［莊一嶸 梁丹華 陳戈 周曉燕］

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TMS地域調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

［莊一嶸 梁丹華 陳戈 周曉燕］

摘要文章主要是介紹TMS系統(tǒng)基于地域進(jìn)行內(nèi)容調(diào)度，根據(jù)現(xiàn)有的CDN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需求，以MVC模型作為技術(shù)框架，實(shí)現(xiàn)用戶訪問(wèn)CDN服務(wù)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，根據(jù)用戶請(qǐng)求本地DNS的地域信息，智能調(diào)度到最接近用戶的CDN節(jié)點(diǎn)就近服務(wù)，使用戶獲得最佳的節(jié)點(diǎn)服務(wù)響應(yīng)速度，本系統(tǒng)已在現(xiàn)網(wǎng)經(jīng)過(guò)實(shí)際業(yè)務(wù)測(cè)試和驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：CDNTMS系統(tǒng)地域調(diào)度MVC

莊一嶸

中國(guó)電信股份有限公司廣東研究院。

梁丹華

越亮傳奇科技股份有限公司。

陳戈

中國(guó)電信股份有限公司廣東研究院。

周曉燕

越亮傳奇科技股份有限公司。

1　緒論

隨著互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的發(fā)展，各廠商為了實(shí)現(xiàn)用戶跨地域訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)獲取資源的快速，穩(wěn)定，高效，分別自建CDN網(wǎng)絡(luò)分發(fā)系統(tǒng)，目前國(guó)外比較出名的有Akamai、Level3、CDNetworks，國(guó)內(nèi)有騰訊CDN、阿里CDN、網(wǎng)宿、藍(lán)汛等。各CDN廠商建設(shè)目的在于通過(guò)技術(shù)全面解決由于網(wǎng)絡(luò)帶寬小，用戶訪問(wèn)量大，網(wǎng)點(diǎn)分布不均而產(chǎn)生的用戶訪問(wèn)資源響應(yīng)速度問(wèn)題，技術(shù)包括緩存服務(wù)器，智能DNS，負(fù)載均衡等。但是，由于受到各國(guó)政策或者網(wǎng)絡(luò)條件限制，每家CDN廠商都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，根據(jù)客戶定制需求，如果單獨(dú)使用一家CDN系統(tǒng)服務(wù)用戶，未能達(dá)到調(diào)度最佳服務(wù)效果，在這種背景下，我們?cè)O(shè)計(jì)一套CDN流量調(diào)度TMS系統(tǒng)（Traffic Management System），TMS系統(tǒng)可以根據(jù)用戶定制需求，精準(zhǔn)的調(diào)度到最佳CDN邊緣節(jié)點(diǎn)服務(wù)用戶，從而更好滿足網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)加速，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)流量，降低網(wǎng)絡(luò)成本，提高命中率的用戶需求。

2　TMS系統(tǒng)需求

根據(jù)業(yè)務(wù)要求，TMS流量管理系統(tǒng)（TrafficManagement System）需要基于DNS的全球負(fù)載均衡服務(wù)，需要支持透明地把流量路由調(diào)度到任何在公網(wǎng)上的CDN或服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)方式是通過(guò)在CDN間進(jìn)行快速可靠的流量分布調(diào)度，系統(tǒng)程序需可在每個(gè)節(jié)點(diǎn)獨(dú)立發(fā)布和運(yùn)行，而地域策略可以根據(jù)終端用戶的IP地址所在地區(qū)，將用戶調(diào)度到在該地區(qū)具有優(yōu)勢(shì)的CDN節(jié)點(diǎn)。

TMS需要支持基于終端用戶的IP地址的域名解析，實(shí)現(xiàn)從IP地址到地理區(qū)域的所有第三方映射。實(shí)現(xiàn)基于洲、國(guó)家、州（省份）城市的域名解析策略。例如，對(duì)于歐美用戶，調(diào)度到Level3 CDN；對(duì)于亞太用戶，調(diào)度到Swiftcom CDN。

