简介： CDN除了减速外，一直被赋予更多价值。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经理不仅对近期阿里云公布的CDN产品最佳实际图进行了具体解读，还对CDN产品和客户的场景如何更高效地匹配、造成最优计划进行了分享，心愿基于阿里巴巴及胜利客户教训的分享，为客户2021年的企业数字化降级之路加码提速。本文整顿自《边缘翻新技术和落地实际》议题，介绍了边缘程序ER、QUIC这2个翻新技术在前端渲染、小程序、短视频以及动静减速场景中的利用落地实际。
CDN除了减速外，一直被赋予更多价值。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经理不仅对近期阿里云公布的CDN产品最佳实际图进行了具体解读，还对CDN产品和客户的场景如何更高效地匹配、造成最优计划进行了分享，心愿基于阿里巴巴及胜利客户教训的分享，为客户2021年的企业数字化降级之路加码提速。
本文整顿自《边缘翻新技术和落地实际》议题，介绍了边缘程序ER、QUIC这2个翻新技术在前端渲染、小程序、短视频以及动静减速场景中的利用落地实际。
分享嘉宾：阿里云产品经理陈章炜，负责阿里云CDN边缘Serverless轻量计算产品、QUIC协定、CDN配置可编程等翻新产品的孵化。
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年度产品升级发布会中着重推出和介绍的翻新产品，它的原理是在CDN边缘节点上运行计算服务，用户将javascript代码上传、部署至ER，即可在寰球的CDN边缘节点上运行，相当于用户在寰球领有了大量微型服务器能够就近地解决客户端的计算申请。
过来传统CDN的缓存散发能力，是将动态文件就近发送给客户端，而当初阿里云CDN正在尝试让用户的后端计算服务下沉到CDN边缘节点，让计算能更凑近客户端，拿到更低提早。同时因为CDN自身是一个微小的弹性网络，用户不必像购买服务器一样去关怀算力资源和扩缩容，CDN边缘节点网络能够很从容地弹性伸缩帮忙用户应答每一次突发的业务。
2、QUIC协定 / HTTP3.0
阿里云CDN接入层反对3~7层、规范、公有等多种协定的接入，能够满足大部分场景的减速，QUIC就是其中一个协定。
QUIC是2013年由Google 发动的，尽管曾经发动很多年了，然而真正的大规模商用，阿里云CDN是走得比拟靠前的。QUIC基于UDP协定，在UDP的根底上实现了一套TCP+TLS+HTTP/2，所有用TCP能传输的数据都能够用QUIC传输，并且QUIC如他的名字一样，传输速度更快，仅仅只是替换客户端申请的协定，就可能晋升大概10%的访问速度，在弱网环境下甚至可能晋升20%，这种革新带来的收益是十分可观的，所以当初很多客户曾经在应用阿里云CDN的QUIC协定进行减速了。
二、利用场景
1、边缘程序ER在电商前端渲染场景下的实际
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，而且申请的量级十分地大。这些页面的内容大部分都是动态的，不会频繁变动的。因而电商页面是人造必须运行在CDN上的，依靠CDN缓存散发的能力来升高源站服务器的压力。
第二个特点是页面元素十分多，包含大量的图片文字元素，将这些元素渲染成最终在手机上显示的页面。
惯例状况下，有2种渲染技术，如上图右侧中所示，一种是csr客户端渲染，由客户端去发动，把整个异步的申请去拿到动动态的数据，最初回到客户端生成动静态数据，而后把这些动动态的数据渲染成最终的1个HTML的后果，这种渲染技术的毛病是客户端压力大、申请多提早不可控。另一种是ssr服务端渲染，当客户端发动一次申请，由服务器端去做这些动动态资源的拉取和渲染，最终给客户端返回1个HTML的文件，由客户端去做加载。这种渲染技术下，首先客户须要有专门服务器集群去做SSR，老本比拟高，另外服务器须要承受来自客户端的渲染申请，压力也比拟大，而且客户端发动申请之后须要等待时间，也就是白屏工夫，将会影响客户端的用户体验。而电商恰好对页面加载的提早是很敏感的，用户同样停留的工夫，加载速度快意味着用户能看到更多的商品，更有可能成单，相同如果加载很慢，还可能造成买家用户的散失。
