基于CDN 網絡流媒體系統服務器部署策略

曹杰 北京恒峰國脈科技發展有限公司

引言

CDN 的核心思想是將內容從中心推到邊緣靠近用戶的地方，一方面提升了用戶訪問內容的性能，另一方面也可以降低骨干網絡存在的壓力，將單一中心結構轉變為分布式結構。按照這一分析內容，我們可以將CDN 的概念進行融合，實現流媒體服務器在數量較少的情況下，如何實現優化部署提升服務質量。

1 流媒體的系統構成與CDN

1.1 流媒體

一般情況下流媒體系統的組成包括幾個部分：

首先是編碼工具，用戶對所有多媒體數據進行創建和編輯，將其轉變流媒體格式；

流媒體數據；

存儲和控制流媒體數據的服務器；

適合多媒體傳輸協議的網絡。

以上部分是服務器端和客戶端所需要的內容，不同的流媒體和不同的技術方案在某些方面會產生差異。但無論系統是哪一種，其基本原理相同，就是通過高效的壓縮算法，在降低文件大小的同時減少質量的損失，按照流媒體的格式要求來執行技術解決方案。

1.2 CDN 系統構成

現代互聯網絡技術與多媒體技術的快速發展下，帶寬雖然有所增加，但Web 服務器的負荷也隨之提升，網絡訪問的距離過長，網絡負載在短時間迅速增加，用戶的訪問質量受限，也讓傳統的緩存技術對于某些交互性較強的文件并不支持，需要通過一種新的傳輸結構來解決類似的問題。如果用戶和網站之間的數據鏈路被大流量數據所堵塞時，就需要解決訪問質量。內容分發網絡（CDN）的應用提供了一種傳送內容的新型體系結構，用戶的請求可以在本地進行，構成節點服務器群虛擬網絡，一方面實現了用戶對網站流量的控制，另一方面從技術上解決了用戶訪問量過大與網絡響應速度的問題。因此，與現有的內容分發模式向比較，CDN 更加強調網絡在內容分發方面的重要性，根據內容對象的不同來區分服務質量。整體來看，在網絡拓撲結構上CDN 更加接近我們所需要的內容，響應速度加快，支持對于不同類型內容的管理，以集中管理的方式來降低管理成本。

2 系統服務器部署所涉及到的關鍵技術

2.1 內容路由技術

內容路由技術是通過將用戶的請求導向整個CDN 網絡中的最佳節點過程，從確定最佳節點位置后也可以確定多種策略，而均衡負載系統則是整個CDN 的核心，負載均衡的準確程度和效率直接決定了CDN 的效率與性能。CDN 的功能組件之一就是重定向服務，并且靠動態路由在全局范圍內確保用戶的Web 請求可以被志向距離其最近的高速緩存服務器，實現在不同性能下的服務器之間任務分配。一方面性能較差的服務器不會成為整個系統的負擔，另一方面性能較高的服務器資源可以得到充分利用，加快了Web 服務器的訪問速度。一般來說在一個流媒體系統中不同的CDN 節點都有不同的緩存服務器來提升節點的處理能力，例如部分緩存服務器用于提供HTTP服務器，有的緩存服務器則被用來提供FTP 服務，有的緩存服務器用于提供流媒體服務等。如何有效地按照不同服務器的處理能力來動態地實現資源分配，也成為了解決服務器訪問速度的核心內容。負載均衡技術可以在性能不同的服務器之間展開任務分配。

實際上對于一個CDN網絡來說，全局負載均衡并非是必需內容，但對于大型網絡而言，全局負載均衡就可以對用戶的請求展開定向，減輕本地負載均衡所產生的負擔問題。通常本地負載均衡局限在一個區域范圍之內，在特定的范圍下尋找一個更加合適的節點來提供服務，其節點的健康程度、負載情況與支持的媒體格式都可以成為決策過程中的參考標準。

2.2 內容分發技術

內容分發技術代表內容從初始服務器中選擇一定的策略將其傳輸至緩存服務器內容當中。作為一種主動分發的技術，內容從初始流媒體服務器傳輸至緩存服務器當中，并借助管理系統將一些較為熱點的內容以不同方式來實現有針對性的內容供應。在這項部署環節中，我們需要深入分析在什么時間分發什么內容，或是通過智能分發的方式來實現用戶訪問內容難度規劃，確定流媒體內容的最終設置方案。不同的實現方案有何不同的特征，用于滿足不同情況下的業務需求。對于業務需要較強管理能力的場合，可以考慮借助本地內容管理來針對某個CDN 進行，提升內容服務的效率和節點的存儲利用率。當然，本地內容管理還可以有效地實現CDN 節點內容的共享，以內容感知的調度來提升存儲空間的利用率。在本地內容的部署實踐中，內容索引、內容拷貝與內容信息收集是主要的技術要求，將多個節點內的服務器設備能力進行整合，增加CDN 的可擴展性與綜合能力。

3 系統服務器部署設計

管理員需要借助策略管理平臺來執行不同的路測，并借助信息庫來存儲執行過程中的具體信息，例如負載信息、閾值等。策略的決策點應該負責邏輯實體，并對策略展開解釋，決定哪些策略應該被策略執行點執行，哪些執行點是采取動作執行策略的邏輯實體。模型系統采用的是集中化管理模式，解決流媒體資源的合理利用問題，保障系統負荷平衡的同時將增加的負荷平分至不同的服務器之上，這樣一來CDN 系統內就包括內容分發模塊、代理模塊與內容管理平臺。

內容分發模塊可以從信息庫中獲取用戶的訪問記錄，再從策略庫中讀取分發策略，由內容分發的執行模塊在流媒體服務器之間展開各項操作，讓流媒體資源可以盡量合理分布，也可以由管理員根據實際的情況進行手動流媒體內容的調整。

代理模塊在用戶的請求到達后執行策略，并將用戶的請求分配至距離用戶最近的流媒體服務器之上，從而對各個邊緣服務器負載信息進行采集。

內容管理平臺則主要是面向管理員開展，便于管理員對整個CDN系統進行便利管理，具有分發管理、策略管理和事物管理的功能。

在理論上，經過CDN 處理后，就可以獲取熱門時間段的流媒體服務器性能，建立在某個時間段之上，分析數據結果來獲取系統的性能改進模式，而流媒體服務器本身的性能也能穩定提升，讓用戶享受到更加出色的服務。

4 結語

基于CDN 網絡整體結構下的關鍵技術研究，可以讓我們提出適用于流媒體系統的服務器部署策略，讓系統具有靈活的內容分發功能。在后續的技術研究當中，還應該建立更大規模的基礎模型，在內容管理方面進行拓展，在實際應用環節得到改進和完善。例如，如果我們能夠得到流媒體服務器的文件管理包，也能在分發文件時直接獲取文件路徑，不再依靠FTP 傳輸系統來進行管理操作等。