內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用分析

曹杰

摘要：內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)通過在網(wǎng)絡(luò)邊緣與核心交換區(qū)域部署代理服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)訪問延遲的有效降低。對(duì)于代理服務(wù)器的部署問題，我們可以通過優(yōu)化服務(wù)器設(shè)置的方式來實(shí)現(xiàn)，提出了基于節(jié)點(diǎn)的分發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)模型，保障服務(wù)器運(yùn)行狀態(tài)的正常，同時(shí)協(xié)調(diào)好網(wǎng)絡(luò)性能的相關(guān)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò);代理服務(wù)器;技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP393.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）10-0089-02

0 引言

傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用當(dāng)中，網(wǎng)絡(luò)流量顯然沒有現(xiàn)代的大規(guī)模，在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)上也偏向于簡單的服務(wù)模式。當(dāng)時(shí)的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)主要采用的也是C/S模式。但目前流量需求不斷提升的前提下，大量用戶從服務(wù)器端申請(qǐng)服務(wù)，造成服務(wù)質(zhì)量下降問題，我們通過網(wǎng)絡(luò)流量的分析，也應(yīng)該控制一些重復(fù)冗余的內(nèi)容，保障網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率。

1 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的相關(guān)研究

內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)基于互聯(lián)網(wǎng)上層的架構(gòu)所進(jìn)行的動(dòng)態(tài)調(diào)整，其技術(shù)優(yōu)勢在于可以改善互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能。例如一個(gè)內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)對(duì)于服務(wù)器的協(xié)調(diào)部署能力比較突出，即便是在不同的地理區(qū)域上同樣使用。整體來看，這些存儲(chǔ)服務(wù)實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器的全管轄，如果用戶此時(shí)訪問服務(wù)器，則動(dòng)態(tài)信息、用戶需求、策略調(diào)整等工作都可以有序展開，網(wǎng)絡(luò)的高負(fù)載現(xiàn)象必然得到優(yōu)化和控制。

一個(gè)典型的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)工作流程中，定位服務(wù)器受到請(qǐng)求后按照現(xiàn)階段的內(nèi)容路由策略來把所請(qǐng)求的內(nèi)容傳輸至用戶，數(shù)據(jù)分發(fā)層將內(nèi)容提供商的資源進(jìn)一步地推向距離用戶更近的區(qū)域當(dāng)中，源服務(wù)器的負(fù)載壓力得到控制，全局負(fù)載服務(wù)負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)日志進(jìn)行分析，包括網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)化，其技術(shù)研究的核心也圍繞幾個(gè)不同方面展開。

1.1 網(wǎng)絡(luò)部署模式

網(wǎng)絡(luò)部署模式的主要特征體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一是通過多個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商與多個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)置來降低網(wǎng)絡(luò)傳輸出現(xiàn)的延遲現(xiàn)象，而另一方面則是基于大規(guī)模的數(shù)據(jù)部署內(nèi)容來控制用戶的訪問延遲（其主要技術(shù)優(yōu)勢在于帶寬優(yōu)勢和處理能力兩個(gè)方面）。不過對(duì)于管理者來說，因此而產(chǎn)生的結(jié)果就是服務(wù)質(zhì)量提出更高的要求，包括對(duì)于服務(wù)器數(shù)據(jù)的維護(hù)和管控。

1.2 內(nèi)容路由

內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的策略調(diào)整與內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)性能之間存在著密切聯(lián)系，他們共同組成了互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的有關(guān)策略，在通過一定的路由算法重新定向至內(nèi)容代理服務(wù)器之后，通過給定的資源來實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的快速分發(fā)。此時(shí)這一部分的工作可以進(jìn)行劃分，一部分是資源路由算法，通過監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)性能與服務(wù)器壓力，來選擇最佳的內(nèi)容代理服務(wù)器進(jìn)行響應(yīng);另一部分則是請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，按照不同的策略對(duì)服務(wù)器請(qǐng)求進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，節(jié)點(diǎn)選擇服務(wù)器按照監(jiān)測結(jié)果反饋信息來調(diào)整算法和資源定位的策略。

1.3 內(nèi)容管理

內(nèi)容管理作為一項(xiàng)基礎(chǔ)性保障工作，不僅包含對(duì)于既有內(nèi)容的緩存控制和內(nèi)容管控，還包括對(duì)于數(shù)據(jù)特性的處理分析。無論數(shù)據(jù)屬于可緩存還是不可緩存的狀態(tài)，內(nèi)容和數(shù)據(jù)之間的協(xié)調(diào)溝通都可以通過分發(fā)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，即緩存管理負(fù)責(zé)的是數(shù)據(jù)與代理服務(wù)器數(shù)據(jù)傳輸過程的優(yōu)化，是充分考慮到數(shù)據(jù)特性而采取的一種控制手段。

2 代理服務(wù)器設(shè)置方法

2.1 代理服務(wù)器放置

在內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的研究內(nèi)容中，代理服務(wù)器的設(shè)置方法成為了主要的研究點(diǎn)，對(duì)著一方面的內(nèi)容管理可以確定代理服務(wù)器的具體位置，在網(wǎng)絡(luò)中的部署成本可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，進(jìn)一步確保用戶內(nèi)容請(qǐng)求的服務(wù)質(zhì)量。除此之外還包括網(wǎng)絡(luò)層面的資源分配問題。這項(xiàng)工作具體來看就是通過選擇代理服務(wù)器的部署位置，來最大程度地輻射到網(wǎng)絡(luò)中的所有用戶，降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸延遲，讓用戶對(duì)內(nèi)容的請(qǐng)求在最短時(shí)間內(nèi)得到響應(yīng)，以此為基礎(chǔ)提供相關(guān)的服務(wù)。所以，一定數(shù)量的高性能服務(wù)器會(huì)共同組成服務(wù)器集群，服務(wù)器的部署策略都會(huì)針對(duì)面向數(shù)據(jù)中心的大型服務(wù)器集群設(shè)置。所以，為了降低計(jì)算過程的難度，可以借助啟發(fā)式算法來分析問題，建立混合整數(shù)線性模型。

