構(gòu)建大型CDN網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)研究

馮亞濤

[摘要]隨著寬帶業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了大量并發(fā)業(yè)務(wù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行造成了一定的不良影響，因而CDN流媒體傳輸業(yè)務(wù)應(yīng)運(yùn)而生。針對(duì)該種發(fā)展趨勢(shì)，各大網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商都希望基于自身的業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建起完善的CDN網(wǎng)絡(luò)。因此，本文基于CDN的概念，對(duì)構(gòu)建大型CDN網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入地研究，以供參考。

[關(guān)鍵詞]大型CDN網(wǎng)絡(luò) 關(guān)鍵技術(shù) 流媒體

作為一種新興的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，CDN技術(shù)能有效提高信息傳輸?shù)乃俣群唾|(zhì)量，現(xiàn)階段，CDN仍處于探索階段，其操作技術(shù)也尚未實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，但隨著網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)發(fā)展，大型CDN網(wǎng)絡(luò)必將面臨信息管理以及資源配置等方面的挑戰(zhàn)，為了更好地適應(yīng)流媒體傳輸業(yè)務(wù)的發(fā)展要求，對(duì)于其關(guān)鍵技術(shù)的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。

一、CDN的概念

從狹義角度看，CDN是一種新興的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)，而從廣義角度看，CDN則是一種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方式，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，CDN就是一個(gè)經(jīng)過(guò)規(guī)劃部署的整體系統(tǒng)，其中包括有內(nèi)容存儲(chǔ)、負(fù)載均衡、請(qǐng)求定向以及內(nèi)容管理這四大要素。

二、大型CDN網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)研究

（一）組網(wǎng)方式研究

當(dāng)前，電信運(yùn)營(yíng)商已在各個(gè)經(jīng)營(yíng)地區(qū)建立了自身的CDN網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)方式表現(xiàn)為兩級(jí)架構(gòu)，其中，全國(guó)中心節(jié)點(diǎn)的功能為配置全網(wǎng)信息內(nèi)容以及管理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，而骨干邊緣節(jié)點(diǎn)的功能則為配置各個(gè)省份的信息內(nèi)容以及管理接入的內(nèi)容和節(jié)點(diǎn)。為了提供更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，運(yùn)營(yíng)商應(yīng)在全國(guó)范圍內(nèi)建立起統(tǒng)一的CDN網(wǎng)絡(luò)，但針對(duì)目前的發(fā)展現(xiàn)狀，本課題基于兩級(jí)架構(gòu)方式提出了過(guò)渡性的對(duì)等互通組網(wǎng)方案，其能通過(guò)調(diào)度中心配置，有效實(shí)現(xiàn)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)資源的配置和管理，在全國(guó)范圍內(nèi)架構(gòu)起實(shí)用性網(wǎng)絡(luò)，讓用戶能夠享受到更為優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，同時(shí)也能及時(shí)共享各個(gè)省份之間的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容。具體方案內(nèi)容如下：

從網(wǎng)絡(luò)角度看，全國(guó)的CDN為獨(dú)立的域，其與省級(jí)的CDN之間存在著平等關(guān)系，因而構(gòu)成了Mesh結(jié)構(gòu)，從全國(guó)角度看，CDN為一級(jí)的大型網(wǎng)絡(luò)，而從管理角度看，第一，全國(guó)CDN和省級(jí)CDN分別負(fù)責(zé)自己轄區(qū)內(nèi)的業(yè)務(wù)，兩者處于平等地位，第二，當(dāng)全國(guó)CDN在進(jìn)行全國(guó)范圍內(nèi)的業(yè)務(wù)結(jié)算工作時(shí)，其僅僅是內(nèi)容和資源管理的代表。根據(jù)上述分析，在該種組網(wǎng)方式下，其一，內(nèi)容分發(fā)環(huán)節(jié)，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)，首先，在省級(jí)CDN內(nèi)架構(gòu)OCS，即能實(shí)現(xiàn)全國(guó)內(nèi)容的復(fù)制功能，從而實(shí)現(xiàn)全國(guó)內(nèi)容的分發(fā)，其次，在全國(guó)GSLB與省級(jí)GSLB之間建立起路由關(guān)聯(lián)，如此一來(lái)，當(dāng)用戶發(fā)出內(nèi)容訪問(wèn)訴求時(shí)，先會(huì)自動(dòng)定位至全國(guó)GSLB，其后全國(guó)GSLB依據(jù)用戶的TP將其再次定位至省級(jí)GSLB；其二，內(nèi)容共享環(huán)節(jié)，也應(yīng)注意兩點(diǎn)，首先，A省應(yīng)先將所需跨省共享的內(nèi)容上報(bào)至全國(guó)中心，全國(guó)中心再將該內(nèi)容發(fā)送至B省，B省根據(jù)要求向A省進(jìn)行內(nèi)容請(qǐng)求，并建立OCS實(shí)現(xiàn)內(nèi)容復(fù)制，其次，當(dāng)省級(jí)在進(jìn)行全國(guó)內(nèi)容發(fā)布時(shí)，需將內(nèi)容地址更換為全國(guó)GSLB地址，并在國(guó)GSLB與省級(jí)GSLB之間建立起路由關(guān)聯(lián)，當(dāng)用戶發(fā)出內(nèi)容訪問(wèn)訴求時(shí)，先會(huì)自動(dòng)定位至全國(guó)GSLB，其后再定位至省級(jí)GSLB。

