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)單來說，CDN就是一個(gè)經(jīng)過規(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)方式提出了過渡性的對(duì)等互通組網(wǎng)方案，其能通過調(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，當(dāng)用戶發(fā)出內(nèi)容訪問訴求時(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)故障問題；其二，中心階段與骨干節(jié)點(diǎn)之間的距離不宜過遠(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)展性等方面的問題。第二，物理級(jí)共享存儲(chǔ)，該種方式主要通過外掛磁盤，并應(yīng)用10等操作手段進(jìn)行控制，以此來避免出現(xiàn)不必要的運(yùn)算資源浪費(fèi)問題，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，以此來緩解CDN網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行壓力?；贒NS的GSLB方案的用戶訪問流程具體顯示如下：

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的地址為依據(jù)對(duì)CDN發(fā)送訪問訴求。通過利用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的訪問請(qǐng)求壓力，除此以外，DNS也可通過應(yīng)用輪詢機(jī)制來實(shí)現(xiàn)GLSB的負(fù)載均衡功能，簡(jiǎn)單來說就是，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需求大而造成的網(wǎng)站應(yīng)答速度慢的問題，解決網(wǎng)絡(luò)擁堵問題，提高網(wǎng)絡(luò)對(duì)于訪問要求的應(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，以此來保證自身的業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)。endprint