2.2 網(wǎng)絡(luò)資源分配的線性規(guī)劃模型

我們基于多路徑傳輸?shù)脑順?gòu)建了代理服務(wù)器的放置同時(shí)能夠?qū)⑵淦ヅ渑c源服務(wù)器接近的計(jì)算和處理能力，無論是代理服務(wù)器還是源服務(wù)器都能夠?qū)τ脩粼L問實(shí)現(xiàn)有效控制。這一部分的工作同樣是通過線性規(guī)劃模型的技術(shù)優(yōu)勢來得以實(shí)現(xiàn)。

從模型特征來看，網(wǎng)絡(luò)中的源服務(wù)器節(jié)點(diǎn)位置已經(jīng)由內(nèi)容服務(wù)提供商來決定并配置，在分析服務(wù)器本身的計(jì)算要求和路由結(jié)果后，就應(yīng)考慮到源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)間不可避免的傳輸延遲現(xiàn)象。不過為了確保延遲能控制在合理水平，每條路由的限制工作就顯得至關(guān)重要。

2.3 網(wǎng)絡(luò)資源分配

線性規(guī)劃模型可以改善復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下的計(jì)算工作質(zhì)量，以此為基礎(chǔ)所開展的模型構(gòu)建過程中可以模擬一些傳輸場景中的現(xiàn)實(shí)情況，來減少實(shí)際工作中的各類問題。對(duì)于我們已經(jīng)提出的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)中的代理服務(wù)器設(shè)置方法，在每一個(gè)代理服務(wù)器位置的確定過程中都可以對(duì)其中的一臺(tái)代理服務(wù)器進(jìn)行放置，在符合條件的所有服務(wù)器節(jié)點(diǎn)中選擇最短的節(jié)點(diǎn)來確定最終放置位置，后續(xù)的服務(wù)器都可以以相對(duì)較短的傳輸鏈路來保障為用戶節(jié)點(diǎn)提供的內(nèi)容質(zhì)量，在用戶區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)了代理服務(wù)器的合理設(shè)置，保證內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的工作效率。

2.4 性能評(píng)估

代理服務(wù)器有著不同的設(shè)置方案，其網(wǎng)絡(luò)性能的對(duì)比和研究也應(yīng)該圍繞一些其它層面的需求來作出調(diào)整，如服務(wù)器的信息處理水平、平均網(wǎng)絡(luò)延遲等。內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)中的研究將內(nèi)容也引入了多路徑傳輸?shù)确矫娴膬?nèi)容，我們可以得到網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器負(fù)載情況并盡量將其維持至均衡狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)中的用戶內(nèi)容訪問數(shù)量增加，網(wǎng)絡(luò)的平均時(shí)延必然有所提升，最短路由上的鏈路資源會(huì)在短時(shí)間內(nèi)被消耗，業(yè)務(wù)會(huì)通過另一條路徑傳輸，增加平均傳輸時(shí)延。因而，啟發(fā)式算法的復(fù)雜程度也可以融入其中，對(duì)于隨機(jī)產(chǎn)生的內(nèi)容請(qǐng)求，分別統(tǒng)計(jì)不同節(jié)點(diǎn)處的用戶請(qǐng)求此處，記錄每次的流量需求，最終得到每個(gè)用戶節(jié)點(diǎn)內(nèi)的用戶需求有哪些。優(yōu)化服務(wù)器選擇之后，展開路由和鏈路資源的分配。在完成網(wǎng)絡(luò)中的所有業(yè)務(wù)請(qǐng)求后，也可以通過計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的平均傳輸時(shí)延，借助仿真方法來比較結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.5 服務(wù)器緩存模式

對(duì)于本地服務(wù)器緩存策略的提出，可以從兩個(gè)角度進(jìn)行分析，一是基于最靠近用戶的服務(wù)器選擇;二是如何將不同內(nèi)容進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)不同區(qū)域的分布。大多數(shù)的用戶都希望在更短的時(shí)間內(nèi)獲取服務(wù)內(nèi)容和響應(yīng)，其所感興趣的內(nèi)容也應(yīng)該在很短的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)獲得。這樣一來網(wǎng)絡(luò)可以整體維持一個(gè)相對(duì)較小的傳輸時(shí)延，并且讓網(wǎng)絡(luò)中分布的內(nèi)容都具有功能性。對(duì)此我們可以提出整數(shù)線性規(guī)劃模型，并提出高效的啟發(fā)式算法，一方面減少運(yùn)算復(fù)雜程度，另一方面來獲取與線性規(guī)劃模型來接近的結(jié)果。

3 結(jié)語

互聯(lián)網(wǎng)流量的提升是未來社會(huì)必然的發(fā)展趨勢。現(xiàn)階段的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，也改變了早期的互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。未來的技術(shù)研究中，還會(huì)更加有效地利用端與端的帶寬資源來增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方面的質(zhì)量與信息傳輸能力，降低平均時(shí)延，建立與其相關(guān)的安全傳輸標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)營模式要求，保障安全性。

參考文獻(xiàn)

[1] 張忠杰，韓偉，喬海明.內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)CDN技術(shù)及市場應(yīng)用[J].中國新通信，2017，19（09）：118.

[2] 李卓群.內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐[J].中國有線電視，2019（05）：551-553.

[3] 陳妍，李增智，廖志剛，等.基于主動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)研究[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2005（10）：1048-1051.