当阿里云CDN反对在边缘节点运行计算服务后，就呈现了新的渲染架构ESR ，在边缘节点做前端页面渲染。这样既不必吃客户端性能，也不必到很远的核心服务器去做集中的渲染，看下图示意图：
页面渲染的代码部署到ER，客户端申请达到ER后，ER会生成DOM构造并开始拉取源数据进行渲染，而其中大部分的源数据都是动态文件，例如图片文件，这些动态文件就缓存在CDN上，能够间接从CDN缓存读取，不必发动网络申请。只有少部分例如页面上的粉丝数量、商品价格等大量数据须要实时的发动申请回源获取。边缘渲染实现后间接给客户端返回一个最终的HTML文件，客户端只有做加载即可。另外，边缘实现渲染后的HTML文件也能够间接缓存到CDN上，让一段时间内的申请能够准时地复用这个页面后果，缩小不必要的反复渲染，进一步升高客户端的白屏工夫。
2020年双十一，手机淘宝首次在阿里云CDN的边缘程序（ER）中进行主播详情页面的渲染计算，客户端的图文页面申请间接在边缘节点实现渲染，无需回源，页面整体加载工夫升高60%。同时ER引擎渲染后的页面后果能够间接缓存在CDN中， 缩小了每次回源的反复计算， 整体复用率达到40%~60%。在升高客户端提早，为用户带去更顺畅的购物体验的同时，在边缘间接实现渲染计算还节约了核心源站的算力。
2、边缘程序ER在小程序场景下的实际
小程序是近年很热门的一种轻利用状态，相比原生开发的形式，小程序有很多长处，比方跨平台、免下载、随开随用、体积小等特点，对于个别的小型服务齐全够用了。目前在淘宝店铺、支付宝利用里都能够看到小程序的身影。
小程序是高度模块化/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、灰度配置信息、客户端信息、验签信息、安全策略等），大部分的模块更新频率低，呈动态化的特点，少部分模块或个性化插件的实时性高须要动静回源获取。
基于小程序的这些特点，边缘程序ER能帮忙他做哪些优化？
如上图所示，以店铺小程序为例，左侧是惯例的小程序服务架构， 客户端申请由核心服务器做小程序组装，将各个模块组装成1个店铺框架后返回给客户端。
然而如方才提到的，这些模块其实也能细分成动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。如果能在边缘依据客户端申请携带的用户信息做模块的精准辨别，动态化的文件间接从CDN缓存读取，少部分的个性化模块、安全策略等高实时性模块等再异步回源拉取，能够缩小大量网络申请。CDN缓存加上大量网络申请后组装成店铺模板返回给客户端，同时对组装实现的店铺模板文件也能够缓存在CDN缓存节点，供一段时间内的同类申请复用，缩小反复的组装，进步客户端加载小程序的加载速度。
小结一下：间接在CDN边缘节点做计算的劣势有很多。比方电商页面、小程序这种，访问量十分大，所以业务自身其实就会用CDN。而在通过CDN的时候减少一些判断的逻辑和内容，生成的逻辑其实对本来的业务的侵入性是很小的，业务革新老本也很小。同时，还可能无效的去缩小回源的数据申请，防止网络申请可能带来的网提早的危险。
同时，因为边缘程序ER是间接跑在CDN边缘节点上的，所以他就人造的具备所有CDN的长处。比方就近调度，客户端的申请会就近的调度到离它最近、最优的节点进行计算解决。而且当一个区域的申请有突发时，这些申请还会被主动调度到绝对比拟远，然而有计算资源的节点进行解决。这种主动弹性调度的机制，能够让客户无需放心业务的突发，也不必冗余储备资源来应答，整个资源的调配和扩容都由智能的CDN调度零碎实现。
3、QUIC在短视频场景的利用
