內容分發網絡與邊緣云協同建設分析*

劉長瑞，于紹晨

（中國移動通信集團設計院有限公司，北京 100080）

0 引言

內容分發網絡（Content Delivery Network，CDN）構建在IP 承載網絡之上，通過貼近用戶和業務需求就近提供服務，能夠顯著降低訪問時延，提升用戶業務感知。CDN 邊緣節點采用分布式部署方式，是典型邊緣計算業務，在選址、資源、服務規劃方面與邊緣云有諸多天然的相似性，具有天然的基礎網絡資源。因此，統籌建設內容分發網絡與邊緣云是建設智能彈性互聯網絡的重要手段和內容服務提質轉型的發展趨勢。

1 網絡發展現狀

1.1 統建CDN 現狀

統建CDN 采用“內容管理層+調度分發層+邊緣服務層”的3 層架構，構建了“全網統一調度+分省調度”的兩級調度能力[1]。

內容管理平臺作為互聯網內容的統一分析和展現平臺，通過采集和分析域名系統（Domain Names System，DNS）日志、CDN 日志，中央節點實現互聯網內容視圖呈現、資源質量評估、統計分析等功能，各省部署日志預處理節點。

調度控制中心負責對內容網絡提供統一運營管理與訪問調度控制服務。

內容中心采用大區方式部署，負責內容注入，為本省及周邊省份邊緣節點就近提供內容分發與回源服務。

邊緣服務節點按照承載業務類型不同，分為ToB CDN 平面和ToC CDN 平面，負責相關內容在網絡邊緣處的存儲，并面向用戶提供分發服務。ToB CDN 通過合營已實現三網分發能力，已具備與專業CDN 服務公司、互聯網公司全面競爭的能力。ToC CDN 覆蓋全國，網絡能力持續提升，可以滿足家寬用戶快速增長、高碼率視頻產品快速推廣的需求。

1.2 移動邊緣云現狀

在邊緣計算發展初期，結合業務場景差異進行針對性的邊緣計算資源配置，確保投資效益，快速響應市場需求。中國移動采用了云邊協同和網邊協同兩種路徑協同推進，現網有移動邊緣云、網絡邊緣云及省內自建邊緣云等多種邊緣計算形態。

移動邊緣云采用云邊協同的發展思路，將移動中心云能力下沉至地市邊緣。以CDN 升級為主，結合新建、中心云節點升級等多種方式建設移動邊緣云，作為中心云能力向邊緣的延伸，具備對外提供服務的能力，主要應用于廣域場景。目前，移動邊緣云已部署300+節點，覆蓋31 省、200+地市，其中CDN 升級節點256 個，實現CDN 能力共享。

2 協同發展思路

根據算力網絡發展趨勢，為實現算力泛在的發展目標，CDN 與移動邊緣云應積極完善邊緣計算資源布局，夯實底層資管能力，積極推動邊緣計算資源一體納管。

移動邊緣云是移動云重要的組成部分，堅持“統一管理、統一架構、統一運營”的原則，快速推動業務發展。為充分發揮CDN 網絡資源優勢，促進算力網絡發展，可以通過以下舉措協同發展CDN與移動邊緣云建設。

（1）擴大覆蓋范圍，快速構建覆蓋全網的邊緣云網絡。CDN 已覆蓋全部地市，移動邊緣云采用新建、CDN 云化等多種方式已覆蓋220 個地市。應充分發揮CDN 覆蓋范圍優勢，積極推進CDN 云化改造，補足邊緣云覆蓋空白，盡快實現全網覆蓋的目標。

（2）下沉網絡能力，按需下沉邊緣節點，貼近客戶提供服務。CDN 已覆蓋500+重點業務區縣，移動邊緣云主要覆蓋地市，尚未向重點業務區縣延伸下沉。應充分利用CDN 區縣節點資源，按需進行CDN 云化改造，滿足區縣客戶對移動邊緣云的業務需求。

