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)，對網(wǎng)絡(luò)運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)運而生。針對該種發(fā)展趨勢，各大網(wǎng)絡(luò)運營商都希望基于自身的業(yè)務(wù)優(yōu)勢，構(gòu)建起完善的CDN網(wǎng)絡(luò)。因此，本文基于CDN的概念，對構(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，對于其關(guān)鍵技術(shù)的研究具有現(xiàn)實意義。

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，簡單來說，CDN就是一個經(jīng)過規(guī)劃部署的整體系統(tǒng)，其中包括有內(nèi)容存儲、負(fù)載均衡、請求定向以及內(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，電信運營商已在各個經(jīng)營地區(qū)建立了自身的CDN網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)方式表現(xiàn)為兩級架構(gòu)，其中，全國中心節(jié)點的功能為配置全網(wǎng)信息內(nèi)容以及管理網(wǎng)絡(luò)平臺，而骨干邊緣節(jié)點的功能則為配置各個省份的信息內(nèi)容以及管理接入的內(nèi)容和節(jié)點。為了提供更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，運營商應(yīng)在全國范圍內(nèi)建立起統(tǒng)一的CDN網(wǎng)絡(luò)，但針對目前的發(fā)展現(xiàn)狀，本課題基于兩級架構(gòu)方式提出了過渡性的對等互通組網(wǎng)方案，其能通過調(diào)度中心配置，有效實現(xiàn)對于網(wǎng)絡(luò)資源的配置和管理，在全國范圍內(nèi)架構(gòu)起實用性網(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)，同時也能及時共享各個省份之間的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容。具體方案內(nèi)容如下：

從網(wǎng)絡(luò)角度看，全國的CDN為獨立的域，其與省級的CDN之間存在著平等關(guān)系，因而構(gòu)成了Mesh結(jié)構(gòu)，從全國角度看，CDN為一級的大型網(wǎng)絡(luò)，而從管理角度看，第一，全國CDN和省級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CDN在進(jìn)行全國范圍內(nèi)的業(yè)務(wù)結(jié)算工作時，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，首先，在省級CDN內(nèi)架構(gòu)OCS，即能實現(xiàn)全國內(nèi)容的復(fù)制功能，從而實現(xiàn)全國內(nèi)容的分發(fā)，其次，在全國GSLB與省級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，先會自動定位至全國GSLB，其后全國GSLB依據(jù)用戶的TP將其再次定位至省級GSLB；其二，內(nèi)容共享環(huán)節(jié)，也應(yīng)注意兩點，首先，A省應(yīng)先將所需跨省共享的內(nèi)容上報至全國中心，全國中心再將該內(nèi)容發(fā)送至B省，B省根據(jù)要求向A省進(jìn)行內(nèi)容請求，并建立OCS實現(xiàn)內(nèi)容復(fù)制，其次，當(dāng)省級在進(jìn)行全國內(nèi)容發(fā)布時，需將內(nèi)容地址更換為全國GSLB地址，并在國GSLB與省級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，先會自動定位至全國GSLB，其后再定位至省級GSLB。

（二）節(jié)點部署方案

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

下面重點介紹一下前兩種方式。第一，不共享存儲，該種方式最為傳統(tǒng)，每一臺CACHE/OCS都配置有相對應(yīng)的儲存，且各個CACHE之間相互獨立。同時，各個CAVHE的存儲都是預(yù)先設(shè)定好的，所以在進(jìn)行調(diào)整工作時只能逐一進(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)容存儲和擴展性等方面的問題。第二，物理級共享存儲，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)不必要的運算資源浪費問題，再加上機頭、機柜等資源的共享，也能有效緩解物理存儲量增加的問題，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CACHE/OCS之間仍相互獨立。

（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行性能最優(yōu)的CDN節(jié)點，其在根本上決定了大型CDN網(wǎng)絡(luò)的運作性能。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，各大運營商運用最為廣泛的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)的運行壓力。基于DNS的GSLB方案的用戶訪問流程具體顯示如下：

當(dāng)用戶發(fā)出對某UPL內(nèi)容的訪問指令時，桌面系統(tǒng)就會自動將DNS請求傳輸至本地服務(wù)器內(nèi)，若DNS服務(wù)器無法識別域名時，就會利用遞歸手段，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，并對其進(jìn)行分析，然后，本地服務(wù)器向GSLB發(fā)送DNS查找請求，此時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GSLB的訪問請求壓力，除此以外，DNS也可通過應(yīng)用輪詢機制來實現(xiàn)GLSB的負(fù)載均衡功能，簡單來說就是，于授權(quán)DNS服務(wù)器處設(shè)置GLSB作為其子域名，與此同時也進(jìn)行相對應(yīng)的GSLB記錄的配置工作。另外，也須注意CDN網(wǎng)絡(luò)中DNS的請求性質(zhì)，即對于首次請求而言，當(dāng)本地DNS服務(wù)器中不存在想用的域名或地址信息時，其需要向GSLB發(fā)送請求，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，各運營商必須加大對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。endprint