt schneller bearbeitet werden können. Der im Cache gespeicherte Inhalt ist eine Kopie von im Cache speicherbarem Inhalt, der auf Ursprungsservern gespeichert wird.

Wenn das GFE im Cloud CDN-Cache sucht und eine im Cache gespeicherte Antwort auf die Anfrage des Nutzers findet, sendet das GFE die im Cache gespeicherte Antwort an den Nutzer. Dies wird als Cache-Treffer bezeichnet. Wenn ein Cache-Treffer auftritt, sucht das GFE den Inhalt anhand seines Cache-Schlüssels und antwortet dem Nutzer direkt. Dadurch wird die Umlaufzeit verkürzt und braucht der Ursprungsserver die Anfrage nicht zu verarbeiten.

Wenn ein Inhalt zum ersten Mal angefordert wird, stellt das GFE fest, dass es die Anfrage aus dem Cache nicht erfüllen kann. Dies wird als Cache-Fehler bezeichnet. Wenn ein Cache-Fehler auftritt, versucht das GFE möglicherweise, den Inhalt aus einem Cache in der Nähe abzurufen. Wenn der Cache in der Nähe über den Inhalt verfügt, sendet das GFE ihn über die Cache-zu-Cache-Füllung an den ersten Cache. Andernfalls leitet das GFE die Anfrage an den externen HTTP(S)-Load-Balancer weiter.

Der Load-Balancer leitet die Anfrage dann an einen der Ursprungsserver weiter. Wenn der Cache den Inhalt empfängt, leitet das GFE den Inhalt an den Nutzer weiter.

Die folgende Abbildung zeigt einen Cache-Treffer und einen Cache-Fehler:

  1. Auf VM-Instanzen ausgeführte Ursprungsserver senden HTTP(S)-Antworten.
  2. Der externe HTTP(S)-Load-Balancer verteilt die Antworten an Cloud CDN.
  3. Cloud CDN liefert die Antworten für Endnutzer.
Die ursprüngliche Antwort wird vom Ursprungsserver bereitgestellt, während nachfolgende Antworten durch das GFE aus dem Cache bereitgestellt werden.
Cache-Treffer und Cache-Fehler

Ausgehender Cache-Traffic und Cache-Füllung

Wenn die Antwort des Ursprungsservers auf diese Anfrage im Cache speicherbar ist, speichert Cloud CDN die Antwort für zukünftige Anfragen im Cloud CDN-Cache.

Die Datenübertragung von einem Cache zu einem Client wird als Cache-Ausgang, die Datenübertragung in einen Cache als Cache-Füllung bezeichnet. Wie in der folgenden Abbildung dargestellt, kann die Cache-Füllung aus einem anderen Cloud CDN-Cache oder vom Ursprungsserver stammen.

Cache-Füllung ist die Datenübertragung von einem Ursprungsserver zu einem Cache oder von einem Cache zu einem anderen. Ausgehender Cache-Traffic ist der Datentransfer von einem Cache zu einem Client.
Cache-Füllung und Cache-Ausgang

Bei Cache-Treffern entstehen Kosten für die Bandbreite des aus dem Cache ausgehenden Traffics. Bei Cache-Fehlern, einschließlich Fehlern, die zu einer Cache-zu-Cache-Füllung geführt haben, fallen ebenfalls Kosten für die Bandbreite zum Füllen des Cache an. Das bedeutet, dass Cache-Treffer weniger kosten als Cache-Fehler. Ausführliche Preisinformationen finden Sie unter Preise.

Keine URL-Weiterleitung

Cloud CDN führt keine URL-Weiterleitung aus. Der Cloud CDN-Cache befindet sich im GFE. Das bedeutet:

  • Unabhängig davon, ob Cloud CDN aktiviert ist oder nicht, bleibt die von einem Client angeforderte URL dieselbe.
  • Unabhängig davon, ob es einen Cache-Treffer gibt oder nicht, bleibt die URL gleich.

Cache-Trefferquote

Die Cache-Trefferquote gibt an, wie häufig ein angefordertes Objekt vom Cache bereitgestellt wird. Beträgt die Cache-Trefferquote 60 %, wird das Objekt in 60 % der Fälle vom Cache bereitgestellt und muss zu 40 % aus dem Ursprung abgerufen werden.

