云網(wǎng)協(xié)同，運(yùn)營(yíng)商CDN云化技術(shù)應(yīng)用

王維

【摘要】 隨著三網(wǎng)融合的推進(jìn)，運(yùn)營(yíng)商視頻業(yè)務(wù)進(jìn)入高速發(fā)展期，承載視頻業(yè)務(wù)的CDN規(guī)模迅速增長(zhǎng)，隨之而來的問題是大量的硬件資源閑置。本文通過分析論證，尋找到三種方案并實(shí)踐，有效優(yōu)化資源配置，形成新型產(chǎn)品。

【關(guān)鍵詞】 CDN Docker 云計(jì)算 CDN+P2P

運(yùn)營(yíng)商CDN目前基本專用承載視頻業(yè)務(wù)，但視頻業(yè)務(wù)對(duì)服務(wù)器的消耗僅局限于磁盤I/O和內(nèi)存，使得大量的CPU、存儲(chǔ)資源閑置，運(yùn)營(yíng)商一方面大量資源閑置，另一方面應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)需求大量擴(kuò)容云資源，如何有效提升資源利用率，形成新的服務(wù)能力，成為困擾運(yùn)營(yíng)商的一大難題。

一、運(yùn)營(yíng)商CDN云化的意義

隨著國(guó)家戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，運(yùn)營(yíng)商也從業(yè)務(wù)、技術(shù)等多方面開始轉(zhuǎn)變，中國(guó)電信提出了轉(zhuǎn)型3.0戰(zhàn)略，要以CTNet 2025為目標(biāo)建設(shè)簡(jiǎn)潔、敏捷、開放、集約的下一代網(wǎng)絡(luò)，其中重點(diǎn)支撐的2+5業(yè)務(wù)就包括視頻和云業(yè)務(wù)。戰(zhàn)略目標(biāo)的確定使得2016年開始視頻和云的投資、規(guī)模加速增長(zhǎng)。隨之而來的問題是CDN體量越來越大，但是單一的業(yè)務(wù)，導(dǎo)致閑置的如CPU、存儲(chǔ)等資源也越來越多。以存儲(chǔ)為例，目前安徽電信CDN共閑置16PB，而安徽電信全部云和大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)僅為6PB。若能將這些閑置資源整合利用，可以大大節(jié)省投資，形成新業(yè)務(wù)能力。

二、運(yùn)營(yíng)商CDN云化方案

筆者團(tuán)隊(duì)通過細(xì)致的分析和論證，通過以下三個(gè)步驟的應(yīng)用，最終達(dá)到“云網(wǎng)協(xié)同，優(yōu)化資源配置和用戶體驗(yàn)”的目的。

第一步，CDN云化，同時(shí)承載視頻和云業(yè)務(wù)，大幅提升資源利用率。其中CDN云化有兩種資源利用方式：

1、云存儲(chǔ)方式：重點(diǎn)利用大量閑置的存儲(chǔ)資源，通過在服務(wù)器上部署云存儲(chǔ)系統(tǒng)，將CDN上的剩余存儲(chǔ)組合起來，構(gòu)建成一個(gè)可管理的CDN云存儲(chǔ)。通過能力封裝，供第三方系統(tǒng)調(diào)用。該方法適合醫(yī)療影響等冷數(shù)據(jù)存儲(chǔ)場(chǎng)景。

2、云計(jì)算方式：同時(shí)利用閑置的存儲(chǔ)和計(jì)算資源，在CDN服務(wù)器上部署docker虛擬化技術(shù)，通過kubernetes管理，實(shí)現(xiàn)分布式集群云計(jì)算。進(jìn)一步與現(xiàn)網(wǎng)云管理平臺(tái)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)多個(gè)云節(jié)點(diǎn)的資源統(tǒng)一收集、分配、統(tǒng)計(jì)、管理等功能。該方案中云和視頻業(yè)務(wù)硬件資源共享，實(shí)現(xiàn)彈性分配。

第二步，CDN資源挖潛，節(jié)省CDN資源再服務(wù)于云業(yè)務(wù)，資源利用率再提升。主要通過兩個(gè)手段實(shí)現(xiàn)資源挖潛：