（二）節(jié)點(diǎn)部署方案

在大型CDN網(wǎng)絡(luò)中，中心節(jié)點(diǎn)必須具備強(qiáng)大的配置和管理功能，其中最為關(guān)鍵的兩個(gè)因素為：其一，安全性高，避免個(gè)別節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障問(wèn)題；其二，中心階段與骨干節(jié)點(diǎn)之間的距離不宜過(guò)遠(yuǎn)，以免浪費(fèi)不必要的網(wǎng)絡(luò)資源。在以往的通信節(jié)點(diǎn)部署中，往往采用的是分散設(shè)置方式，應(yīng)用效果較佳，但對(duì)于大型CDN網(wǎng)絡(luò)而言，由于應(yīng)用了對(duì)等互通組網(wǎng)方式，使得全國(guó)范圍內(nèi)同時(shí)具有多個(gè)內(nèi)容中心，而這種情況必然會(huì)加大共享資源的儲(chǔ)備、分發(fā)以及管理難度。針對(duì)該種情況，本課題提出了共享存儲(chǔ)概念，其主要包括有四方面內(nèi)容，分別是不共享存儲(chǔ)、物理級(jí)共享存儲(chǔ)、文件級(jí)共享存儲(chǔ)以及應(yīng)用既共享存儲(chǔ)。

下面重點(diǎn)介紹一下前兩種方式。第一，不共享存儲(chǔ)，該種方式最為傳統(tǒng)，每一臺(tái)CACHE/OCS都配置有相對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)存，且各個(gè)CACHE之間相互獨(dú)立。同時(shí)，各個(gè)CAVHE的存儲(chǔ)都是預(yù)先設(shè)定好的，所以在進(jìn)行調(diào)整工作時(shí)只能逐一進(jìn)行。由于該種方式所需調(diào)節(jié)的粒度最小，因此靈活性也最大，但由于內(nèi)容無(wú)法共享，因而也存在著內(nèi)容存儲(chǔ)和擴(kuò)展性等方面的問(wèn)題。第二，物理級(jí)共享存儲(chǔ)，該種方式主要通過(guò)外掛磁盤，并應(yīng)用10等操作手段進(jìn)行控制，以此來(lái)避免出現(xiàn)不必要的運(yùn)算資源浪費(fèi)問(wèn)題，再加上機(jī)頭、機(jī)柜等資源的共享，也能有效緩解物理存儲(chǔ)量增加的問(wèn)題，一般選用的應(yīng)用方案為SAN環(huán)境，其中包括有FCSAN以及IPSAN等等，但該種方式所共享的資源指局限于物理資源，各個(gè)CACHE/OCS之間仍相互獨(dú)立。

（三）負(fù)載均衡系統(tǒng)

作為CDN網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，負(fù)載均衡系統(tǒng)能根據(jù)預(yù)設(shè)策略將用戶訴求直接定位至距離用戶最近且運(yùn)行性能最優(yōu)的CDN節(jié)點(diǎn)，其在根本上決定了大型CDN網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作性能。通過(guò)分析目前較為常用的負(fù)載均衡方式，最終選用了DNS方式，現(xiàn)階段，各大運(yùn)營(yíng)商運(yùn)用最為廣泛的GSLB方案就是DNS方式，其能有效減少用戶訴求的數(shù)量，以此來(lái)緩解CDN網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行壓力。基于DNS的GSLB方案的用戶訪問(wèn)流程具體顯示如下：

當(dāng)用戶發(fā)出對(duì)某UPL內(nèi)容的訪問(wèn)指令時(shí)，桌面系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)將DNS請(qǐng)求傳輸至本地服務(wù)器內(nèi)，若DNS服務(wù)器無(wú)法識(shí)別域名時(shí)，就會(huì)利用遞歸手段，借助頂端DNS服務(wù)器尋找該域名的授權(quán)服務(wù)器，其后本地服務(wù)器就向授權(quán)服務(wù)器發(fā)出指令，接著授權(quán)服務(wù)器將所反饋回來(lái)的GLSB地址再傳回本地服務(wù)器，并對(duì)其進(jìn)行分析，然后，本地服務(wù)器向GSLB發(fā)送DNS查找請(qǐng)求，此時(shí)GSLB只知曉本地服務(wù)器地址，GSLB基于就近原則查找用戶節(jié)點(diǎn)的SLB或CACHE的地址并將結(jié)果反饋給用戶，緊接著用戶就以反饋回來(lái)的地址為依據(jù)對(duì)CDN發(fā)送訪問(wèn)訴求。通過(guò)利用DNS方式，可充分發(fā)揮該系統(tǒng)本身的緩存功能，大幅降低用戶對(duì)GSLB的訪問(wèn)請(qǐng)求壓力，除此以外，DNS也可通過(guò)應(yīng)用輪詢機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)GLSB的負(fù)載均衡功能，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，于授權(quán)DNS服務(wù)器處設(shè)置GLSB作為其子域名，與此同時(shí)也進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的GSLB記錄的配置工作。另外，也須注意CDN網(wǎng)絡(luò)中DNS的請(qǐng)求性質(zhì)，即對(duì)于首次請(qǐng)求而言，當(dāng)本地DNS服務(wù)器中不存在想用的域名或地址信息時(shí)，其需要向GSLB發(fā)送請(qǐng)求，以滿足用戶的訪問(wèn)需求。

結(jié)論：總而言之，大型CDN網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建在技術(shù)層面能有效解決目前由于寬帶承載不足而用戶訪問(wèn)需求大而造成的網(wǎng)站應(yīng)答速度慢的問(wèn)題，解決網(wǎng)絡(luò)擁堵問(wèn)題，提高網(wǎng)絡(luò)對(duì)于訪問(wèn)要求的應(yīng)答速度，以最大限度地滿足用戶的信息獲取需求，因此，各運(yùn)營(yíng)商必須加大對(duì)CDN網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的研究，以此來(lái)保證自身的業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)。endprint