In der Google Cloud Console wird die Cache-Trefferquote für jeden Ursprung in der Spalte Cache-Trefferquote angezeigt.

Zur Cloud CDN-Seite

Der auf dieser Seite dargestellte Prozentsatz steht für einen Anteil, der für einen kurzen Zeitraum errechnet wurde (die letzten Minuten). Klicken Sie zum Abrufen der Cache-Trefferquote für einen beliebigen Zeitraum von 1 Stunde bis 30 Tage auf den Ursprungsnamen und anschließend auf den Tab Monitoring.

Informationen zur Auswirkung von Cache-Schlüsseln auf die Cache-Trefferquote finden Sie unter Cache-Schlüssel verwenden. Informationen zur Fehlerbehebung finden Sie unter Niedrige Cache-Trefferquote.

Inhalte in den Cache einfügen

Caching ist reaktiv in dem Sinne, dass ein Objekt in einem bestimmten Cache gespeichert wird, wenn eine Anfrage diesen Cache durchläuft und wenn die Antwort im Cache speicherbar ist. Ein in einem Cache gespeichertes Objekt wird nicht automatisch in andere Caches kopiert. Zur Cache-Füllung kommt es nur bei einer vom Client ausgelösten Anfrage. Sie können Caches nicht im Voraus laden, es sei denn, Sie lassen die einzelnen Caches auf Anfragen antworten.

Wenn der Ursprungsserver Bytebereichsanfragen unterstützt, kann Cloud CDN als Antwort auf eine einzelne Clientanfrage mehrere Cache-Füllanfragen starten.

Inhalte aus einem Cache bereitstellen

Nach der Aktivierung von Cloud CDN erfolgt das Caching für alle im Cache speicherbaren Inhalte automatisch. Ihr Ursprungsserver verwendet HTTP-Header, um anzuzeigen, welche Antworten im Cache gespeichert werden. Sie können die Cache-Fähigkeit auch mithilfe von Cache-Modi steuern.

Wenn Sie einen Back-End-Bucket verwenden, ist Cloud Storage der Ursprungsserver. Falls Sie VM-Instanzen verwenden, ist der Ursprungsserver die Webserver-Software, die Sie auf diesen Instanzen ausführen.

Cloud CDN verwendet Caches an zahlreichen Standorten auf der ganzen Welt. Aufgrund der Art von Caches ist es nicht möglich, vorherzusehen, ob eine bestimmte Anfrage außerhalb des Caches bedient wird. Sie können jedoch davon ausgehen, dass häufig auftretende Anfragen für im Cache speicherbare Inhalte meistens vom Cache bedient werden, was zu deutlich geringeren Latenzen, Kosten und Lasten bei Ihren Servern führt.

Unter Caching finden Sie zusätzliche Informationen zu den Daten, die Cloud CDN im Cache speichert, und zum Zeitraum, für den sie gespeichert werden.

Sie können Logs ansehen, um zu erfahren, welche Inhalte Cloud CDN aus dem Cache bereitstellt.

Inhalte aus dem Cache entfernen

Wenn Sie ein Element aus einem Cache entfernen möchten, können Sie die im Cache gespeicherten Inhalte entwerten. Weitere Informationen finden Sie hier:

Cache umgehen

Wenn Sie Cloud CDN umgehen möchten, können Sie ein Objekt direkt aus einem Cloud Storage-Bucket oder einer Compute Engine-VM anfordern. Die URL für ein Objekt in einem Cloud Storage-Bucket sieht zum Beispiel so aus:

https://storage.googleapis.com/STORAGE_BUCKET/FILENAME

Bereinigung und Ablauf

Damit Inhalte aus einem Cache bereitgestellt werden können, müssen Sie in den Cache eingefügt worden sein und dürfen weder entfernt noch abgelaufen sein.

Bereinigung und Ablauf sind zwei verschiedene Konzepte. Sie beeinflussen beide, was bereitgestellt wird, aber sie beeinflussen sich nicht direkt gegenseitig.

