Optimiser l'expérience de application pour les utilisateurs finaux : Un paysage en mutation

Depuis sa création, Internet a évolué selon des cycles de plus en plus rapides, améliorant le processus de diffusion des application et augmentant l’interactivité, grâce aux progrès de la technologie et aux forces du marché. Les entreprises et les gouvernements doivent s’efforcer de répondre aux attentes des utilisateurs et aux pressions concurrentielles. Les anciennes technologies qui entravaient l’expérience utilisateur (par exemple, Adobe Flash, HTTP/1.x) ont été abandonnées, et des technologies plus récentes (par exemple, HTML5) plus adaptées à l’expérience utilisateur ont pris le relais.

Dans cet article, nous quantifierons certains des changements les plus récents affectant l’expérience utilisateur, que les groupes informatiques devraient comprendre à des fins opérationnelles et de planification en 2017 et au-delà :

• L'omniprésence des réseaux de diffusion de contenu (CDN)
• Mises à niveau des centres de données et des réseaux des fournisseurs de services
• Accès mobile et « dernier kilomètre » plus rapide
• Protocole HTTP mis à jour conçu pour les performances
• Evolution de la relation client-serveur

Les fournisseurs de CDN ont rapidement augmenté le nombre de points de présence (PoP) qu'ils exploitent, principalement à proximité des centres de population, afin de réduire la latence (~ 30 ms dans de nombreux cas) dans la diffusion de contenu aux utilisateurs. Vous trouverez ci-dessous une liste des CDN les plus populaires qui ont développé des infrastructures dans le monde entier pour garantir une diffusion rapide du contenu ^.1

À mesure que les CDN ont augmenté le nombre de PoP qu’ils exploitent, ainsi que leur proximité avec les utilisateurs, et que la base d’utilisateurs des applications est devenue mondiale, les sites Web ont accru leur dépendance aux CDN. En mars 2015, 11 % du contenu HTML disponible sur Internet était hébergé sur des CDN.² En 2016, ce chiffre était passé à 17 %, et en mars 2017, le contenu HTML hébergé par les CDN représentait 20 %. En moins de deux ans, la quantité de contenu HTML hébergée sur les CDN a presque doublé, une tendance qui a considérablement réduit la latence de diffusion du contenu aux utilisateurs.

La mise en œuvre de ports Ethernet 10G/40G/100G (et des commutateurs et routeurs de capacité supérieure correspondants) a considérablement amélioré les performances Internet pour les réseaux d’entreprise, les connexions WAN et les points de terminaison distants. Au cours des quatre prochaines années, les réseaux des entreprises et des fournisseurs de services continueront de se mettre à niveau vers des connexions 25G et 100G et disposeront d'une capacité de bande passante de mise à niveau près de 5 fois supérieure à celle de 2015.³

L’investissement dans la mise à niveau des centres de données et des infrastructures de périphérie a atténué le problème des réseaux des fournisseurs de services et des centres de données d’entreprise qui constituent des goulots d’étranglement pour le trafic des application vers le client.

En raison de la concurrence accrue, les fournisseurs d’accès Internet (FAI) et les opérateurs mobiles du monde entier ont augmenté les vitesses de téléchargement pour le « dernier kilomètre » (la dernière étape des réseaux de télécommunications qui fournissent la connectivité aux clients) et les utilisateurs mobiles. Vous trouverez ci-dessous des graphiques montrant les performances de téléchargement des FAI en 2015 pour les États-Unis, l'Asie et l'Europe.⁴

Partout dans le monde, le « dernier kilomètre » de connectivité Internet est devenu beaucoup plus rapide qu’auparavant et la bande passante disponible aujourd’hui contribue à améliorer l’expérience utilisateur avec les applications Web.

Le développement de la spécification HTTP/2 a été principalement motivé par des problèmes de performances avec HTTP1.x. En 2012, Google a développé et propagé SPDY pour optimiser la diffusion de contenu Web et tenter de compenser les inefficacités de la conception antérieure du protocole HTTP 1.1. HTTP/2 s'appuie sur SPDY avec pour objectif principal de réduire la latence et le nombre de connexions TCP, tout en maintenant la compatibilité avec HTTP/1.1. 

