CDN:Content Distribution Network

최민석·2023-03-28

동영상 트래픽은 인터넷 대역폭의 주요 소비자
- Netflix와 YouTube는 가정용 ISP 트래픽의 37%와 16%를 차지합니다.
- 약 10억 명의 YouTube 사용자와 약 7500만 명의 Netflix 사용자가 있습니다.
Challenge : 규모 - 약 10억 명의 사용자에게 어떻게 도달할 것인가?
- 메가 비디오 서버는 작동 불가능
Challenge : 이질성
- 다양한 사용자들은 다양한 가용성을 지님 (예: 유선 vs 무선; 대역폭 풍부 vs 대역폭 부족)
해결책: 분산된 응용 수준(Application Level)의 인프라

Multimedia : Video

동영상: 일정한 속도로 표시되는 이미지의 연속(예: 초당 24개의 이미지)
디지털 이미지: 픽셀 배열
- 각 픽셀은 비트(RGB)로 표현됨
코딩: 이미지 내부 및 이미지 간의 중복을 사용하여 이미지를 인코딩하는 데 사용되는 비트 수를 줄임
- 공간적 압축 (이미지 내부)
- 시간적 압축 (이전 이미지로부터의 차이)
CBR: 고정된 비트율(constant bit rate)으로 동영상 인코딩
VBR: 가변적인 비트율(variable bit rate)으로 동영상 인코딩, 공간적, 시간적 코딩의 양에 따라 비트율이 변경됨
- 예시:
  
  MPEG 1 (CD-ROM) 1.5 Mbps
  MPEG2 (DVD) 3-6 Mbps
  MPEG4 (인터넷에서 자주 사용, < 1 Mbps)

💡 동영상은 원래 UDP였으나 인터넷 발달로 TCP위에서 HTTP로 돌림 그것을 위한 변형이 DASH

DASH: HTTP를 통한 동적, 적응형 스트리밍
서버:
- 비디오 파일을 여러 청크로 나눔
- 각 청크는 다른 비트율로 인코딩되어 저장됨
- manifest file: 다양한 청크의 URL 제공
- 비디오 화질: 1280x720(HD, 720p), 4096x2160(4K)
클라이언트: DASH 클라이언트는 연속적으로 가용 네트워크 대역폭을 측정하고, 이를 기반으로 향후 다운로드할 비디오 세그먼트의 비트율을 결정
- 주기적으로 서버-클라이언트 대역폭을 측정하며, menifest file를 참조하여 한 번에 하나의 청크를 요청한다.
- 현재 대역폭에 기반하여 지속 가능한 최대 코딩 비율을 선택한다.
  
  다양한 시간에 다양한 코딩 비율을 선택할 수 있다(가용 대역폭에 따라 시간에 따라 다름).
클라이언트의 “지능”: 클라이언트는 버퍼 고갈이나 오버플로우가 발생하지 않도록 청크를 요청하는 시기를 결정한다.
- 가용 대역폭이 더 많을 때 더 높은 화질의 비트레이트를 요청할 때
- 클라이언트에 “가까운” 서버나 가용 대역폭이 “높은” 서버에서 청크를 요청할 때
- MPEG-DASH 클라이언트에서 콘텐츠가 재생되면, 클라이언트는 비트레이트 적응(ABR) 알고리즘을 사용하여 재생이 멈추거나 버퍼링이 발생하지 않도록 가능한 최고 비트레이트의 세그먼트를 자동으로 선택해 준다.

깊은 진입(enter deep): CDN 서버를 다양한 접근 네트워크로 확장하여 사용자에게 가까운 위치에 배치, 가까운 CDN서버에 데이터를 캐싱 (넓은 곳에 CDN서버 분산)
- Akamai와 같은 회사가 1700개의 위치에서 사용
가까이 가져오기(bring home): 접근 네트워크(IXP) 근처의 더 큰 규모의 POPs(접속점)에서 작은 수(10개 정도)의 클러스터 사용 (좁은 곳에 많은 CDN서버)
- Limelight와 같은 회사가 사용

💡 KingCDN.com은 실질적으로 동영상을 가지고 있는 곳