（3）精準建設確保效益，在京津冀、長三角、大灣區、成渝等熱點區域加大投入，精準配置資源；面向游戲、AV/VR 等業務超前配置資源等多樣化算力。

根據CDN 升級成為移動邊緣云后承載的業務需求不同，可形成兩種邊緣云架構方式[2]。

（1）架構方式1：僅CDN 云化節點，升級為移動邊緣云后僅承載CDN 業務的節點，主要部署在沒有明確邊緣云業務需求的非熱點地區。

（2）架構方式2：CDN 升級為標準配置節點，升級為移動邊緣云后除承載CDN 業務外，還承載其他業務的節點，主要部署在有明確邊緣云業務需求的熱點地區。

架構1 節點可通過增配SDN 以及多樣化算力資源快速演進為架構2 節點，靈活響應業務需求的變化[3]。

CDN 節點升級移動邊緣云架構如圖1 所示。

圖1 CDN 節點升級移動邊緣云架構

圖2 移動邊緣云體系架構

3 建設方案分析

3.1 內容分發網絡建設方案

3.1.1 內容管理平臺部署方案

內容管理平臺是實施互聯網內容集中化分析、展現和決策的支撐平臺，由數據采集、用戶交互及數據展現、基礎數據管理、資源視圖管理、統計分析、緩存運營管理、運營統計分析、節點設備管理、平臺管理等模塊組成。

（1）中央內容管理平臺節點

隨著業務規模快速增長且對日志實時性、準確性要求越來越高，為確保業務穩定發展，結合業務規劃，按需進行能力擴容。

（2）省級日志預處理節點

省級預處理節點用于在省端對實時日志進行預處理，提升日志質量和處理時效，降低中央平臺處理工作量。省內日志預處理節點是分省建設的日志預處理節點，結合業務規劃，各省日志預處理節點增加實時統計數據計算、實時日志補傳等功能。

3.1.2 調度控制中心部署方案

調度分發層負責內容網絡業務的統一運營、統一配置、統一管理，以及用戶請求的統一調度。通過內容中心網元實現對簽約CP 系統的對接和內容注入，并為邊緣節點提供內容分發與回源服務；通過區域調度中心實現對視頻和大文件場景下的精準調度功能[4]。

目前調度控制中心共設置了兩套生產節點。調度控制中心是CDN 系統的運行大腦，出現故障會影響全網業務運行。為提升業務安全性，對最核心的調度模塊進行異地容災，并按需對調度控制中心進行能力擴容和業務功能完善。

3.1.3 內容中心部署方案

內容中心作為內容分發網絡的內容主動注入接口，負責存儲內容網絡中由內容源主動注入的內容，并且提供內容的刪除、分發、處理、存儲等功能。在邊緣服務節點內容未命中的場景下，根據回源策略配置，內容中心可作為回源匯聚的核心點，為邊緣節點提供統一回源服務。

目前內容中心采用大區方式部署，為本省及周邊省份邊緣節點就近提供內容回源服務。為確保業務穩定發展，結合業務規劃，對內容中心進行架構優化，調整網絡接入方式以及功能完善，滿足業務發展需求。

3.1.4 邊緣服務節點部署方案

邊緣服務層由邊緣節點子系統組成，邊緣節點作為直接面向用戶終端提供內容服務的實體[5]，負責內容在網絡邊緣處的臨時性存儲，同時還提供本地調度、訪問控制、Web 服務、媒體服務、文件下載服務等功能。在邊緣節點內容未命中時，可根據回源策略向上一級內容源獲取內容。

根據業務發展規劃，結合業務規劃，分為ToB CDN 平面和ToC CDN 平面部署方案[6]。

（1）ToB CDN

按需建設確保效益：結合業務發展情況分階段進行能力建設，充分保障業務發展需要，同時確保投資效益；結合業務需求統籌規劃和集中采購，便于后續快速響應業務需求。

統籌規劃節點布局：CDN 節點布局應與移動邊緣云未來發展統籌考慮，適度向地市進行布局，為下階段移動邊緣云建設提前做好資源準備。

自主可控統一云管：積極推動CDN 云化部署，實現CDN 資源和邊緣云資源的融合及統一納管，支撐統一運營。

（2）ToC CDN

持續提升CDN 網絡能力：以提升用戶感知為目標，根據業務需求進行CDN 系統2C 平面邊緣節點能力擴容，持續提升智能疏導能力。

進一步完善CDN 系統功能：面向內容網絡生產運營需要，完善CDN 系統軟件功能，完善系統維護管理能力。

推動技術革新實現降本增效：繼續推動存量服務器配置優化和軟件適配，提升存量視頻服務器的業務承載能力，降低建設實施難度。

3.2 移動邊緣云建設方案

3.2.1 體系架構

移動邊緣云建設以“統一管理、統一架構、統一運營”為原則，繼續采用業務節點拉遠方案，邊緣節點通過邊緣智能云（Edge Intelligence Cloud，EIC）屬地化模塊實現資源云邊協同管理[7]，快速構建覆蓋全網的邊緣云網絡，有序下沉網絡能力提供就近服務。

