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CDN关键技术
2020-6-22    点击量:

  CDN关键技术有内容路由、内容管理、内容存储、内容发布。CDN的全称是ContentDeliveryNetwork,即内容分发网络。CDN是构建在现有网络基础之上的智能虚拟网络,依靠部署在各地的边缘服务器,通过中心平台的负载均衡、内容分发、调度等功能模块,使用户就近获取所需内容,降低网络拥塞,提高用户访问响应速度和命中率。CDN的关键技术主要有内容存储和分发技术。

CDN关键技术

  
  内容路由
  
  它是整体性的网络负载均衡技术,通过内容路由器中的重定向(DNS)机制,在多个远程POP上均衡用户的请求,以使用户请求得到最近内容源的响应。
  
  CDN负载均衡系统实现CDN的内容路由功能。它的作用是将用户的请求导向整个CDN网络中的最佳节点。最佳节点的选定可以根据多种策略,例如距离最近、节点负载最轻等。负载均衡系统是整个CDN的核心,负载均衡的准确性和效率直接决定了整个CDN的效率和性能。通常负载均衡可以分为两个层次:全局负载均衡(GSLB)和本地负载均衡(SLB)。全局负载均衡主要的目的是在整个网络范围内将用户的请求定向到最近的节点(或者区域)。因此,就近性判断是全局负载均衡的主要功能。本地负载均衡一般局限于一定的区域范围内,其目标是在特定的区域范围内寻找一台最适合的节点提供服务,因此,CDN节点的健康性、负载情况、支持的媒体格式等运行状态是本地负载均衡进行决策的主要依据。
  
  内容管理
  
  它通过内部和外部监控系统,获取网络部件的状况信息,测量内容发布的端到端性能(如包丢失、延时、平均带宽、启动时间、帧速率等),保证网络处于最佳的运行状态。
  
  内容管理在广义上涵盖了从内容的发布、注入、分发、调整、传递等一系列过程。在这里,内容管理重点强调内容进人Cache点后的内容管理,称其为本地内容管理。本地内容管理主要针对一个ODN节点(有多个CDNCache设备和一个SLB设备构成)进行。本地内容管理的主要目标是提高内容服务的效率,提高本地节点的存储利用率。通过本地内容管理,可以在CDN节点实现基于内容感知的调度,通过内容感知的调度,可以避免将用户重定向到没有该内容的Cache设备上,从而提高负载均衡的效率。通过本地内容管理还可以有效实现在ODN节点内容的存储共享,提高存储空间的利用率。
  
  内容存储
  
  对于CDN系统而言,需要考虑两个方面的内容存储问题。一个是内容源的存储,一个是内容在Cache节点中的存储。
  
  对于内容源的存储,由于内容的规模比较大(通常可以达到几个甚至几十个TB),而且内容的吞吐量较大,因此,通常采用海量存储架构,如NAS和SON。对于在Cache节点中的存储,是Cache设计的一个关键问题。需要考虑的因素包括功能和性能两个方面:功能上包括对各种内容格式的支持,对部分缓存的支持;在性能上包括支持的容量、多文件吞吐率、可靠性、稳定性。
  
  其中,多种内容格式的支持要求存储系统根据不同文件格式的读写特点进行优化,以提高文件内容读写的效率。特别是对针对流媒体文件的读写。部分缓存能力指流媒体内容可以以不完整的方式存储和读取。部分缓存的需求来自用户访问行为的随机性,因为许多用户并不会完整地收看整个流媒体节目。事实上,许多用户访问单个流媒体节目的时间不超过10分钟。因此,部分缓存能力能够大大提高存储空间的利用率,并有效提高用户请求的响应时间。但是部分缓存可能导致内容的碎片问题,需要进行良好的设计和控制。
  
  Cache存储的另一个重要因素是存储的可靠性,目前,多数存储系统都采用了独立磁盘冗余阵列(RAID)技术进行可靠存储。但是不同设备使用的RAID方式各有不同。
  
  内容发布
  
  它借助于建立索引、缓存、流分裂、组播(Multicast)等技术,将内容发布或投递到距离用户最近的远程服务点(POP)处。
  
  内容分发包含从内容源到CDN边缘的Cache的过程。从实现上,有两种主流的内容分发技术:PUSH和PULL。
  
  PUSH是一种主动分发的技术。通常,PUSH由内容管理系统发起,将内容从源或者中心媒体资源库分发到各边缘的Cache节点。分发的协议可以采用Http/ftp等。通过PUSH分发的内容一般是比较热点的内容,这些内容通过PUSH方式预分发(Preload)到边缘Cache,可以实现有针对的内容提供。对于PUSH分发需要考虑的主要问题是分发策略,即在什么时候分发什么内容。一般来说,内容分发可以由CP(内容提供商)或者CDN内容管理员人工确定,也可以通过智能的方式决定,即所谓的智能分发,它根据用户访问的统计信息,以及预定义的内容分发的规则,确定内容分发的过程PULL是一种被动的分发技术,PULL分发通常由用户请求驱动。当用户请求的内容在本地的边缘Cache上不存在(未命中)时,Cache启动PUL方法从内容源或者其他CDN节点实时获取内容。在PULL方式下,内容的分发是按需的。
  
  CDN(ContentDeliveryNetwork)是指内容分发网络,也称为内容传送网络,这个概念始于1996年,是美国麻省理工学院的一个研究小组为改善互联网的服务质量而提出的。为了能在传统IP网上发布丰富的宽带媒体内容,他们提出在现有互联网基础上建立一个内容分发平台专门为网站提供服务,并于1999年成立了专门的CDN服务公司,为Yahoo提供专业服务。由于CDN是为加快网络访问速度而被优化的网络覆盖层,因此被形象地称为“网络加速器”。
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