ExamEn tEchniquE dEs tEchnologiEs dE misE En cachE

La sécurité :
un monde de
possibilités
pour
l’entreprise
eXAMEN technique des
technologies de mise en cache
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BLUE COAT SYSTEMS, INC
LIVRE BLANC
Examen technique des technologies
de mise en cache
Au cours des 10 dernières années, l'utilisation d'applications facilitant les processus métier a considérablement évolué.
Ce qui était un plus avantageux fait désormais partie intégrante de l'activité, de la formation et des autres opérations
dans le monde. Dans la mesure où l'utilisation d'application a augmenté, le temps de réponse est devenu de plus en
plus important, et ce pour de bonnes raisons. Le temps perdu à attendre des données représente une perte d'argent et
de productivité. Les facteurs affectant le temps de réponse aujourd'hui sont, par exemple, les réseaux WAN saturés, les
protocoles inefficaces/bavards, et la latence due aux longues distances entre les utilisateurs et les données. Tous ces
facteurs sont exacerbés à mesure que les applications et les ressources de données sont consolidées, centralisées ou
externalisées. Souvent, les retards frustrent les utilisateurs.
Synthèse
Mise en mémoire cache : un concept éprouvé
Pour résoudre les problèmes de performances associés à l'extraction de
données, l'optimisation du trafic des applications sur le WAN est devenue la
solution stratégique qui fait l'unanimité auprès des entreprises du monde entier.
Optimiser la quantité de données qui traversent le WAN, c'est-à-dire la stratégie
au cœur de la plupart des solutions d'optimisation WAN, est une excellente
solution, mais ce n'est pas la seule. L'un des principaux facteurs affectant le
temps de réponse de l'extraction de données est la distance entre les données
et l'utilisateur. L'optimisation du trafic WAN apporte une amélioration manifeste,
mais une solution qui n'exige aucune extraction des données sur le WAN est
évidemment idéale. C'est possible avec différentes formes de mise en mémoire
cache. Dans la mesure où la réduction du temps de réponse est essentielle,
une solution d'optimisation WAN complète doit inclure, non seulement, les
technologies d'optimisation WAN les plus populaires (par exemple, l'optimisation
de protocoles, la gestion de la bande passante et la compression), mais aussi
deux formes de mise en mémoire cache : mise en mémoire cache des objets
et mise en mémoire cache des octets. Tandis que la mise en mémoire cache
des octets est plus répandue dans les solutions d'optimisation WAN, la mise
en mémoire cache des objets est un composant clé actuellement absent
de la plupart des solutions. Comme la mise en mémoire cache minimise la
transmission des données sur le WAN et permet aux données d'être transmises
immédiatement, cette technologie améliore directement le temps de réponse et
l'utilisation de la bande passante.
Bien que certains la découvrent pour la première fois, la mise en mémoire
cache est une technologie qui est en fait employée dans différents secteurs de
l'industrie informatique et de réseau depuis un certain temps. Bien qu'il existe
différentes manières de la déployer, la technologie de mise en mémoire cache est
un concept relativement simple. La mise en mémoire cache consiste à stocker
les données fréquemment utilisées dans un emplacement facile d'accès afin de
gagner du temps et d'économiser des ressources car les données n'ont pas à
être extraites de la source d'origine. Le temps et les ressources étant toujours
des éléments de premier ordre dans le secteur de l'informatique et du réseau,
les mémoires caches existent partout et sont utilisées dans tous les systèmes
aux performances élevées. En fait, l'UC de chaque appareil du réseau (routeur,
commutateur, PC) tire parti de la mise en mémoire cache pour accélérer l'accès
à la mémoire. Assurément, le fait que plusieurs centaines de millions de PC
utilisant la technologie de mise en mémoire cache dans le processeur illustre
l'importance de la mise en mémoire cache, même au niveau matériel. Un autre
cache très courant, que l'on retrouve sur pratiquement tous les PC, est le cache
de navigateur Web. Internet Explorer et Firefox, les navigateurs les plus utilisés,
par exemple, disposent de caches Web pour le stockage des objets demandés,
de telle sorte que les mêmes objets n'ont pas à être extraits plusieurs fois du
serveur Web. Ce processus est connu sous le nom de mise en mémoire cache
des objets.