架構層面采用中心/省節點單Region 多可用區（Availability Zone，AZ）架構，單Region 內包括多個互相獨立的AZ，AZ 內部署擴展的管理/控制節點（SDN 控制器/EC 管理節點等）。邊緣節點在中心/省節點新增邊緣AZ，復用管理控制服務。邊緣AZ 包括1 個集中管控面和若干個拉遠邊緣節點，邊緣節點與虛擬可用區一一對應。

在業務層面，用戶可按照大區級、省級、城市級3 個粒度進行邊緣節點調度和資源分配。為了實現邊緣節點級的精細化調度，將調度粒度從可用區級別細化到vAZ 級別，在vAZ 上進行邊緣云主機、云硬盤、VPC 等資源開通。

3.2.2 建設方式

結合移動邊緣云網絡現狀，多措并舉，采用中心云升級改造、CDN 升級改造、新建等多種方式進行移動邊緣云建設。

（1）中心云升級：已經有中心云的城市，優先由中心云提供邊緣服務，部署邊緣云業務所需的軟硬件產品，建成移動邊緣云節點。

（2）CDN 升級改造：鑒于2B CDN 與移動邊緣云在網絡架構、運營模式方面均較為類似，根據業務規劃，優選2B CDN 節點升級改造為移動邊緣云節點，部署CDN自身擴容所需硬件和云平臺軟件。

（3）新建邊緣云節點：未部署中心云節點及2B CDN 節點的城市，采用新建方式建設邊緣云。

3.2.3 節點部署

移動邊緣云節點均采用業務節點拉遠方案，即僅部署業務服務器，控制面復用本省中心云管理節點。采用業務節點拉遠方案后，邊緣云在管理面和業務面應與中心云保持一致，與中心云SDN 廠商保持一致。

（1）管理網絡：管理節點與邊緣業務節點之間采用IP專用承載網組網，實現管理面數據的互通。

（2）業務網絡：每個邊緣業務節點與本省中心云業務節點之間采用云專網互聯，實現云邊業務交互協同，以及邊緣業務節點之間東西向業務流轉。

3.2.4 組網方案

（1）需部署SDN 及邊緣云服務器的節點

中心云升級、CDN 改造升級成邊緣云和新建邊緣云方案均需部署SDN 系統和邊緣云相關服務器設備。

①業務處理模塊。移動邊緣云業務處理模塊包括云硬盤、云主機和裸金屬服務器等，根據城市不同，服務器采用高、中、低3 種標準配置。

服務器采用25GE 端口上連VXLAN 交換機、業務交換機，承載業務、心跳、存儲及備份等流量。服務器的管理流量通過GE 電口接入管理交換機實現上傳，所有新增網絡及安全設備通過設備管理GE 電口接入管理交換機。

②網絡組網。移動邊緣云節點采用拉遠方案，僅將業務處理模塊拉遠部署在邊緣云節點，邊緣云不配置資源管理模塊，就近使用本省中心云的管理模塊。業務節點與管理節點之間采用IP 專用承載網組網打通管理網絡，實現管理流量的流轉；每個業務節點與本省中心云采用云專網組網打通業務網絡，實現省內各業務節點之間的東西向業務數據的流轉。

每個邊緣云節點核心交換機和SDN 網關采用10 GE/100 GE 鏈路接骨干網路由器，滿足互聯網接入需求。采用10 GE 鏈路連接IP 專網CE 路由器，滿足IP 專網互聯需求。采用至少10G 鏈路連接云專網本地市云PE 設備，滿足各邊緣云業務節點之間的業務網絡組網需求[8]。

（2）CDN 云化升級的節點

云化升級節點采用原有CDN 網絡即可，無須部署SDN 及邊緣云相關服務器。對于CDN，每個CDN 云化節點增加3 臺物理機，用于部署容器管理、監控、日志等功能；增加一個公網IP，用于容器集群被移動云統一管理；需要與所在省的移動云中心和省節點采用IP 專用承載網組網打通管理網絡。

4 結語

隨著互聯網業務的迅速發展，內容分發網絡流量需求不斷增加，且存在隨時間、地點變化的特征，聚焦用戶感知已是運營商發展內容分發網絡和優化業務的首要因素。

內容分發網絡和移動邊緣云協同發展，可以有效地提高內容分發的速度和靈活性，同時處理實時的、復雜的計算任務。通過技術研發、平臺升級和應用場景分析，可以實現兩者協同工作。隨著技術的發展和應用的深入，內容分發網絡和移動邊緣云的協同發展將成為未來互聯網業務發展的重要趨勢之一。