Motivé par l’objectif d’amélioration des performances, le protocole HTTP/2 inclut les modifications suivantes :

• Multiplexage : Permet plusieurs interactions dans une seule connexion TCP (comme celle fournie par SPDY).
• Compression d'en-tête : Réduit la redondance liée à l'envoi répété des mêmes en-têtes (par exemple, URL de demande, agent utilisateur et cookies).
• Push du serveur : Permet la transmission proactive du contenu par le serveur vers le point de terminaison en fonction du contenu demandé et des dépendances de la source (par exemple, les fichiers JS et CSS).
• Priorisation des ressources : Priorise la livraison en fonction du type/contenu en utilisant des pondérations et des dépendances pour optimiser la livraison et le rendu.

Les principaux fournisseurs de navigateurs Web ont annoncé des calendriers (voir tableau ci-dessous) pour l'intégration de la prise en charge HTTP/2 après la ratification de la spécification du protocole par l'IETF à la mi-2015.

Les requêtes HTTP/2 adressées aux serveurs Web à partir des navigateurs Web terminaux ont commencé début 2016 et ont augmenté avec la sortie et l'adoption des navigateurs Web compatibles avec la nouvelle spécification. Les demandes de navigateur Web mises à jour vers les serveurs Web sont d'abord effectuées en HTTP/2 avec négociation vers HTTP/1.x. Dans la figure ci-dessous, nous détaillons la croissance de l'interaction HTTP/2 (entre le serveur et le point de terminaison) à partir de sites Web du monde entier.⁵

Les améliorations apportées à la spécification HTTP/2 génèrent des performances 80 à 1 000 % plus rapides que sur une infrastructure basée sur HTTP/1.x. Pour avoir une idée de la manière dont les changements de spécifications affectent les performances dans le monde réel, exécutez cette simple comparaison HTTP vs. Test HTTPS d'Anthum qui démontre les différences entre les deux versions du protocole.

Outre ces améliorations d’infrastructure et de protocole, la composition réelle des applications évolue également. Alors que l’accélération « front end » était autrefois nécessaire car les anciennes applications « poussaient » tout vers le client, l’application moderne est distribuée sur les deux composants principaux (client et serveur) au point que 90 % des échanges avec une application (soit via API, soit depuis un navigateur) impliquent de petits morceaux de données.

Très peu de « contenu » est livré au-delà du premier chargement ; la majeure partie de la couche de présentation (l’interface utilisateur) peut être manipulée via des bibliothèques JavaScript sur le client (JQuery, Angular, etc…). Cela signifie que la quantité et le type de données dans les réponses (la cible principale des technologies d'accélération front-end) ont considérablement diminué et sont désormais principalement au format JSON ou XML, et non HTML.

En raison de ce changement architectural, le pourcentage d’une application actuelle qui est au format HTML diminue, tandis que d’autres types de composition augmentent (voir la figure ci-dessous).⁶

Étant donné qu'une quantité importante de JavaScript (et de HTML) est diffusée via des CDN (car les développeurs incluent les scripts à partir d'Internet plutôt que localement), les techniques d'accélération frontale ciblant ce contenu sont moins importantes pour les applications modernes.

Avec l'essor des appareils mobiles et la migration vers HTML5 à partir de technologies antérieures (par exemple, Adobe Flash), les groupes applications informatiques ont commencé à développer des applications Web d'une seule page à diffuser sur le navigateur. Ces applications Web d'une seule page ne nécessitent généralement pas que la page soit rechargée lorsque l'utilisateur navigue dans les différentes parties de l' application. Les résultats sont une navigation plus rapide, des transferts réseau plus efficaces et une meilleure expérience pour l’utilisateur final.⁷ Aujourd’hui, la majorité des applications Web sont développées avec une conception « une page » à l’esprit.

Afin de créer et de maintenir l’expérience utilisateur finale idéale pour les applications Web sous le contrôle des opérations informatiques, les technologies et pratiques suivantes doivent être utilisées.

