CDN — 利用者の近くから配る係

中級の解説は準備中のため、中級の内容を表示しています。

概要 — まず全体をつかむ

初級ではCDNを「近くの倉庫」と捉えました。中級では、鮮度管理(TTL)とキャッシュ制御を見ます。

詳細 — 1段階ずつ追う

これは何をする係?

CDNは、地理的に分散したエッジ拠点(PoP) のキャッシュ網です。要点は「何をキーに、いつまで、どう更新するか」。

  • キャッシュキー — URLなどを鍵に、コピーを出し入れする
  • TTL(有効期限) — その期間はエッジのコピーを新鮮とみなす
  • オリジン — 大元。miss時やTTL切れ時に取りに行く先
アニメーション『CDNのエッジ配信』を開く
オリジン(大元)世界に1つ・全部の元無ければオリジンへ取りに行く(miss)エッジ拠点アジアコピー有 hit利用者最寄りから受け取るエッジ拠点ヨーロッパコピー有 hit利用者最寄りから受け取るエッジ拠点北米コピー有 hit利用者最寄りから受け取るエッジ拠点南米コピー無 miss利用者最寄りから受け取る世界中の拠点に控えを置き、利用者の近くから配る(近い=速い)

登場人物メモ:

  • ※1 cache hit/miss — エッジにある(hit)/無くてオリジンへ(miss)
  • ※2 パージ — エッジのコピーを強制的に無効化する操作

仕事の流れ

  1. リクエストのキャッシュキーで、エッジにコピーがあるか確認
  2. hit かつ TTL 内 ならそのまま返す
  3. miss/TTL切れ ならオリジンへ。条件付きリクエストで「変わってなければそのまま」を確認することも
  4. 取得したものをTTL付きでエッジに保存し、次に備える
アニメーション『エッジ配信の地理(近い=速い)』を開く
エッジ配信の地理 — 近い=速いエッジ拠点アジア利用者最寄りからエッジ拠点ヨーロッパ利用者最寄りからエッジ拠点北米利用者最寄りからエッジ拠点オセアニア利用者最寄りからオリジン(大元)世界に1つ・全部の元各地の拠点に控えを配り、利用者は最寄りエッジから受け取る(距離が短い=速い)

鮮度をどう保つか

  • Cache-Control ヘッダ — キャッシュ可否や期間をオリジンが指示する(max-age など)。private は共有キャッシュ禁止(個人向け応答に付ける)、public は共有可、s-maxage は共有キャッシュ用のTTLを別に指定する
  • ETag/If-None-Match — TTL切れ時、内容の識別子(ETag)を If-None-Match で送って問い合わせ、変わっていなければ 304(Not Modified)で本体を取り直さず、エッジのコピーを使い続ける
  • バージョニング — 内容が変わったらファイル名(URL)を変える。古い版と衝突しない定石
  • パージ/即時無効化 — 緊急時にエッジのコピーを消す
  • 静的と動的 — 変わらないものは長めのTTL、動的なものは短いか非キャッシュ。近年はエッジで軽い処理をする方式もある

⚠️ うまくいかないとき

  • stale(古いまま) — TTLが長すぎ/パージ漏れで、更新が届かない
  • hit率が低い — キャッシュキーが細かすぎる(クエリ違いで別扱い)などで、ほとんどmiss
  • 個人情報の誤キャッシュ — 個人向けの応答を誤って共有キャッシュに載せてしまう(他人に見える事故。攻撃の「キャッシュ汚染/ポイズニング」とは別物)。防ぐ鍵は Cache-Control: private を付け、共有キャッシュに載せないこと

理解度チェック

そのまま解けます(成績は保存されません)。無料アカウントを作ると、学習の記録と進捗の山登りが始まります。

1. エッジに置いたコピーを「いつまで新鮮とみなすか」を決める仕組みはどれ?

2. 新しいCSSに差し替えたのに古いのが表示される。安全な解決に近いのは?

3. CDNの「エッジ拠点(PoP)」の説明として正しいのは?

4. Cache-Control の private が意味するのは?

5. Cache-Control の s-maxage が指定するのは?

6. TTL切れ時にETagで問い合わせ、内容が変わっていないと確認できたときの動きは?

7. エッジのコピーを緊急時に強制的に無効化する操作を何という(カタカナまたは英語)?

8. TTL切れ時、内容の識別子(ETag)を送って「変わっていないか」を確認するために使うリクエストヘッダを英字で答えてください。