山西信息規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 段 波

CDN技術(shù)在流媒體上的應(yīng)用探討

山西信息規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 段 波

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及，網(wǎng)民對(duì)視頻信息為代表的多媒體信息的應(yīng)用需求更加迫切，從而有力促進(jìn)了流媒體技術(shù)的發(fā)展。內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)作為一種有效應(yīng)對(duì)視頻信息容量大、傳輸速度慢的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方式，對(duì)提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率具有很重要的作用。本文對(duì)內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在流媒體上的應(yīng)用進(jìn)行了深入探討，以期為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提供有益借鑒。

CDN技術(shù)；流媒體；創(chuàng)新；應(yīng)用

1 引言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為人們生產(chǎn)、生活、學(xué)習(xí)的重要工具，也在不斷豐富著人們的生活，同時(shí)，也為人們的生活提供了平臺(tái)和手段，提升了效率。據(jù)有關(guān)部門發(fā)布的報(bào)告，截至2015年6月，我國網(wǎng)民規(guī)模達(dá)6.68億，互聯(lián)網(wǎng)普及率為48.8%，今年上半年共計(jì)新增網(wǎng)民1894萬人。隨著手機(jī)等移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備性能的不斷提升，特別是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，有力促進(jìn)了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，僅以手機(jī)互聯(lián)網(wǎng)用戶為例，今年上半年我國手機(jī)網(wǎng)民的規(guī)模已達(dá)到5.94億人，較上年底增加近4000萬人，提升至3.1上百分點(diǎn)，可以毫不夸張地說，中國已經(jīng)進(jìn)入了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。根據(jù)對(duì)網(wǎng)民上網(wǎng)習(xí)慣的跟蹤調(diào)查，有近半數(shù)的用戶喜歡通過手機(jī)觀看視頻等，享受多媒體帶來的快樂。這些都有力促進(jìn)了流媒體技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)上的廣泛應(yīng)用與創(chuàng)新發(fā)展，本文對(duì)內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在流媒體上的應(yīng)用進(jìn)行了深入探討，以期為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提供有益借鑒。

2 流媒體技術(shù)與CDN技術(shù)的發(fā)展

2.1 流媒體技術(shù)

流媒體技術(shù)是一種對(duì)傳統(tǒng)TCP/IP協(xié)議的改進(jìn)型信息傳送，主要是針對(duì)視頻、圖像等信息進(jìn)行傳送。流媒體技術(shù)把視頻信息等分成若干獨(dú)立的數(shù)據(jù)包，然后按照一定的順序，將文件發(fā)送出去，用戶在接受視頻信息時(shí)，無須接收全部視頻數(shù)據(jù)后，再進(jìn)行觀看。而是按照一定的順序，實(shí)現(xiàn)邊下載至緩存邊播放的功能，同時(shí)，在視頻播放的過程中，繼續(xù)實(shí)現(xiàn)下載，從而保障播放的流暢和數(shù)據(jù)的完整性。流媒體技術(shù)由于其獨(dú)特的傳播優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于需要進(jìn)行視頻傳播的領(lǐng)域，比如：媒體網(wǎng)站、遠(yuǎn)程視頻播放等領(lǐng)域，有效解決了帶寬的問題、網(wǎng)路擁堵的問題。同時(shí)，流媒體技術(shù)具有較強(qiáng)的靈活性，可以根據(jù)情況的變化，靈活進(jìn)行調(diào)整，從而提高網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和效率。

2.2 CDN技術(shù)

流媒體技術(shù)的重要表現(xiàn)就是CDN技術(shù)，CDN技術(shù)是內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的簡稱，該技術(shù)可以有效緩解因冗余數(shù)據(jù)的重復(fù)傳播帶來的傳輸效率低下、網(wǎng)絡(luò)擁堵等問題，通過一些特殊的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將網(wǎng)絡(luò)信息傳播到距離使用用戶最近的地方，便于用戶以最低的時(shí)間、最近的距離來調(diào)用信息，有效提高訪問的效率。這種技術(shù)增加了網(wǎng)絡(luò)帶寬，擴(kuò)大了用戶訪問量、網(wǎng)絡(luò)資源分布更趨均衡，縮短了網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間，使更多的用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)就近獲得相關(guān)的視頻資源，同時(shí)，也可以有效減輕服務(wù)器的壓力，提升網(wǎng)站的性能和可擴(kuò)展性。

2.3 流媒體技術(shù)發(fā)展趨勢

HTTP流媒體解決方案是目前應(yīng)用得最廣泛，適應(yīng)性最好的方案。目前，視頻終端越來越多樣化，除了傳統(tǒng)的PC，還包含手機(jī)、平板電腦乃至機(jī)頂盒。從網(wǎng)宿大量的數(shù)量來看，視頻用戶的大量訪問量是來自手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備，隨著用戶習(xí)慣的養(yǎng)成與終端計(jì)算能力的增強(qiáng)，移動(dòng)設(shè)備的訪問量還將會(huì)大量上升。通過分析各個(gè)終端平臺(tái)支持流媒體傳輸、編解碼技術(shù)及各種技術(shù)的用戶體驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)流媒體技術(shù)解決方案的發(fā)展趨勢主要為：傳輸上使用HTTP協(xié)議；文件格式使用MP4/MP3，個(gè)別會(huì)使用flv；編碼使用H.264視頻編碼、音頻使用Mp3編碼。從終端設(shè)備發(fā)展趨勢以及技術(shù)發(fā)展方向來看，后續(xù)的流媒體視頻會(huì)向HTML5、Flash技術(shù)靠攏；而在教育培訓(xùn)等應(yīng)用方面，也將從傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)移到手機(jī)等多種移動(dòng)終端上。