短视频这几年倒退十分迅速，曾经根本成为了互联网流量增长的次要增长点。它具备两个特点，第一短视频是纯动态的文件，文件大、流量大，所以，短视频业务也是人造适宜用CDN做散发。第二个特点是短视频大多是挪动端的客户端、各类App利用，挪动端的网络环境更加简单，弱网环境很多，这些场景下的卡顿率、失败率、首屏工夫都会突增，而短视频利用的用户体验是十分重要的，卡顿和长时间的期待加载会打断用户的沉迷体验，所以短视频利用谋求的视频播放性能指标比个别的减速业务要更多更细化。
在这种谋求极致的场景下，如果换一个协定就能使传输速度有百分十几二十的晋升，短视频类客户是十分违心尝试的。目前阿里云CDN反对在客户端到L1的这段链路中开启QUIC协定传输，QUIC带来了十分多的新个性，例如0-RTT的建连，间接节俭了TCP的3次握手和TLS握手这几个来回的RTT，视频首屏能够秒开。第二，QUIC反对连贯迁徙，手机在切换申请不会断连，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能够按月甚至按周依据客户的业务特点去降级拥塞算法，帮忙客户拿到更好的收益。第四，TCP有队头阻塞的问题，1个连贯里的多个stream里只有有1个stream丢包，就必须期待这个stream包重传，后续的包即便曾经被接收端接管了也无奈被读取，而QUIC没有这个问题，在弱网环境能够缩小了大量的重传，缩小卡顿和失败。
从阿里云CDN服务短视频场景的实际数据来看，接入QUIC后，卡顿、首屏、下载速度都有显著晋升。
4、QUIC在动静减速场景的利用
动静减速大家应该比拟相熟了，比方短视频是纯动态文件，能够间接缓存到CDN节点上，而利用里很多数据都是实时获取的，例如账号密码、版本更新、数据库中的读写操作的API拜访等，这些数据都是实时变动的动静申请，无奈缓存在CDN上，这时就须要申请源站获取。
在拜访源站的网络链路里，动静减速就是做智能选路，它会实时探测网络的品质，并最终布局出最优、提早最低的回源路线。
个别应用动静减速的业务都是对提早敏感度极高，谋求高性能。在回源这段链路里有智能选路了，那接入层到客户端这段链路是否再优化呢？
答案是能够。平台能够应用一些公有协定进一步提高传输效率，而QUIC是一个标准化的协定，能够让很多研发能力不是很强的平台也可能借助很多规范和开源的计划接入，让客户端到边缘节点这段链路用QUIC高速传输。另外个别会倡议客户在端上做TCP和UDP的竞速逻辑，端上探测2种协定的传输速度，在弱网的时候用QUIC协定保障高可用性，网络好的时候用TCP，最终拿到一个均衡的最低提早的收益。
从阿里云CDN动静减速场景的实际数据看，动静减速再接入QUIC后，动静申请总耗时升高29%，动态申请总耗时升高34%。
三、将来瞻望
阿里云CDN边缘程序ER目前反对代码包2MB以下的JavaScript代码部署，正在致力反对更多的语言和环境，例如应用Wasm技术让C、 C++、 Rust、Go的程序也可能部署到ER上，升高后端各种语言下沉到边缘的难度。在利用场景上，边缘程序ER目前在前端场景失去了较好的落地和实际，但咱们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数据荡涤聚合、Abtest等，这块也是期待更多的客户接入后和咱们一起摸索。
对于QUIC协定，目前阿里云CDN线上的QUIC曾经有了Tbps级别的大流量验证，并且为客户带来了显著的提早收益。另外，阿里云CDN也在关注兼容IETF规范的QUIC，IETF目前曾经是第34个草案了，预计将在将来的几个月内定稿。此外，像多路径QUIC也是重点钻研方向，理论利用的场景例如挪动端App，手机App有wifi、挪动网络双通道，有了多路径QUIC后，当单边信号强度很弱时，就能够通过另一边通道进行弥补，最终实现均衡稳固的网络传输。在利用场景上，阿里云CDN的QUIC正在逐渐扩大到直播，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协定反对和调优也是将来一段时间内的投入方向。
作者：樰篱
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