L'objectif de ce livre blanc est de traiter du rôle de la mise en mémoire cache, de
décrire en détail le fonctionnement de la mise en mémoire cache des objets et
des octets, et de montrer comment ces technologies s'associent pour fournir une
réelle différence en termes de performances.
Différentes formes de mise en mémoire cache
Quel que soit le type de déploiement, l'objectif de toute mise en mémoire cache
est le même : éviter de récupérer de nouveau des données ayant déjà été
extraites afin d'améliorer le temps de réponse et de minimiser l'utilisation de la
bande passante. Les technologies détaillées ici sont conçues pour atteindre cet
objectif en mettant en mémoire cache les données localement et en effectuant
un service instantané lorsqu'une demande de données est reçue. Cette
fonctionnalité permet d'obtenir les améliorations de performances importantes
décrites ci-dessous.
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Mise en mémoire cache des objets
La mise en mémoire cache des objets est utilisée depuis plusieurs années et
permet généralement d'accélérer l'accès au contenu HTTP. Outre la mise en
mémoire cache des objets du contenu HTTP, certains fournisseurs ont étendu
leur prise en charge de la mise en mémoire cache des objets pour inclure le
contenu HTTPS, les objets média de streaming, le FTP et les fichiers CIFS.
Parfois, la mise en mémoire cache des objets est appelée « mise en mémoire
cache proxy », car elle est déployée à l'aide d'un proxy pour le protocole donné
(par exemple, HTTP, HTTPS, FTP, CIFS ou RTSP/RTP).
Fonctionnement de la mise en mémoire cache des objets
Le mécanisme de la mise en mémoire cache des objets est relativement simple
et ne nécessite aucune configuration. Le client envoie une demande d'objet
(fichier, document, image, etc.) à un serveur et la demande est interceptée par
le proxy qui se trouve entre le client et le serveur d'origine. Lors de la réception
de la demande, le proxy vérifie qu'il dispose de l'objet demandé dans son
cache. Si tel est le cas, le proxy répond en envoyant l'objet mis en mémoire
cache au client. Sinon, il envoie la demande au serveur. Si le proxy demande
l'objet au serveur d'origine, les données de cet objet sont mises en mémoire
cache par le proxy afin de pouvoir répondre aux demandes ultérieures portant
sur le même objet sans extraire à nouveau les données du serveur d'origine. Le
traitement d'un objet mis en mémoire cache entraîne une utilisation zéro de la
bande passante côté serveur pour le contenu et une large amélioration du temps
de réponse pour l'utilisateur final. Bien que le bénéfice de la mise en mémoire
cache soit clair et que le mécanisme du proxy soit simple, cela pose plusieurs
problèmes, en particulier en matière de validité et de stockage du contenu.
Validité du contenu
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Pour éviter les problèmes d'intégrité des données, les objets mis en mémoire
cache doivent être à jour. Dans la mesure où le contenu change sur les serveurs,
un cache d'objet doit maintenir son stock temporaire de contenus à jour. Il
existe deux approches pour maintenir l'exactitude du contenu : une sorte de
vérification périodique de la validité ou la vérification constante du contenu avec
le serveur avant de servir l'objet mis en mémoire cache. En général, pour qu'un
proxy HTTP fournisse du contenu à l'utilisateur final avec l'assurance que les
données sont à jour, il doit envoyer une « vérification d'actualisation » au serveur
d'origine. Cependant, pour fournir le contenu rapidement, il ne doit pas attendre
qu'un utilisateur demande le contenu pour effectuer cette activité d'actualisation.
Compte tenu de la manière dont les pages Web sont conçues (beaucoup d'objets
imbriqués souvent liés à plusieurs serveurs dispersés géographiquement),
si les vérifications d'actualisation ne sont effectuées que lorsque l'utilisateur
demande le contenu, l'utilisateur subira les mêmes retards dus aux aller-retour
qui ralentissent l'extraction des données, car chaque objet Web est validé. Le
temps de réponse de l'application ne sera pas amélioré de manière significative.
