有線網(wǎng)CDN邊緣部署

黃大倫 彭小英

（1.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣西有限公司欽州分公司 廣西壯族自治區(qū)欽州市 535000）（2.廣西英華國(guó)際職業(yè)學(xué)院 廣西壯族自治區(qū)欽州市 535000）

1 CDN簡(jiǎn)介

如圖1所示，CDN（Content Delivery Network），即內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。是一項(xiàng)非常有效的縮短時(shí)延技術(shù)，基本原理是將遠(yuǎn)端內(nèi)容復(fù)制到用戶相對(duì)集中訪問(wèn)的地區(qū)或網(wǎng)絡(luò)中的廣大緩存服務(wù)器中，利用全局負(fù)載技術(shù)，用戶的訪問(wèn)將會(huì)指向距離最近的緩存服務(wù)器上，由緩存服務(wù)器響應(yīng)用戶請(qǐng)求，目的是使用戶盡可能避開互聯(lián)網(wǎng)上有可能影響數(shù)據(jù)傳輸速度和穩(wěn)定性的瓶頸和環(huán)節(jié)，就近取得所需內(nèi)容，使內(nèi)容傳輸?shù)母?、更穩(wěn)定，從技術(shù)上解決了由于網(wǎng)絡(luò)帶寬小、用戶訪問(wèn)量大、站點(diǎn)分布不均等問(wèn)題，提高用戶訪問(wèn)網(wǎng)站的響應(yīng)速度。

2 CDN主要應(yīng)用場(chǎng)景

視頻直播加速：提供便捷接入、高清流暢、低延遲的音視頻直播服務(wù)。

互聯(lián)網(wǎng)流媒體：基于HTTP 的在線視頻、音樂(lè)等媒體加速。

WEB 站點(diǎn)/應(yīng)用加速：能夠?qū)eb 站點(diǎn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)內(nèi)容分離，有效加速內(nèi)容加載速度。

文件下載加速：支持各類文件、升級(jí)包、軟件等下載分發(fā)，提升回源速度。

移動(dòng)應(yīng)用加速：移動(dòng)APP 內(nèi)圖片、頁(yè)面、短視頻、網(wǎng)絡(luò)游戲、微信等動(dòng)態(tài)應(yīng)用加速，提升用戶訪問(wèn)體驗(yàn)。

3 CDN概況

如圖2所示，CDN 分發(fā)網(wǎng)絡(luò)包括三層：內(nèi)容管理層、調(diào)度分發(fā)層和邊緣服務(wù)層。

3.1 內(nèi)容管理層

內(nèi)容管理平臺(tái)（CRS）包括本地內(nèi)容索引、本地內(nèi)容拷貝、本地內(nèi)容訪問(wèn)信息收集三個(gè)方面，主要由統(tǒng)計(jì)分析模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、資源視圖管理模塊、用戶交互及數(shù)據(jù)展示等模塊構(gòu)成，是對(duì)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容進(jìn)行集中展現(xiàn)、分析、決策的支撐平臺(tái)，可以有效地實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的存儲(chǔ)共享，涵蓋了內(nèi)容發(fā)布、注入、分發(fā)、調(diào)整、傳遞等一系列過(guò)程。因此，通過(guò)內(nèi)容管理平臺(tái)可將本地內(nèi)容從原來(lái)的一級(jí)Cache 設(shè)備提高到CDN 節(jié)點(diǎn)，大大提高了CDN 延展性和擴(kuò)展性，增強(qiáng)了綜合能力。

3.2 調(diào)度分發(fā)層

本層最基本的工作單元是Cache 設(shè)備，Cache 負(fù)責(zé)用戶請(qǐng)求的統(tǒng)一調(diào)度、內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)管理，負(fù)責(zé)與源站點(diǎn)的內(nèi)容進(jìn)行同步。同時(shí)，調(diào)度分發(fā)層對(duì)最終用戶的訪問(wèn)請(qǐng)求進(jìn)行直接響應(yīng)，并把緩存于本地的內(nèi)容快速地提供給用戶。調(diào)度分發(fā)層主要包括以下四個(gè)子系統(tǒng)：

圖1：CDN 示例圖

圖2：CDN 整體架構(gòu)圖

3.2.1 調(diào)度控制子系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱TCS）

由于整個(gè)CDN 資源是有限的，在有限的資源下，各個(gè)服務(wù)器的服務(wù)質(zhì)量也存在著差異，為了保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，合理分配資源對(duì)于整個(gè)平臺(tái)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，因此，用戶請(qǐng)求調(diào)度、調(diào)度策略管理、節(jié)點(diǎn)狀態(tài)管理和內(nèi)容管理是調(diào)度控制子系統(tǒng)必不可少的子功能，TCS 可以監(jiān)測(cè)全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的健康狀態(tài)、負(fù)載情況及內(nèi)容分布情況，根據(jù)調(diào)度策略將終端調(diào)度到最佳的邊緣節(jié)點(diǎn)。

3.2.2 運(yùn)營(yíng)管理子系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱OMS）

圖3：CDN 分發(fā)流程示意圖

圖4：CDN 邊緣部署組網(wǎng)示例圖

負(fù)責(zé)對(duì)業(yè)務(wù)層面與外界系統(tǒng)交互所需要的工作數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理、分析，因此，運(yùn)營(yíng)管理子系統(tǒng)具有客戶管理、產(chǎn)品管理、計(jì)費(fèi)管理、統(tǒng)計(jì)分析等功能，全面掌控相關(guān)的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，通過(guò)分析改進(jìn)管理方法和體系，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)管理的良性循環(huán)，并支持面向總部管理員、各省管理員及CP/SP 客戶的分權(quán)分域管理。

