[科普中國]-內(nèi)容配送

CDN網(wǎng)絡(luò)

CDN的全稱是Content Delivery Network，即內(nèi)容配送網(wǎng)絡(luò)。其目的是通過在現(xiàn)有的Internet中增加一層新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將網(wǎng)站的內(nèi)容發(fā)布到最接近用戶的網(wǎng)絡(luò)”邊緣”，使用戶可以就近取得所需的內(nèi)容，解決Intemet網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況，提高用戶訪問網(wǎng)站的響應(yīng)速度。從技術(shù)上全面解決由于網(wǎng)絡(luò)帶寬小、用戶訪問量大、網(wǎng)點(diǎn)分布不均等原因。解決用戶訪問網(wǎng)站的響應(yīng)速度慢的根本原因。

狹義地講，內(nèi)容分發(fā)布網(wǎng)絡(luò)(CDN)是一種新型的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方式，它是為能在傳統(tǒng)的IP網(wǎng)發(fā)布寬帶豐富媒體而特別優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)覆蓋層；而從廣義的角度，CDN代表了一種基于質(zhì)量與秩序的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模式。簡單地說，內(nèi)容發(fā)布網(wǎng)(CDN)是一個經(jīng)箢略性部署的整體系統(tǒng)，包括分布式存儲、負(fù)載均衡、網(wǎng)絡(luò)請求的重定向和內(nèi)容管理4個要件，而內(nèi)容管理和全局的網(wǎng)絡(luò)流量管理（Traffic Management）是CDN的核心所在。通過用戶就近性和服務(wù)器負(fù)載的判斷。CDN確保內(nèi)容以一種極為高效的方式為用戶的請求提供服務(wù)。總的來說，內(nèi)容服務(wù)基于緩存服務(wù)器，也稱作代理緩存(Surrogate)，它位于網(wǎng)絡(luò)的邊緣，距用戶僅有”一跳”(Single Hop)之遙。同時，代理緩存是內(nèi)容提供商源服務(wù)器(通常位于CDN服務(wù)提供商的數(shù)據(jù)中心)的一個透明鏡像。這樣的架構(gòu)使得CDN服務(wù)提供商能夠代表他們客戶．即內(nèi)容供應(yīng)商．向最終用戶提供盡可能好的體驗(yàn)。而這些用戶是不能容忍請求響應(yīng)時間有任何延遲的。

縱觀整個寬帶服務(wù)的價(jià)值鏈，內(nèi)容提供商和用戶位于整個價(jià)值鏈的兩端．中間依靠網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商將其串接起來。隨著互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)的成熟和商業(yè)模式的變革，在這條價(jià)值鏈}：的角色越來越多也越來越細(xì)分。比如內(nèi)容/應(yīng)用的運(yùn)營商、托管服務(wù)提供商、骨干|)c)4絡(luò)服務(wù)提供商、接入服務(wù)提供高等等。在這一條價(jià)值鏈E的每一個角色都要分工合作、各司其職才能為客戶提供良好的服務(wù)。從Ifi帶來多贏的局面。從內(nèi)容與網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合模式上看，內(nèi)容的發(fā)布已經(jīng)走過了ICP的內(nèi)容(應(yīng)用)服務(wù)器和IDC這兩個階段。IDC的熱潮也催生了托管服務(wù)提供商這一角色。但是。IDC并不能解決內(nèi)容的有效發(fā)布問題。內(nèi)容位于網(wǎng)絡(luò)的中心并不能解決骨干帶寬的占用和建立IP網(wǎng)絡(luò)上的流量秩序。因此將內(nèi)容推到網(wǎng)絡(luò)的邊緣。為用戶提供就近性的邊緣服務(wù)，從而保證服務(wù)的質(zhì)量和整個網(wǎng)絡(luò)上的訪問秩序就成了一種顯而易見的選擇。而這就是內(nèi)容發(fā)布網(wǎng)(CDN)服務(wù)模式。CDN的建立解決了困擾內(nèi)容運(yùn)營商的內(nèi)容”集中與分散”的兩難選擇。無疑對于構(gòu)建良好的互聯(lián)網(wǎng)價(jià)值鏈?zhǔn)怯袃r(jià)值的，也是不可或缺的1。

內(nèi)容配送內(nèi)容配送包含從內(nèi)容源到CDN邊緣的cache的過程。從實(shí)現(xiàn)上，有兩種主流的內(nèi)容配送技術(shù)：PUSH和PULL2。