Normaliser les serveurs Web sur le protocole HTTP/2.

La mise à niveau de l’infrastructure Web vers la norme HTTP/2 résoudra les problèmes de performances côté serveur qui ont affecté HTTP/1 et HTTP/1.1. En plus d'une meilleure gestion des connexions, HTTP/2 permet aux concepteurs application Web d'établir des priorités pour garantir une diffusion de contenu optimisée et de créer des navigateurs Web de point de terminaison.

Définissez une norme minimale pour les navigateurs Web afin de garantir que seules les requêtes basées sur HTTP/2 sont effectuées.

Le fait d'inciter les entreprises en interne (par exemple, les employés et/ou les sous-traitants) ou en externe (par exemple, les clients et les partenaires) à mettre à niveau leurs navigateurs vers des versions prenant en charge les requêtes HTTP/2 éliminera la négociation automatique vers HTTP/1.1 ou 1.0 et un transfert de données moins efficace.

Validez que les fournisseurs SaaS ont implémenté HTTP/2 dans toutes les applications Web.

Encore une fois, éviter la négociation automatique vers HTTP/1.1 et 1.0 contribuera à améliorer les performances et l'expérience utilisateur.

Assurez-vous que votre fournisseur CDN dispose de PoP géographiquement alignés sur l'endroit où se trouvent vos utilisateurs et clients.

L’utilisation d’un fournisseur CDN disposant d’un réseau de PoP alignés géographiquement sur les employés, les sous-traitants et les clients réduira la latence dans les interactions entre les navigateurs Web et les PoP CDN.

Envisagez la technologie de mise en cache sur les appareils basés sur le réseau.

L'utilisation d'appareils réseau dotés d'une technologie de mise en cache intégrée devant les applications contribuera à améliorer les performances du contenu statique requis dans les pages Web.

Évaluez les caches Web open source à faible coût.

Si la mise en cache est nécessaire, envisagez d'utiliser un cache Web open source peu coûteux et hautes performances avec SSD, tel que Varnish .

Les exigences des entreprises et le passage à l’informatique mobile et au cloud exercent une pression toujours croissante sur les groupes informatiques pour optimiser l’expérience utilisateur tout en fournissant des applications critiques. Actuellement, trois facteurs modifient la manière dont les utilisateurs perçoivent le contenu Web. La capacité des CDN s’est considérablement accrue et la proximité des POP avec les bases d’utilisateurs principales contribue à réduire la latence. Deuxièmement, les protocoles Internet ont été mis à jour pour améliorer les performances globales du serveur Web par rapport au client. Et troisièmement, la relation entre le serveur Internet et le client a changé de sorte que les transactions entre eux ne sont plus aussi unilatérales qu’avant, et les données livrées sont plus dynamiques et spécifiques à l’utilisateur. À la lumière de ces changements, les stratégies créées il y a 5 à 7 ans pour optimiser la distribution des application front-end afin d’améliorer l’expérience utilisateur sont rapidement dépréciées par les forces du marché et l’évolution naturelle de la technologie Web.  

Infrastructure applicative Web d’entreprise doit évoluer en fonction des changements du marché, sinon elle se retrouvera avec des performances et un retour sur investissement informatique en baisse. La clé pour les services informatiques sera de s'assurer que l'infrastructure qui offre l'expérience utilisateur (par exemple, les serveurs Web, les équilibreurs de charge, les CDN et le SaaS) est mise à niveau vers HTTP/2, qui a été conçu pour améliorer les performances Web.

¹ http://www.cdnplanet.com/cdns/
² http://httparchive.org/
³ https://technology.ihs.com/589721/data-center-network-equipment-market-tracker-regional-q2-2017
⁴ https://www.stateoftheinternet.com/resources-connectivity-2015-q1-state-of-the-internet-report.html
⁵ https://w3techs.com/technologies/details/ce-HTTP/2/all/all
⁶ http://httparchive.org/
⁷ https://techcrunch.com/2012/11/30/why-enterprise-apps-are-moving-to-single-page-design/