3 CDN技術(shù)在流媒體上的應(yīng)用

CDN技術(shù)作為一種基于內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其在流媒體上的應(yīng)用主要表現(xiàn)在：內(nèi)容路由技術(shù)、內(nèi)容分發(fā)技術(shù)和內(nèi)容存儲(chǔ)技術(shù)等方面。

3.1 內(nèi)容路由技術(shù)

內(nèi)容路由技術(shù)是一種信息查詢方式的重大變革，由原來的被查詢內(nèi)容相對(duì)固定，轉(zhuǎn)變?yōu)椴樵兿鄬?duì)固定的模式，打破了查詢內(nèi)容固定的模式，使這種查詢更趨高效、人性化、更具發(fā)展前途。內(nèi)容路由技術(shù)可以選擇網(wǎng)絡(luò)中最佳的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息傳遞，比如可以通過計(jì)算傳輸距離、節(jié)點(diǎn)負(fù)荷情況、需要傳輸內(nèi)容數(shù)量等，選取最佳節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息傳遞，從而減輕網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膲毫?。CDN的核心是負(fù)載均衡系統(tǒng)，其運(yùn)行效果直接決定著整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率和運(yùn)行質(zhì)量。負(fù)載均衡主要分為兩個(gè)方面：一是全局負(fù)載均衡，其主要著眼于對(duì)網(wǎng)絡(luò)全局的內(nèi)容有效分發(fā)，主要立足于內(nèi)容的最有效派發(fā)；二是本地負(fù)載均衡，其主要著眼于某一區(qū)域內(nèi)進(jìn)行服務(wù)節(jié)點(diǎn)的選擇，實(shí)現(xiàn)傳遞的最優(yōu)化。

3.2 內(nèi)容分發(fā)技術(shù)

內(nèi)容分發(fā)技術(shù)是內(nèi)容分發(fā)包含從內(nèi)容源到CDN邊緣的Cache的過程。從實(shí)現(xiàn)上看，有兩種主流的內(nèi)容分發(fā)技術(shù)：PUSH和PULL。其中PUSH為主動(dòng)分發(fā)、PULL為被動(dòng)分發(fā)。PUSH以內(nèi)容管理系統(tǒng)作為啟動(dòng)動(dòng)機(jī)，把內(nèi)容從源或者中心流媒體資源庫分發(fā)至各節(jié)點(diǎn)，這種模式通常是熱點(diǎn)內(nèi)容。PULL則是以乃用戶請(qǐng)求作為啟動(dòng)動(dòng)機(jī)，當(dāng)用戶出現(xiàn)請(qǐng)求時(shí)，內(nèi)容實(shí)現(xiàn)按需進(jìn)行分發(fā)，當(dāng)用戶的請(qǐng)求內(nèi)容在本地沒有找到時(shí)，將利用一定方式從內(nèi)容源或其它節(jié)點(diǎn)獲取相關(guān)信息，并進(jìn)行分發(fā)。

3.3 內(nèi)容存儲(chǔ)技術(shù)

由于視頻資源規(guī)模比較大，而且內(nèi)容的吞吐量較大，因此，通常采用海量存儲(chǔ)架構(gòu)。需要考慮的因素包括功能和性能兩個(gè)方面：在功能上包括對(duì)各種內(nèi)容格式的支持、對(duì)部分緩存的支持，在性能上包括支持的容量、多文件吞吐率、可靠性、穩(wěn)定性。其中，多種內(nèi)容格式的支持要求存儲(chǔ)系統(tǒng)根據(jù)不同文件格式的讀寫特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，以提高文件內(nèi)容讀寫的效率，特別是對(duì)流媒體文件的讀寫。部分緩存能力指流媒體內(nèi)容可以以不完整的方式存儲(chǔ)和讀取。部分緩存的需求來自用戶訪問行為的隨機(jī)性，因?yàn)樵S多用戶并不會(huì)完整地收看整個(gè)流媒體節(jié)目，事實(shí)上，許多用戶訪問單個(gè)流媒體節(jié)目的時(shí)間不超過10分鐘。因此，部分緩存能力能夠大大提高存儲(chǔ)空間的利用率，并有效地提高用戶請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間。但是部分緩存可能導(dǎo)致內(nèi)容出現(xiàn)碎片問題，需要進(jìn)行良好的設(shè)計(jì)和控制。

4 結(jié)語

內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN）技術(shù)實(shí)現(xiàn)了服務(wù)點(diǎn)的近距離化，同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)流媒體內(nèi)容的預(yù)先分發(fā)，從而有利于減少流媒體業(yè)務(wù)對(duì)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)流向的壓力。實(shí)踐證明，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以有效緩解因視頻數(shù)據(jù)龐大而造成的網(wǎng)絡(luò)擁堵，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率。

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