PUSH是一種主動分發(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，F(xiàn)TP等。通過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PUSH方式預(yù)分發(fā)(Preload)到邊緣Cache，可以實(shí)現(xiàn)有針對的內(nèi)容提供。對于PUsH分發(fā)需要考慮的主要問題是分發(fā)策略，即在什么時候分發(fā)什么內(nèi)容。一般來說，內(nèi)容配送可以由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)用戶訪問的統(tǒng)計(jì)信息，以及預(yù)定義的內(nèi)容配送的規(guī)則，確定內(nèi)容配送的過程。

PULL是一種被動的分發(fā)技術(shù)，PULL分發(fā)通常由用戶請求驅(qū)動。當(dāng)用戶請求的內(nèi)容在本地的邊緣cache上不存在(未命中)時，cache啟動PULL方法從內(nèi)容源或者其他CDN節(jié)點(diǎn)實(shí)時獲取內(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)容配送方式時會有所不同。通常，PUSH的方式適合內(nèi)容訪問比較集中的情況，如熱點(diǎn)的影視流媒體內(nèi)容；PULL方式比較適合內(nèi)容的訪問比較分散的情況。

在內(nèi)容配送的過程中，對于cache設(shè)備而言，關(guān)鍵的是需要建立內(nèi)容源全球資源定位符(URL)、內(nèi)容發(fā)布的URL、用戶訪問的URL以及內(nèi)容在Cache中存儲的位置之間的映射關(guān)系，如圖所示。

其中，映射關(guān)系1是內(nèi)容源的URL和內(nèi)容在webPortal上發(fā)布的內(nèi)容訪問URL的映射關(guān)系。通常，為了將用戶導(dǎo)向到CDN中(而不是直接去內(nèi)容源訪問)，這兩個URL是不同的。當(dāng)然，為了降低SP的改動量，在采取了特殊的技術(shù)后，兩個URL也可以相同。

映射關(guān)系2是內(nèi)容在Portal上發(fā)布的uRL和經(jīng)過負(fù)載均衡后，用戶實(shí)際訪問Cache設(shè)備的uRL的映射關(guān)系。除非在負(fù)載系統(tǒng)中僅采用DNS，URL都將發(fā)生變化。如何定義變化的規(guī)則，以便Cache設(shè)備能夠獲取內(nèi)容的原始信息，是映射2需要考慮的問題。

映射關(guān)系3是用戶訪問的URL和內(nèi)容在Cache中存儲的位置的對應(yīng)關(guān)系。該映射關(guān)系使得Cache能夠正確地根據(jù)用戶的請求提供內(nèi)容。

映射關(guān)系4是Cache的內(nèi)容存儲位置和內(nèi)容源的映射關(guān)系，通過該映射關(guān)系，使得當(dāng)用戶請求的內(nèi)容未命中的時候，Cache能夠向內(nèi)容源獲取內(nèi)容(PULL)。這里，如果需要Cache不直接從源取內(nèi)容，而從另一個Cache去獲取內(nèi)容的話，其映射關(guān)系將會更加復(fù)雜。

根據(jù)這些映射關(guān)系的不同實(shí)現(xiàn)方式。CDN的內(nèi)容配送也不同，下面是幾種常見的方式：

基于SP的手工映射方式。內(nèi)容按照其提供商(SP)進(jìn)行管理。對于映射關(guān)系1不作要求，但是需要兩個uRL不同。映射2為手工定義的映射關(guān)系，使得用戶的URL在經(jīng)過負(fù)載均衡后攜帶SP信息。cache中的內(nèi)容以SP為單位存儲，通過提取用戶訪問的URL中的SP信息查找cache中存儲的實(shí)際內(nèi)容，這樣可以實(shí)現(xiàn)映射3。如果未命中，需要根據(jù)手工配置的映射關(guān)系4找到該內(nèi)容的源服務(wù)器位置，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的PULL。如果內(nèi)容以PUSH的方式分發(fā)，需要在分發(fā)中說明內(nèi)容的源URL，SP信息，以便建立映射關(guān)系3。

