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隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)和寬帶流媒體應(yīng)用的興起，CDN(通常被稱為 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò) Content distribution network)作為一種提高網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容，特別是提高流媒體內(nèi)容傳輸?shù)姆?wù)質(zhì)量、 節(jié)省骨干網(wǎng)絡(luò)帶寬的技術(shù)，在國(guó)內(nèi)外得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
CDN的關(guān)鍵技術(shù)主要有內(nèi)容路由技術(shù)、內(nèi)容分發(fā)技術(shù)、內(nèi)容存儲(chǔ)技術(shù)、內(nèi)容管理技術(shù)等。
內(nèi)容路由技術(shù)
CDN 負(fù)載均衡 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)CDN的內(nèi)容路由功能。它的作用是將用戶的請(qǐng)求導(dǎo)向整個(gè)CDN網(wǎng)絡(luò)中的最佳節(jié)點(diǎn)。最佳節(jié)點(diǎn)的選定可以根據(jù)多種策略，例如距離最近、節(jié)點(diǎn)負(fù)載最輕等。負(fù)載均衡系統(tǒng)是整個(gè)CDN的核心，負(fù)載均衡的準(zhǔn)確性和效率直接決定了整個(gè)CDN的效率和性能。
通常負(fù)載均衡可以分為兩個(gè)層次:全局負(fù)載均衡(GSLB)和本地負(fù)載均衡(SLB)。全局負(fù)載均衡(GSLB)主要的目的是在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)將用戶 的請(qǐng)求定向到最近的節(jié)點(diǎn)(或者區(qū)域)。因此，就近性判斷是全局負(fù)載均衡的主要功能。本地負(fù)載均衡一般局限于一定的區(qū)域范圍內(nèi)，其目標(biāo)是在特定的區(qū)域范圍內(nèi) 尋找一臺(tái)最適合的節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)，因此，CDN節(jié)點(diǎn)的健康性、負(fù)載情況、支持的媒體格式等運(yùn)行狀態(tài)是本地負(fù)載均衡進(jìn)行決策的主要依據(jù)。
負(fù)載均衡可以通過(guò)多種方法實(shí)現(xiàn)，主要的方法包括DNS、應(yīng)用層重定向、傳輸層重定向等等。
對(duì)于全局負(fù)載均衡而言，為了執(zhí)行就近性判斷，通?？梢圆捎脙煞N方式，一種是靜態(tài)的配置，例如根據(jù)靜態(tài)的IP地址配置表進(jìn)行IP地址到CDN節(jié)點(diǎn)的映 射。另一種方式是動(dòng)態(tài)的檢測(cè)，例如實(shí)時(shí)地讓CDN節(jié)點(diǎn)探測(cè)到目標(biāo)IP的距離(可以采用RRT，Hops作為度量單位)，然后比較探測(cè)結(jié)果進(jìn)行負(fù)載均衡。當(dāng) 然，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的方式也可以綜合起來(lái)使用。
對(duì)于本地負(fù)載均衡而言，為了執(zhí)行有效的決策，需要實(shí)時(shí)地獲取Cache設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。獲取的方法一般有兩種，一種是主動(dòng)探測(cè)，一種是協(xié)議交互。主 動(dòng)探測(cè)針對(duì)SLB設(shè)備和Cache設(shè)備沒(méi)有協(xié)議交互接口的情況，通過(guò)ping等命令主動(dòng)發(fā)起探測(cè)，根據(jù)返回結(jié)果分析狀態(tài)。另一種是協(xié)議交互，即SLB和 Cache根據(jù)事先定義好的協(xié)議實(shí)時(shí)交換運(yùn)行狀態(tài)信息，以便進(jìn)行負(fù)載均衡。比較而言，協(xié)議交互比探測(cè)方式要準(zhǔn)確可靠，但是目前尚沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，各廠家的 實(shí)現(xiàn)一般僅是私有協(xié)議，互通比較困難。
內(nèi)容分發(fā)技術(shù)
內(nèi)容分發(fā)包含從內(nèi)容源到CDN邊緣的Cache的過(guò)程。從實(shí)現(xiàn)上看，有兩種主流的內(nèi)容分發(fā)技術(shù):PUSH和PULL。