Bereinigung

Die Aufnahmekapazitäten von Caches sind begrenzt. Cloud CDN fügt Caches jedoch auch dann Inhalte hinzu, wenn sie voll sind. Damit Inhalte in einen vollen Cache eingefügt werden können, entfernt der Cache zuerst andere Inhalte, um Platz zu schaffen. Das wird Bereinigung genannt. Caches sind in der Regel voll, sodass ständig Inhalte entfernt werden. Im Allgemeinen bereinigen sie Inhalte, auf die in letzter Zeit nicht zugegriffen wurde, unabhängig von deren Ablaufzeit. Es kann somit sein, dass der bereinigte Inhalt möglicherweise noch nicht abgelaufen war. Eine festgelegte Ablaufzeit wirkt sich nicht auf die Bereinigung aus.

Selten genutzte Inhalte sind Inhalte, auf die seit einiger Zeit nicht mehr zugegriffen wurde. Seit einiger Zeit und selten genutzt beziehen sich beide auf den Großteil der anderen Elemente im Cache. Wenn Caches mehr Traffic erhalten, werden auch mehr im Cache gespeicherte Inhalte bereinigt.

Wie bei allen großen Caches können Inhalte unvorhersehbar bereinigt werden. Aus diesem Grund kann nicht garantiert werden, dass jede Anfrage aus dem Cache bereitgestellt werden kann.

Ablauffrist

Inhalte in HTTP(S)-Caches können eine konfigurierbare Ablaufzeit haben. Die Ablaufzeit weist den Cache an, keine alten Inhalte bereitzustellen, auch wenn der Inhalt nicht bereinigt wurde.

Stellen Sie sich beispielsweise eine URL des Bilds der Stunde vor. Die Antworten sollten innerhalb einer Stunde ablaufen. Andernfalls kann es sich bei dem bereitgestellten Inhalt um ein altes Bild aus einem Cache handeln.

Informationen zum Anpassen von Ablaufzeiten finden Sie unter TTL-Einstellungen und -Überschreibungen verwenden.

Von Cloud CDN initiierte Anfragen

Wenn Ihr Ursprungsserver Bytebereichsanfragen unterstützt, kann Cloud CDN als Antwort auf eine einzelne Clientanfrage mehrere Anfragen an Ihren Ursprungsserver senden. Wie in Von Cloud CDN initiierte Anfragen beschrieben, kann Cloud CDN zwei Arten von Anfragen initiieren: Validierungsanfragen und Bytebereichsanfragen.

Einstellungen für den Speicherort von Daten anderer Cloud Platform-Dienste

Durch die Nutzung von Cloud CDN können Daten an Bereitstellungsspeicherorten außerhalb der Region oder Zone Ihres ursprünglichen Servers gespeichert werden. Dies ist normal und entspricht dem Funktionsprinzip des HTTP-Cachings im Internet. Unter den dienstspezifischen Nutzungsbedingungen der Nutzungsbedingungen für die Google Cloud Platform gelten die Einstellungen für den Speicherort von Daten, die für bestimmte Cloud Platform-Dienste verfügbar sind, nicht für die grundlegenden Kundendaten für den entsprechenden Cloud Platform-Dienst, wenn dieser mit anderen Google-Produkten und -Diensten verwendet wird (in diesem Fall mit dem Cloud CDN-Dienst). Wenn Sie dies nicht wünschen, verwenden Sie den Cloud CDN-Dienst nicht.

Unterstützung für SSL-Zertifikate, die von Google verwaltet werden

Wenn Cloud CDN aktiviert ist, können Sie von Google verwaltete SSL-Zertifikate verwenden.

Google Cloud Armor mit Cloud CDN

Wenn Sie Google Cloud Armor mit Cloud CDN verwenden, werden Sicherheitsrichtlinien nur für Anfragen von dynamischem Inhalt, Cache-Fehler oder andere Anfragen erzwungen, die für Ihren Ursprungsserver bestimmt sind. Cache-Treffer werden auch dann gezeigt, wenn die nachgelagerte Google Cloud Armor-Sicherheitsrichtlinie verhindern würde, dass die Anfrage Ihren Ursprungsserver erreicht.

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