1、利用CDN+P2P技術(shù)，將熱點(diǎn)內(nèi)容存儲(chǔ)至機(jī)頂盒，以種子的形式服務(wù)于其他用戶，用戶獲取內(nèi)容不用再去訪問CDN，只要訪問相鄰的機(jī)頂盒即可，大幅降低CDN負(fù)荷；并且自主研發(fā)實(shí)現(xiàn)通過CDN系統(tǒng)控制用戶的P2P功能開關(guān)，提升掌控權(quán)和安全性。

2、 持續(xù)不斷的提升CDN單機(jī)吞吐能力。通過四個(gè)方面不斷提升能力，挖潛資源。調(diào)度優(yōu)化，大幅度提高內(nèi)存命中率；存儲(chǔ)優(yōu)化，充分挖掘磁盤 I/O 能力；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，合理分配集群網(wǎng)絡(luò)能力；業(yè)務(wù)優(yōu)化，點(diǎn)播、直播、下載分級(jí)保障。

第三步，利用運(yùn)營(yíng)商優(yōu)勢(shì)，網(wǎng)隨云動(dòng)，提升用戶體驗(yàn)：

主要解決節(jié)點(diǎn)集約化體驗(yàn)差和分散化利用率低的兩難問題，節(jié)點(diǎn)集約，勢(shì)必網(wǎng)絡(luò)層級(jí)比較高，離用戶較遠(yuǎn)，網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)差，而節(jié)點(diǎn)分散，雖離用戶較近，但需建設(shè)大量小節(jié)點(diǎn)，資源不均會(huì)帶來50%利用率的損耗。通過將下級(jí)節(jié)點(diǎn)（Bras）傳輸直拉至CDN，既保證CDN節(jié)點(diǎn)的集約化，又更加貼近用戶，取得一舉兩得的效果。

三、CDN云化初顯成效

通過多措并舉，已初顯成效。云存儲(chǔ)方式具備500T能力，云計(jì)算方式已試點(diǎn)商用，具備200G能力；CDN+P2P承載超過100萬用戶，可節(jié)省65%的CDN負(fù)荷，硬件吞吐能力提升250%；網(wǎng)絡(luò)扁平至“2跳”，用戶體驗(yàn)提升25%，節(jié)點(diǎn)下沉至縣一級(jí)。

同時(shí)形成云+CDN一體化產(chǎn)品，具有以下三個(gè)特點(diǎn)：1、面向中小企業(yè)和新興業(yè)務(wù)，如政府扶持的初創(chuàng)公司、高校等，沒有資金建自己的CDN或云，且這些公司多為VR等新興業(yè)務(wù)，這類業(yè)務(wù)不僅需要云，同時(shí)需要CDN，云+CDN的產(chǎn)品可提供融合服務(wù)。2、提供網(wǎng)+云+CDN的整體解決方案，用戶不用從A租網(wǎng)絡(luò)、從B租云、從C租CDN，一站式解決用戶需求。并且因?yàn)檫\(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，節(jié)點(diǎn)覆蓋更廣，更貼近用戶，體驗(yàn)更好。3、資源高效復(fù)用，閑置率低，預(yù)計(jì)2017年可節(jié)省投資7500萬、機(jī)架120個(gè)，年節(jié)電375萬度。

結(jié)束語：面臨互聯(lián)網(wǎng)化發(fā)展的大環(huán)境，電信運(yùn)營(yíng)商也需想方設(shè)法降低CAPEX和OPEX，在降本增效的同時(shí)提供優(yōu)質(zhì)差異化服務(wù)。本文通過多種技術(shù)手段的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)+云+CDN的協(xié)同，達(dá)到“資源優(yōu)化配置、用戶體驗(yàn)提升、新產(chǎn)品能力提供”的目的。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 聶 華，張 敏，郭敬榮，陽小龍. 基于內(nèi)容流行度差異性的CDN-P2P融合分發(fā)網(wǎng)絡(luò)緩存替換機(jī)制研究. 通信學(xué)報(bào)，2015，36（S1）：9-15.

[2] 吳哲夫，鄔新東，張 彤. 基于Docker的OpenStack云平臺(tái)卷存儲(chǔ)模塊的設(shè)計(jì). 互聯(lián)網(wǎng)天地，2015，11：22-26.