3.2.3 內(nèi)容中心子系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱CCS）

在邊緣服務(wù)節(jié)點(diǎn)內(nèi)容未命中的場(chǎng)景下，根據(jù)回源策略配置，內(nèi)容中心可作為回源匯聚的核心點(diǎn)，為邊緣節(jié)點(diǎn)提供統(tǒng)一回源服務(wù)。根據(jù)運(yùn)營(yíng)策略設(shè)置，內(nèi)容中心也兼具邊緣節(jié)點(diǎn)能力，在特定場(chǎng)景下可直接面向用戶終端提供內(nèi)容服務(wù)。

3.2.4 溯源中心子系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱GCS）

溯源中心部署在CMNET 骨干網(wǎng)絡(luò)出口處，根據(jù)回源策略配置，能夠?qū)Τ鼍W(wǎng)訪問(wèn)流量進(jìn)行解析，監(jiān)控訪問(wèn)量，從而減少的內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)的整體出網(wǎng)回源流量。溯源中心直接接入內(nèi)容管理層，受內(nèi)容管理平臺(tái)的統(tǒng)一管理。

3.3 邊緣服務(wù)層

邊緣服務(wù)層由邊緣節(jié)點(diǎn)子系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱SNS）組成，主要是由負(fù)載均衡設(shè)備和Cache 組成，邊緣節(jié)點(diǎn)作為直接面向用戶終端提供內(nèi)容服務(wù)的實(shí)體，能夠?yàn)橛脩籼峁┮粋€(gè)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的通道和其他服務(wù)器通訊功能。邊緣節(jié)點(diǎn)就近部署，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)熱點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)還提供本地調(diào)度、訪問(wèn)控制、Web 服務(wù)、媒體服務(wù)、文件下載服務(wù)等功能。邊緣節(jié)點(diǎn)服務(wù)使用客戶可以將計(jì)算、轉(zhuǎn)發(fā)等業(yè)務(wù)下沉至邊緣，降低響應(yīng)時(shí)延和寬帶成本。

4 CDN分發(fā)流程

CDN 分發(fā)流程示意圖如圖3所示。

（1）終端用戶向本地DNS 服務(wù)器(這里是省移動(dòng)LDNS)發(fā)起域名www.abc.com 的解析請(qǐng)求；

（2）本地DNS 向客戶授權(quán)DNS 服務(wù)器發(fā)起www.abc.com 的解析請(qǐng)求；

（3）客戶授權(quán)DNS 服務(wù)器以CNAME 方式返回中國(guó)移動(dòng)CDN 權(quán)威DNS 域名www.abc.10086.cn；

（4）本地DNS 向中國(guó)移動(dòng)CDN 權(quán)威DNS 請(qǐng)求www.abc.10086.cn 的解析IP；

（5）中國(guó)移動(dòng)CDN 權(quán)威DNS 計(jì)算出當(dāng)前為用戶提供服務(wù)的最佳CDN 本地節(jié)點(diǎn)，反饋?zhàn)罴袰DN 節(jié)點(diǎn)IP 為本地DNS；

（6）本地DNS 將最佳CDN 節(jié)點(diǎn)的IP 地址反饋給終端客戶；

（7）終端客戶訪問(wèn)最佳CDN 節(jié)點(diǎn)（圖中本地CDN 節(jié)點(diǎn)3）；

（8）本地CDN 節(jié)點(diǎn)做出相應(yīng)。

5 CDN邊緣部署示例

CDN 邊緣部署組網(wǎng)示例圖如圖4所示。

CDN 系統(tǒng)能夠支持多樣化的流量調(diào)度技術(shù)，按照指定的策略將源站點(diǎn)內(nèi)容分發(fā)至靠近用戶的加速節(jié)點(diǎn)，使用戶可以就近獲得所需的內(nèi)容，解決Internet 網(wǎng)絡(luò)擁擠的狀況，提高用戶訪問(wèn)的響應(yīng)速度和成功率，從而有效提升用戶業(yè)務(wù)的使用體驗(yàn)，平衡承載網(wǎng)絡(luò)資源的利用、能保障運(yùn)營(yíng)商自營(yíng)業(yè)務(wù)的發(fā)展。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著移動(dòng)公司家庭寬帶業(yè)務(wù)、有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，“魔百和”業(yè)務(wù)的持續(xù)推廣以及IPTV 業(yè)務(wù)的推出，未來(lái)CDN 流量還將繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。通過(guò)將CDN 下沉至地市CMNET 城域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)邊緣部署，能夠大大減少本地上行傳輸流量、提高用戶使用感知度。為此，后續(xù)還需加大擴(kuò)容力度并進(jìn)一步下沉CDN 邊緣服務(wù)節(jié)點(diǎn)才能滿足流量快速增長(zhǎng)的需求。同時(shí)在云計(jì)算時(shí)代的虛擬化技術(shù)、云存儲(chǔ)，也可以采用CDN 系統(tǒng)作為加速手段，獲得更高的訪問(wèn)效率和更優(yōu)的用戶體驗(yàn)。