La technologie de mise en cache des objets intelligente doit pouvoir éviter
les données obsolètes sans avoir d'impact négatif sur le réseau en raison de
vérifications d'actualisation inutiles. Un fournisseur propose un déploiement de
mise en mémoire cache des objets qui utilise un algorithme de rafraîchissement
adaptatif intelligent pour garantir la validité du contenu sans avoir d'impact
négatif sur les performances à cause de vérifications d'actualisation. Pour les
services de fichiers CIFS, l'approche de mise en mémoire cache des objets
consiste à toujours effectuer une vérification auprès du serveur avant de renvoyer
un objet CIFS mis en mémoire cache. Cela est nécessaire pour s'assurer que le
fichier n'a pas été modifié et pour vérifier les droits d'accès de l'utilisateur. La
surcharge induite est toutefois négligeable par rapport à l'inefficacité globale du
protocole CIFS. Un seul aller-retour pour vérifier la validité et les droits d'accès
est bien plus efficace que la transmission des fichiers entiers.
Stockage
Un autre défi souvent associé à la mise en mémoire cache des objets est le
stockage. En effet, stocker des millions d'objets d'application sur un système
de fichiers général risque de ne pas être efficace et peut entraîner une latence
supplémentaire en raison des lectures de disque. Par conséquent, la méthode de
stockage des objets sur disque devient critique pour atteindre des performances
et une évolutivité élevées. Elle détermine (1) la rapidité de l'accès à un objet
mis en mémoire cache lorsqu'un client demande cet objet, (2) la rapidité avec
laquelle de nouveaux objets peuvent être obtenus et stockés sur le disque,
et (3) le débit auquel les demandes client peuvent être traitées par lecteur de
disque. Les déploiements classiques de mise en mémoire cache des objets
utilisent un système de fichiers, qui fonctionne moins efficacement lorsqu'il est
plein. Un déploiement plus rapide de mise en mémoire cache des objets utilise
un système de stockage des objets qui constitue réellement un cache d'objet.
Au lieu d'utiliser un répertoire ou un système de fichiers couramment utilisé,
l'accès à l'objet effectué via une table partitionnée dans la mémoire RAM garantit
l'obtention de chaque objet dans une seule lecture de disque. Contrairement
au système de fichiers, qui a un impact négatif lorsqu'il est plein, un cache
d'objet fournit ses plus hautes performances lorsqu'il est plein. Dans un cache
d'objet idéal, les anciens objets rarement utilisés sont constamment enlevés
pour faire de la place aux nouveaux objets. Les algorithmes de présentation et
de remplacement des disques doivent faciliter ce processus afin d'optimiser la
vitesse de l'écriture de nouveaux objets sur le disque.
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Quand la mise en mémoire cache des objets est-elle la plus utile ?
La mise en mémoire cache des objets est une technologie très bénéfique pour
les types de contenus suivants :
• Contenu qui ne change pas très souvent, tel que des images, des logos et
certains documents.
• Contenu qui peut être prérenseigné sur des appliances avant que les
utilisateurs n'y accèdent (applications eLearning, multimédia).
• Fichiers qui ne changent pas souvent et auxquels plusieurs utilisateurs doivent
accéder.
Mise en mémoire cache des octets
Bien que la mise en mémoire cache des objets soit la méthode de mise en
mémoire cache la plus efficace du point de vue du temps de réponse et de
l'utilisation de la bande passante, elle présente trois limites relativement
importantes. L'inconvénient le plus évident est qu'elle est limitée à des
protocoles spécifiques, comme expliqué précédemment dans ce document.
Une autre limite est que, même si seul un octet d'objet change, l'ensemble de
l'objet doit être à nouveau extrait car l'objet a changé. La mise en mémoire cache
des objets est également limitée aux fichiers demandés par le client, et n'est
pas utilisée lorsqu'un client enregistre ou publie un fichier sur un serveur. Pour
surmonter ces restrictions, l'évolution naturelle de la mise en mémoire cache a
été de mettre en mémoire cache des portions répétitives d'un objet. C'est ce que
l'on appelle la mise en mémoire cache des octets. La mise en mémoire cache
des octets est une technologie de mise en cache bidirectionnelle indépendante
du protocole, du port et de l'adresse IP, qui fonctionne au niveau de la couche
TCP en recherchant des séquences de données communes. La mise en mémoire
cache des octets est conçue pour fonctionner dans une conception de réseau
maillé, hiérarchique ou arbitraire, et n'impose aucune limite à la conception des
réseaux d'entreprise.