TMS需要支持EDNS協(xié)議，即Google提交的擴(kuò)展DNS協(xié)議，允許在DNS請(qǐng)求中除了本地DNS地址，還增加用戶的IP地址，對(duì)于使用公共DNS（如Google8.8.8.8）的用戶，也可調(diào)度到用戶真實(shí)所在地區(qū)。

3　TMS地域調(diào)度設(shè)計(jì)

3.1業(yè)務(wù)流程規(guī)劃

根據(jù)需要分析可得，TMS總體架構(gòu)規(guī)劃包括：用戶請(qǐng)求，本地DNS解析，TMS調(diào)度，CDN服務(wù)。

（1）客戶端向本地 DNS服務(wù)器發(fā)出域名訪問(wèn)請(qǐng)求；

（2）本地 DNS服務(wù)器向TMS發(fā)出DNS查詢請(qǐng)求；

（3）TMS收到DNS查詢請(qǐng)求，根據(jù)流量地域調(diào)度策略，返回最優(yōu)的CDN（如CDN A）的域名；

（4）本地 DNS收到CDN A的域名，繼續(xù)向CDN 的DNS迭代查詢；

（5）本地 DNS收到CDN A的查詢結(jié)果（IP地址）；

（6）本地 DNS將IP地址返回給用戶；

（7）客戶端訪問(wèn)返回IP地址，成功獲取請(qǐng)求資源。

具體規(guī)劃如圖1。

3.2地域調(diào)度架構(gòu)設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)TMS地域調(diào)度系統(tǒng)，采用MVC（Model View Controller 模型-視圖-控制器）設(shè)計(jì)創(chuàng)建 Web 應(yīng)用程序的模式：

Model（模型）是用于處理TMS地域調(diào)度數(shù)據(jù)邏輯的部分，模型對(duì)象負(fù)責(zé)在數(shù)據(jù)庫(kù)中存取地域調(diào)度數(shù)據(jù)。

View（視圖）是應(yīng)用程序處理調(diào)度數(shù)據(jù)顯示的部分，視圖完成地域調(diào)度數(shù)據(jù)邏輯處理結(jié)果展示給使用者。

Controller（控制器）是應(yīng)用程序中處理用戶交互的部分。通?？刂破髫?fù)責(zé)從視圖讀取地域數(shù)據(jù)，控制用戶輸入，并向模型發(fā)送調(diào)用數(shù)據(jù)處理。

MVC架構(gòu)設(shè)計(jì)模型如圖2。

圖2　MVC架構(gòu)設(shè)計(jì)模型

4　TMS地域調(diào)度實(shí)現(xiàn)

依據(jù)上面設(shè)計(jì)，TMS系統(tǒng)地域調(diào)度功能劃分成幾個(gè)部分實(shí)現(xiàn)：用戶管理，區(qū)域管理，IP庫(kù)管理，地域管理，在系統(tǒng)中完成以上功能，即可實(shí)現(xiàn)地域調(diào)度功能。

（1）用戶管理功能，主要是提供接入TMS的用戶錄入信息，系統(tǒng)可以查詢接入用戶的基礎(chǔ)信息，方便區(qū)分和管理用戶，是TMS系統(tǒng)區(qū)域調(diào)度基礎(chǔ)，用戶管理配置流程如圖3。

圖3　用戶管理配置

（2）區(qū)域管理功能，區(qū)域管理提供TMS DNS授權(quán)服務(wù)基礎(chǔ)錄入功能，DNS授權(quán)服務(wù)器負(fù)責(zé)對(duì)CNAME域名解析和調(diào)度，錄入信息通常需要配置一條SOA，2條NS ，4條A記錄，配置區(qū)域流程如圖4。

圖4　區(qū)域管理配置

（3）區(qū)域管理功能，提供城市錄入功能，可以批量和手工錄入城市地址和城市編號(hào)，為和IP做映射提供基礎(chǔ)。

（4）IP庫(kù)管理功能，提供文件類(lèi)型的IP地址導(dǎo)入，入庫(kù)完成，可以根據(jù)對(duì)應(yīng)的城市做映射，得到屬于城市的IP地址分類(lèi)庫(kù)。

