Media CDN

解決する課題

大量の同時視聴や大容量ファイルを、オリジンに負荷をかけずに低遅延で届けたい、というのが核心です。

• 動画ストリーミング（VOD / ライブ）や大容量ダウンロードを 世界中へ低遅延で配信したい
• 視聴の急増（人気コンテンツ・ライブイベント）でも オリジンを守りつつ高いキャッシュヒット率を保ちたい
• エッジで トークン認証・リクエスト書き換え・ルーティングなどの処理をまとめて行いたい
• Google のグローバルバックボーンと、YouTube 級のキャッシュ容量を持つエッジを使いたい

主要概念と用語

• EdgeCacheService: Media CDN の中心リソース。ホスト名・ルーティング（パスマッチャ）・TLS などをまとめた配信の入れ物。Cloud CDN でいう外部 ALB 構成に相当する
• EdgeCacheOrigin: オリジンの定義。Cloud Storage、GCE/GKE のバックエンド、あるいは任意の外部 HTTP オリジンを指定し、フェイルオーバ用のセカンダリオリジンも持てる
• EdgeCacheKeyset: 署名付きリクエスト（短期トークン）の検証に使う公開鍵のセット。限定配信の鍵管理単位
• ルート / パスマッチャ: ホストとパスに応じてオリジンやキャッシュ挙動を振り分けるルール。ヘッダ書き換えやリダイレクトもここで定義
• キャッシュ階層（多段キャッシュ）: 末端のエッジ PoP の内側に上位キャッシュを持つ深い階層構造。末端がミスしても上位でヒットすればオリジンに到達しない
• キャッシュキー: キャッシュの一意性を決める要素。ホスト・パス・クエリ・指定ヘッダの含有可否を細かく制御できる
• キャッシュモード / TTL: オリジンヘッダ準拠・強制キャッシュなどのモードと、保持時間（default / max / client TTL）の上書き
• キャッシュ無効化（cache tag / パス）: パスや キャッシュタグを指定して即時にキャッシュを破棄する操作。タグ単位の一括破棄に対応

仕様・制限・クォータ

• 構成は **Network Services API（EdgeCacheService / EdgeCacheOrigin / EdgeCacheKeyset）**で行う。Cloud CDN のように外部 ALB のバックエンドへ機能を足すのではなく、独立したリソース群として定義する
• HTTP/2・HTTP/3（QUIC）対応。大容量ファイルのレンジリクエストやレジューム可能なダウンロードに最適化されている
• オリジンは Cloud Storage / GCE・GKE バックエンド / 任意の外部 HTTP オリジンを指定でき、セカンダリオリジンによるフェイルオーバを構成できる
• キャッシュタグによる無効化に対応し、関連オブジェクトをまとめて破棄できる。無効化は全エッジへ伝播するまで時間がかかる
• TLS は Google マネージド証明書またはセルフマネージド証明書を EdgeCacheService に設定する
• リージョン・プロジェクト単位の各種**クォータ（サービス数・ルート数・無効化レートなど）**があり、大規模利用時は事前の上限緩和申請を検討する

内部の仕組み

ユーザーのリクエストは Anycast IP で最寄りのエッジ PoP に吸い込まれます。エッジにキャッシュがあれば即返し（キャッシュヒット）、無ければ上位のキャッシュ階層、最終的にオリジン（EdgeCacheOrigin）へ取りに行き（キャッシュフィル / オリジンフェッチ）、以後キャッシュします。Media CDN は YouTube 配信に使われるものと同じエッジ基盤の上に構築されており、非常に大きなキャッシュ容量と深い階層を持つのが特徴です。

• 末端 PoP がミスしても 多段キャッシュの上位でヒットすればオリジンまで届かない。人気コンテンツほどオリジン負荷が下がり、ヒット率が上がる
• レンジリクエストやキャッシュフィルは Google の プライベートバックボーン経由で行われ、パブリックインターネットの不安定さを避ける
• ルーティングやヘッダ書き換え・トークン検証は エッジ側で実行されるため、オリジンに到達する前に認可・整形を済ませられる