Fonctionnement de la mise en mémoire cache des octets
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La mise en mémoire cache des octets est une fonctionnalité qui nécessite un
déploiement symétrique entre deux points d'extrémité. Par conséquent, la mise
en mémoire cache des octets est une amélioration courante pour les réseaux
d'optimisation WAN, où une ou plusieurs appliances sont déployées dans les
succursales, ainsi qu'au siège ou au centre de données. Dans la mesure où les
appliances des deux côtés du WAN communiquent, elles conservent un cache
de tout le trafic TCP envoyé et reçu sur le WAN. Chaque fois que des données
doivent être envoyées, elles sont analysées pour rechercher les segments en
double dans le cache. Si des doublons sont détectés, les données en double
sont retirées de la séquence d'octets et des jetons sont insérés à la place.
Lorsque l'autre appliance reçoit les données, les jetons sont enlevés de la
séquence d'octets et les données d'origine sont réinsérées. La mise en mémoire
cache des octets permet d'obtenir une quantité de données traversant le WAN
aussi petite que possible sans perte du contenu d'origine.
Pourquoi la mise en mémoire cache des octets est-elle utile ?
La mise en mémoire cache des octets est une technologie de mise en cache très
utile car la proportion de répétition du trafic WAN peut atteindre 90 %. En effet, la
plupart des trafics d'entreprise sont composés des éléments suivants :
• Trafic d'application Web : les utilisateurs d'une succursale utilisent
généralement les mêmes applications Web ou des applications similaires.
Chaque interaction avec ces applications entraîne un trafic WAN légèrement
différent de celui des précédentes interactions, ce qui entraîne le renvoi des
mêmes octets.
• Trafic de serveur de fichiers : le trafic de fichiers effectue plusieurs aller-retour
sur le WAN tandis que l'utilisateur travaille sur un fichier. Les applications de
bureau classiques enregistrent des copies du fichier à intervalles réguliers,
renvoyant uniquement des versions légèrement modifiées du même document
sur le lien WAN. Dans la mesure où la mise en mémoire cache des octets est
bidirectionnelle, les fichiers demandés ou enregistrés tirent parti de la mise en
mémoire cache des octets.
• Trafic de courriels : les courriels d'entreprise sont souvent adressés à plusieurs
personnes. Pour chaque destinataire de la succursale, une copie du courriel
traverse le WAN. Par ailleurs, les réponses aux courriels contiennent des
données répétitives, ce qui entraîne un trafic d'autant plus redondant sur le
WAN.
En éliminant le trafic redondant, les solutions d'optimisation WAN qui déploient
la mise en mémoire cache des octets peuvent augmenter radicalement la
capacité WAN, voire la doubler, selon l'application. La mise en mémoire cache
des octets fonctionne au niveau de la couche de transport et ne dépend pas
des connaissances de l'application pour mettre en mémoire cache le trafic. Cela
permet à la mise en mémoire cache des octets de gérer le trafic pour toutes les
applications. Comme la mise en mémoire cache des octets fonctionne au niveau
de la couche de transport, son déploiement ne nécessite aucune modification
des applications elles-mêmes ou de la configuration des applications. Cela
permet de respecter l'exigence de transparence pour les applications et les
utilisateurs. Des déploiements réellement flexibles de mise en mémoire cache
des octets doivent fournir la possibilité d'associer les données à des applications
et utilisateurs spécifiques, assurant un contrôle sur les données mises en
mémoire cache et sur ce qui est bloqué. Cela permet à l'administrateur de créer
et de définir une stratégie sur l'utilisation du réseau et son accès.
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Tandis que la mise en mémoire cache des octets accélère tout le trafic TCP,
il accélère également les protocoles d'application spécifiques qui utilisent un
cache d'objet, à savoir :
• Média en streaming : téléchargement progressif
Lorsque vous choisissez une solution de mise en mémoire cache, souvenezvous qu'il existe un certain nombre de fonctionnalités clés qui composent une
solution efficace et complète. Voici une liste de contrôle des fonctionnalités clés
présentées dans ce livre blanc pour référence :
• Courriel : MAPI
• Capacité à procéder à une mise en mémoire cache des objets et des octets
• Services de fichiers : CIFS
• Capacité à mettre en mémoire cache les objets HTTP, HTTPS, CIFS, FTP ainsi
que les objets en streaming
En quoi la mise en cache d'objets et la mise en mémoire
cache des octets sont-elles complémentaires ?