（5）完成（3）和（4）的配置，兩者結(jié)合轉(zhuǎn)換，可得到地域調(diào)度基礎(chǔ)部分-＞城市映射IP地址庫(kù)，IP地址庫(kù)配置流程如圖5。

圖5　IP地址庫(kù)配置

（6）區(qū)域管理功能，里面還包括VIEW路線創(chuàng)建功能，用戶可更加自己要調(diào)度的城市創(chuàng)建獨(dú)立的路線，提高調(diào)度的精準(zhǔn)性，創(chuàng)建VIEW路線如圖6。

圖6　VIEW路線配置

（7）.地域域管理功能，主要是為了完成用戶地域策略配置，經(jīng)過(guò)上面基礎(chǔ)建設(shè)，最后具備完成地域調(diào)度，只需完成調(diào)度的域名和DNS授權(quán)服務(wù)器綁定，路線視圖選擇填寫(xiě)，即可成功創(chuàng)建調(diào)度信息，調(diào)度策略信息流程如圖7。

圖7　地域調(diào)度策略信息

5　TMS系統(tǒng)功能測(cè)試

TMS地域調(diào)度測(cè)試驗(yàn)證，如圖8。

圖8　TMS地域調(diào)整測(cè)試驗(yàn)證

中國(guó)廣東Local DNS202.96.128.166調(diào)度到Swiftcom CDN節(jié)點(diǎn)服務(wù)，成功調(diào)度結(jié)果如圖9。

圖9　廣東DNS解析

圖10　美國(guó)DNS解析

美國(guó)本地DNS 208.67.220.220 調(diào)度到Level3的CDN節(jié)點(diǎn)服務(wù)，成功調(diào)度結(jié)果如圖10。

6　總結(jié)

綜上所述，TMS流量管理系統(tǒng)可根據(jù)用戶需求，定制化配置和精準(zhǔn)調(diào)度，滿足CDN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和發(fā)展，以及用戶地域策略調(diào)度需求。

（1）根據(jù)TMS設(shè)計(jì)需求，我們采用了主流MVC架構(gòu)設(shè)計(jì)，具有耦合性低，重用性高，生命周期開(kāi)發(fā)成本低，部署快等優(yōu)點(diǎn)，有利系統(tǒng)維護(hù)和工程實(shí)施管理。

（2）依據(jù)CDN盡可能避開(kāi)互聯(lián)網(wǎng)有可能影響數(shù)據(jù)傳輸速度和穩(wěn)定性的瓶頸，使內(nèi)容傳輸?shù)母?，更穩(wěn)定的思路。TMS通過(guò)地域調(diào)度策略功能，結(jié)合用戶需求，配置最優(yōu)的調(diào)度策略，把用戶的請(qǐng)求調(diào)度到最優(yōu)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行服務(wù)，提高獲取資源命中率和響應(yīng)速度，進(jìn)而減低企業(yè)成本。

（3）TMS系統(tǒng)還結(jié)合當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)CDN技術(shù)和運(yùn)用場(chǎng)景使用，以更好滿足靜態(tài)資源較多的站點(diǎn)，視頻點(diǎn)播，大文件下載，移動(dòng)應(yīng)用，電商網(wǎng)站等方面調(diào)度需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前已經(jīng)通過(guò)功能測(cè)試，成功實(shí)現(xiàn)調(diào)度，具備上線要求，后期會(huì)繼續(xù)優(yōu)化，進(jìn)一步提高線路選擇和流量調(diào)度，縮短用戶訪問(wèn)時(shí)間，提升用戶體驗(yàn)度。

參考文獻(xiàn)

1崔亞娟，陶蒙華.下一代CDN架構(gòu)及關(guān)鍵問(wèn)題探討.信息通信技術(shù)，2011，03：39-43

2孫文芳，馮堅(jiān).智能DNS系統(tǒng)建設(shè).有線電視技術(shù)，2015，07：35-37

3石幫榮.智能DNS和線路跟隨解析技術(shù)在多出口高校校園網(wǎng)中的應(yīng)用.桂林師范高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2014，4:188-192

DOI:10.3969/j.issn.1006-6403.2016.05.002

收稿日期：（2016-01-28）