設計パターン / ベストプラクティス

• Cloud Storage をオリジンにした VOD 配信。セグメント（HLS / DASH）に長い TTL を付けてヒット率を最大化する
• ライブ配信では マニフェストは短い TTL、セグメントは長い TTL と分けて、鮮度とヒット率を両立する
• 限定配信は 署名付きリクエスト（短期トークン）＋ EdgeCacheKeyset。鍵をローテーションし、トークンの有効期限は短く保つ
• オリジンには セカンダリオリジンを設定してフェイルオーバ耐性を確保する
• キャッシュキーから不要なクエリ・ヘッダを除外し、**キャッシュ分裂（ヒット率低下）**を防ぐ
• デプロイ後の即時反映は無効化に頼らず、**ファイル名へのハッシュ付与（cache busting）**を基本とし、緊急時のみキャッシュタグ／パス無効化を使う

運用・監視

• Cloud Monitoring / Cloud Logging で監視する。リクエストログに キャッシュヒット／ミス・ステータス・転送バイト数・オリジンフェッチなどが記録される
• 主要指標: キャッシュヒット率、エッジ応答レイテンシ、オリジンフェッチ回数、4xx/5xx 率、キャッシュフィルのバイト数
• ヒット率が低いときは、キャッシュキーへの不要なクエリ／ヘッダ混入、TTL の短さ、オリジンの Cache-Control や Set-Cookie でキャッシュ不可になっていないかを点検する
• 無効化の実行状態や設定変更は API のオペレーション／監査ログで追跡する

コスト

Media CDN の料金は大きく キャッシュ egress（エッジ→ユーザー）・キャッシュフィル（オリジン→エッジ）・リクエスト数・キャッシュ無効化に分かれます。送信先リージョンや帯域階層で単価が異なり、大規模・長期コミットでは割引が用意される場合があります。具体的な単価は変動するため、最新の公式料金で確認してください。

オリジンが Cloud Storage / GCE の場合、エッジでヒットすればその分 オリジン側の egress コストも下がる点が効きます。

セキュリティ

• HTTPS 強制: EdgeCacheService に TLS を設定し、Google マネージド証明書で運用する
• 署名付きリクエスト（短期トークン）＋ EdgeCacheKeyset で限定配信を実現する。鍵は keyset 単位で管理し、定期的にローテーションする
• Cloud Armor を併用し、エッジ前段で L7 攻撃・地域／IP 制限・レート制限を防御する。L3/L4 の DDoS は Google のインフラ側で吸収される
• Cloud Storage オリジンは 公開せず、必要範囲のみに IAM で限定する

関連サービス・比較

Media CDN は汎用 CDN の Cloud CDN とよく比較されます。どちらも Google のエッジで配信しますが、構成方法と最適化対象が異なります。

ハンズオン / CLI例

# 1) オリジン（EdgeCacheOrigin）を作成。Cloud Storage バケットを指定
gcloud network-services edge-cache-origins create vod-origin \
  --origin-address=gs://my-media-bucket

# 2) EdgeCacheService を YAML で定義（ルーティングとキャッシュ挙動）
cat > media-service.yaml <<'EOF'
name: vod-service
routing:
  hostRules:
    - hosts:
        - media.example.com
      pathMatcher: main
  pathMatchers:
    - name: main
      routeRules:
        - priority: 1
          matchRules:
            - prefixMatch: /
          origin: vod-origin
          routeAction:
            cdnPolicy:
              cacheMode: CACHE_ALL_STATIC
              defaultTtl: 3600s
EOF

# 3) サービスを作成
gcloud network-services edge-cache-services import vod-service \
  --source=media-service.yaml

# 4) デプロイ後、キャッシュタグを指定して即時に無効化
gcloud network-services edge-cache-services invalidate-cache vod-service \
  --cache-tags=release-2026-06

# 5) サービス設定を確認
gcloud network-services edge-cache-services describe vod-service