PUSH是一種主動(dòng)分發(fā)的技術(shù)。通常，PUSH由內(nèi)容管理系統(tǒng)發(fā)起，將內(nèi)容從源或者中心媒體資源庫(kù)分發(fā)到各邊緣的Cache節(jié)點(diǎn)。分發(fā)的協(xié)議可以采 用HTTP/FTP等。通過(guò)PUSH分發(fā)的內(nèi)容一般是比較熱點(diǎn)的內(nèi)容，這些內(nèi)容通過(guò)PUSH方式預(yù)分發(fā)(Preload)到邊緣Cache，可以實(shí)現(xiàn)有針 對(duì)的內(nèi)容提供。對(duì)于PUSH分發(fā)需要考慮的主要問(wèn)題是分發(fā)策略，即在什么時(shí)候分發(fā)什么內(nèi)容。一般來(lái)說(shuō)，內(nèi)容分發(fā)可以由CP(內(nèi)容提供商)或者CDN內(nèi)容管 理員人工確定，也可以通過(guò)智能的方式?jīng)Q定，即所謂的智能分發(fā)。它根據(jù)用戶訪問(wèn)的統(tǒng)計(jì)信息，以及預(yù)定義的內(nèi)容分發(fā)的規(guī)則，確定內(nèi)容分發(fā)的過(guò)程。
PULL是一種被動(dòng)的分發(fā)技術(shù)，PULL分發(fā)通常由用戶請(qǐng)求驅(qū)動(dòng)。當(dāng)用戶請(qǐng)求的內(nèi)容在本地的邊緣Cache上不存在(未命中)時(shí)，Cache啟動(dòng)PULL方法從內(nèi)容源或者其他CDN節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)獲取內(nèi)容。在PULL方式下，內(nèi)容的分發(fā)是按需的。
在實(shí)際的CDN系統(tǒng)中，一般兩種分發(fā)方式都支持，但是根據(jù)內(nèi)容的類型和業(yè)務(wù)模式的不同，在選擇主要的內(nèi)容分發(fā)方式時(shí)會(huì)有所不同。通常，PUSH的方式適合內(nèi)容訪問(wèn)比較集中的情況，如熱點(diǎn)的影視流媒體內(nèi)容;PULL方式比較適合內(nèi)容訪問(wèn)分散的情況。
在內(nèi)容分發(fā)的過(guò)程中，對(duì)于Cache設(shè)備而言，關(guān)鍵的是需要建立內(nèi)容源URL、內(nèi)容發(fā)布的URL、用戶訪問(wèn)的URL，以及內(nèi)容在Cache中存儲(chǔ)的位置之間的映射關(guān)系。
內(nèi)容存儲(chǔ)技術(shù)
對(duì)于CDN系統(tǒng)而言，需要考慮兩個(gè)方面的內(nèi)容存儲(chǔ)問(wèn)題。一個(gè)是內(nèi)容源的存儲(chǔ)，一個(gè)是內(nèi)容在Cache節(jié)點(diǎn)中的存儲(chǔ)。
對(duì)于內(nèi)容源的存儲(chǔ)，由于內(nèi)容的規(guī)模比較大(通常可以達(dá)到幾個(gè)甚至幾十個(gè)TB)，而且內(nèi)容的吞吐量較大，因此，通常采用海量存儲(chǔ)架構(gòu)。如NAS和SON.
對(duì)于在Cache節(jié)點(diǎn)中的存儲(chǔ)，是Cache設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。需要考慮的因素包括功能和性能兩個(gè)方面:在功能上包括對(duì)各種內(nèi)容格式的支持、對(duì)部分緩存的支持，在性能上包括支持的容量、多文件吞吐率、可靠性、穩(wěn)定性。
其中，多種內(nèi)容格式的支持要求存儲(chǔ)系統(tǒng)根據(jù)不同文件格式的讀寫(xiě)特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，以提高文件內(nèi)容讀寫(xiě)的效率，特別是對(duì)流媒體文件的讀寫(xiě)。
部分緩存能力指流媒體內(nèi)容可以以不完整的方式存儲(chǔ)和讀取。部分緩存的需求來(lái)自用戶訪問(wèn)行為的隨機(jī)性，因?yàn)樵S多用戶并不會(huì)完整地收看整個(gè)流媒體節(jié)目， 事實(shí)上，許多用戶訪問(wèn)單個(gè)流媒體節(jié)目的時(shí)間不超過(guò)10分鐘。因此，部分緩存能力能夠大大提高存儲(chǔ)空間的利用率，并有效地提高用戶請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間。但是部分 緩存可能導(dǎo)致內(nèi)容出現(xiàn)碎片問(wèn)題，需要進(jìn)行良好的設(shè)計(jì)和控制。
Cache存儲(chǔ)的另一個(gè)重要因素是存儲(chǔ)的可靠性，目前，多數(shù)存儲(chǔ)系統(tǒng)都采用了RAID技術(shù)進(jìn)行可靠存儲(chǔ)。但是不同設(shè)備使用的RAID方式各有不同。
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