• Utilisation d'un véritable cache d'objet et non d'un système de fichiers ou
d'une structure de répertoire
• Web : HTTP, HTTPS (SSL)
Les technologies de mise en cache des objets et des octets présentent toutes
deux des points forts et conviennent à différentes situations ; cependant,
ensemble, elles fournissent une solution de mise en mémoire cache encore plus
puissante. Ensemble, la mise en cache des objets et la mise en mémoire cache
des octets fournissent une accélération drastique et inégalée des applications
d'entreprise et une réduction de la bande passante WAN, ce qui constitue la
base d'une solution répondant à un vaste éventail de défis WAN auxquels sont
confrontées les entreprises d'aujourd'hui. Outre le fait qu'elle couvre une large
gamme d'applications, la synergie qui existe entre les deux approches de mise
en mémoire cache rend l'ensemble du système meilleur que la somme de ses
parties. La mise en mémoire cache des objets permet l'extraction immédiate des
objets à la vitesse LAN, avec une utilisation zéro de la bande passante, tandis
que la mise en mémoire cache des octets minimise la quantité de données
transmises sur le WAN pour les données à extraire. Prenons l'exemple d'un logo
d'entreprise utilisé sur tous les documents de l'entreprise. La mise en mémoire
cache des octets identifierait cet aspect commun de fichiers essentiellement
différents et empêcherait ces données d'être transmises sur le WAN, même
lorsque les utilisateurs demandent un document qui n'a pas encore été
rencontré.
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Liste de contrôle de la solution
L'un des avantages de la mise en mémoire cache des objets généralement
négligé est la décharge de serveur. Alors qu'une solution déployant uniquement
la mise en mémoire cache des octets réduit l'utilisation du WAN, elle génère une
surcharge de serveur extrêmement importante et inutile car chaque demande
doit toujours être extraite du serveur. La combinaison synergétique de la mise
en mémoire cache des objets et de la mise en mémoire cache des octets œuvre
à la fois pour le WAN et pour le serveur. En outre, la fonctionnalité de mise en
mémoire cache des octets permet au sous-système de mise en mémoire cache
des objets d'être agressif avec les algorithmes de rafraîchissement adaptatif
qui maintiennent le contenu local à jour, ce qui améliore la latence de réponse
de la succursale. De même, l'existence de contenu à jour dans le cache d'objet
entraîne moins d'aller-retour TCP pour le sous-système de mise en mémoire
cache des octets, puisque la demande peut être traitée localement.
• Contrôle basé sur des règles pour la fonctionnalité de mise en mémoire cache
• Capacité à actualiser les données de manière dynamique
• Configuration minimale, voire inexistante, pour procéder à la mise en mémoire
cache
Conclusion
La mise en mémoire cache est une technologie largement utilisée et reconnue
sur le secteur, permettant d'améliorer le temps de réponse de l'utilisateur et
de minimiser l'utilisation de la bande passante. Aujourd'hui, cette exigence est
essentielle pour suivre l'augmentation exponentielle du trafic WAN d'entreprise
causé par la consolidation de serveur, la centralisation et l'externalisation. Une
solution d'optimisation WAN est tout simplement incomplète à moins d'inclure la
mise en mémoire cache des objets et la mise en mémoire cache des octets. Ces
technologies sont des composants essentiels pour atteindre une amélioration
significative du temps de réponse, effectuer des économies de bande passante
et, si nécessaire, décharger le serveur. Blue Coat Systems reconnaît l'importance
de la mise en mémoire cache et a déployé la mise en mémoire cache des objets
dans ses appliances proxy depuis le lancement du premier produit en 1998.
Au fur et à mesure que la technologie de mise en cache a avancé, Blue Coat
a étendu son expertise pour inclure également la mise en mémoire cache des
octets, ce qui a généré une solution d'optimisation WAN fournissant tous les
composants essentiels requis pour une solution d'optimisation WAN totale.
Puisqu'aucune modification d'application n'est requise pour bénéficier de
la mise en mémoire cache et que pratiquement aucune configuration n'est
nécessaire, les technologies de mise en cache de Blue Coat fournissent les
composants nécessaires pour fournir une solution d'optimisation WAN qui peut
être facilement déployée dans différentes architectures de réseaux d'entreprise,
assurant des améliorations significatives à la fois pour le temps de réponse de
l'utilisateur final et l'utilisation de la bande passante.
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