构建大型CDN网络的关键技术研究

冯亚涛

[摘要]随着宽带业务的快速发展，产生了大量并发业务，对网络运行造成了一定的不良影响，因而CDN流媒体传输业务应运而生。针对该种发展趋势，各大网络运营商都希望基于自身的业务优势，构建起完善的CDN网络。因此，本文基于CDN的概念，对构建大型CDN網络的关键技术进行了深入地研究，以供参考。

[关键词]大型CDN网络 关键技术 流媒体

作为一种新兴的网络技术，CDN技术能有效提高信息传输的速度和质量，现阶段，CDN仍处于探索阶段，其操作技术也尚未实现标准化，但随着网络的持续发展，大型CDN网络必将面临信息管理以及资源配置等方面的挑战，为了更好地适应流媒体传输业务的发展要求，对于其关键技术的研究具有现实意义。

一、CDN的概念

从狭义角度看，CDN是一种新兴的网络架构技术，而从广义角度看，CDN则是一种网络服务方式，简单来说，CDN就是一个经过规划部署的整体系统，其中包括有内容存储、负载均衡、请求定向以及内容管理这四大要素。

二、大型CDN网络的关键技术研究

（一）组网方式研究

当前，电信运营商已在各个经营地区建立了自身的CDN网络，组网方式表现为两级架构，其中，全国中心节点的功能为配置全网信息内容以及管理网络平台，而骨干边缘节点的功能则为配置各个省份的信息内容以及管理接入的内容和节点。为了提供更为优质的服务，运营商应在全国范围内建立起统一的CDN网络，但针对目前的发展现状，本课题基于两级架构方式提出了过渡性的对等互通组网方案，其能通过调度中心配置，有效实现对于网络资源的配置和管理，在全国范围内架构起实用性网络，让用户能够享受到更为优质的网络服务，同时也能及时共享各个省份之间的网络内容。具体方案内容如下：

从网络角度看，全国的CDN为独立的域，其与省级的CDN之间存在着平等关系，因而构成了Mesh结构，从全国角度看，CDN为一级的大型网络，而从管理角度看，第一，全国CDN和省级CDN分别负责自己辖区内的业务，两者处于平等地位，第二，当全国CDN在进行全国范围内的业务结算工作时，其仅仅是内容和资源管理的代表。根据上述分析，在该种组网方式下，其一，内容分发环节，应注意以下两点，首先，在省级CDN内架构OCS，即能实现全国内容的复制功能，从而实现全国内容的分发，其次，在全国GSLB与省级GSLB之间建立起路由关联，如此一来，当用户发出内容访问诉求时，先会自动定位至全国GSLB，其后全国GSLB依据用户的TP将其再次定位至省级GSLB；其二，内容共享环节，也应注意两点，首先，A省应先将所需跨省共享的内容上报至全国中心，全国中心再将该内容发送至B省，B省根据要求向A省进行内容请求，并建立OCS实现内容复制，其次，当省级在进行全国内容发布时，需将内容地址更换为全国GSLB地址，并在国GSLB与省级GSLB之间建立起路由关联，当用户发出内容访问诉求时，先会自动定位至全国GSLB，其后再定位至省级GSLB。

（二）节点部署方案

在大型CDN网络中，中心节点必须具备强大的配置和管理功能，其中最为关键的两个因素为：其一，安全性高，避免个别节点出现故障问题；其二，中心阶段与骨干节点之间的距离不宜过远，以免浪费不必要的网络资源。在以往的通信节点部署中，往往采用的是分散设置方式，应用效果较佳，但对于大型CDN网络而言，由于应用了对等互通组网方式，使得全国范围内同时具有多个内容中心，而这种情况必然会加大共享资源的储备、分发以及管理难度。针对该种情况，本课题提出了共享存储概念，其主要包括有四方面内容，分别是不共享存储、物理级共享存储、文件级共享存储以及应用既共享存储。

下面重点介绍一下前两种方式。第一，不共享存储，该种方式最为传统，每一台CACHE/OCS都配置有相对应的储存，且各个CACHE之间相互独立。同时，各个CAVHE的存储都是预先设定好的，所以在进行调整工作时只能逐一进行。由于该种方式所需调节的粒度最小，因此灵活性也最大，但由于内容无法共享，因而也存在着内容存储和扩展性等方面的问题。第二，物理级共享存储，该种方式主要通过外挂磁盘，并应用10等操作手段进行控制，以此来避免出现不必要的运算资源浪费问题，再加上机头、机柜等资源的共享，也能有效缓解物理存储量增加的问题，一般选用的应用方案为SAN环境，其中包括有FCSAN以及IPSAN等等，但该种方式所共享的资源指局限于物理资源，各个CACHE/OCS之间仍相互独立。

（三）负载均衡系统

作为CDN网络的关键技术，负载均衡系统能根据预设策略将用户诉求直接定位至距离用户最近且运行性能最优的CDN节点，其在根本上决定了大型CDN网络的运作性能。通过分析目前较为常用的负载均衡方式，最终选用了DNS方式，现阶段，各大运营商运用最为广泛的GSLB方案就是DNS方式，其能有效减少用户诉求的数量，以此来缓解CDN网络的运行压力。基于DNS的GSLB方案的用户访问流程具体显示如下：

当用户发出对某UPL内容的访问指令时，桌面系统就会自动将DNS请求传输至本地服务器内，若DNS服务器无法识别域名时，就会利用递归手段，借助顶端DNS服务器寻找该域名的授权服务器，其后本地服务器就向授权服务器发出指令，接着授权服务器将所反馈回来的GLSB地址再传回本地服务器，并对其进行分析，然后，本地服务器向GSLB发送DNS查找请求，此时GSLB只知晓本地服务器地址，GSLB基于就近原则查找用户节点的SLB或CACHE的地址并将结果反馈给用户，紧接着用户就以反馈回来的地址为依据对CDN发送访问诉求。通过利用DNS方式，可充分发挥该系统本身的缓存功能，大幅降低用户对GSLB的访问请求压力，除此以外，DNS也可通过应用轮询机制来实现GLSB的负载均衡功能，简单来说就是，于授权DNS服务器处设置GLSB作为其子域名，与此同时也进行相对应的GSLB记录的配置工作。另外，也须注意CDN网络中DNS的请求性质，即对于首次请求而言，当本地DNS服务器中不存在想用的域名或地址信息时，其需要向GSLB发送请求，以满足用户的访问需求。

结论：总而言之，大型CDN网络的构建在技术层面能有效解决目前由于宽带承载不足而用户访问需求大而造成的网站应答速度慢的问题，解决网络拥堵问题，提高网络对于访问要求的应答速度，以最大限度地满足用户的信息获取需求，因此，各运营商必须加大对CDN网络关键技术的研究，以此来保证自身的业务优势。endprint