基于反向代理的方式。內(nèi)容以發(fā)布的URL為單位進(jìn)行管理。對于映射關(guān)系1不作要求，但是需要兩個URL不同。對于映射關(guān)系2，定義uRL改變規(guī)則為疊加cache的IP地址，這樣，用戶訪問的URL在去掉疊加的IP后，可以恢復(fù)為原來的(Portal上發(fā)布的)URL。在cache設(shè)備上直接按照Portal上發(fā)布的UI也為索引進(jìn)行內(nèi)容存儲，可以方便地提取內(nèi)容。如果內(nèi)容未命中，需要通過手工建立的反向加速規(guī)則，從預(yù)定義的內(nèi)容源去獲取內(nèi)容。

基于正向代理的方式。內(nèi)容仍然以發(fā)布的URL為單位進(jìn)行管理。但是為了避免對sP的改動，正向代理方式在保持Portal的URL和內(nèi)容源的IP也相同的情況下工作。對于映射關(guān)系2和3，同反向代理方式。當(dāng)內(nèi)容未命中時，需要通過一個內(nèi)部的DNs解析出該uRL的真正的內(nèi)容源的IP地址。采用內(nèi)部DNS的原因是避免DNs解析被引導(dǎo)到負(fù)載均衡系統(tǒng)中。因此，內(nèi)部的DNS實(shí)現(xiàn)了映射關(guān)系4。上述幾種實(shí)現(xiàn)方式各有特點(diǎn)，可應(yīng)用于不同的內(nèi)容和業(yè)務(wù)情況。

CDN 技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用CDN技術(shù)在流媒體和IPTV系統(tǒng)中的應(yīng)用流媒體技術(shù)為寬帶用戶提供了更多的方便，在流媒體技術(shù)基礎(chǔ)上對出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)問題提供了很多解決辦法，但與此同時，這些方案其實(shí)沒有給用戶提供網(wǎng)絡(luò)信息，在獲得內(nèi)容時仍然存在超時嚴(yán)重的錯誤。造成這個現(xiàn)象的原因主要是缺乏對網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一管理，另外由于寬帶用戶的增加，一些相應(yīng)的硬件建設(shè)跟不上，CND技術(shù)在這個方面可以有效解決用戶訪問量急速增大的問題，有效解決網(wǎng)絡(luò)擁擠問題，同時還可以提高客戶的訪問量和速度。

CDN技術(shù)在圖書館內(nèi)部局域網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)圖書館高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸成為行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。CDN技術(shù)能夠在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，對網(wǎng)絡(luò)容量進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，將這一個問題進(jìn)行有效處理，其基本工作原則使在圖書館中網(wǎng)絡(luò)位置不變，通過設(shè)備將信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)的任何地點(diǎn)，這種技術(shù)能夠使圖書館從大量的數(shù)據(jù)傳輸中解脫出來，使用戶可以通過訪問就近的子系統(tǒng)傳遞站，來到到獲取信息資源的目的。

CDN技術(shù)在遠(yuǎn)程教育行業(yè)中的應(yīng)用在遠(yuǎn)程教育行業(yè)中，采用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一般都是在學(xué)員集中的地方架設(shè)服務(wù)器，通過這種近距離的方式來使學(xué)員享受到高質(zhì)量的服務(wù)。在實(shí)際運(yùn)行中，通過數(shù)據(jù)中心的域名記錄，對服務(wù)器制定的授權(quán)進(jìn)行解析，當(dāng)學(xué)員從各地訪問的時候，根據(jù)特定的負(fù)荷平衡算法，為學(xué)員就近訪問網(wǎng)站提出指引，但這種方式需要太高的費(fèi)用，通過CDN技術(shù)能夠有效解決用戶延遲的問題，而且在網(wǎng)絡(luò)拓展和利用效率方面還具備很高的靈活性。

CDN技術(shù)在移動網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)際應(yīng)用隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，廣大移動用戶可以獲得更高速度的寬帶，這種高速的寬帶必然離不開多媒體的支持，這些需求對多媒體網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。移動CDN網(wǎng)絡(luò)的建立，能夠大規(guī)模完成信息發(fā)送，同時又提供良好的服務(wù)，有效地改善服務(wù)質(zhì)量。在實(shí)際應(yīng)用中要提高相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的處理能力，以達(dá)到降低成本和提高使用效率的目的，增強(qiáng)工作效率并提高客戶滿意度。除此之外，在金融網(wǎng)絡(luò)中融入CDN技術(shù)，能夠在一定程度上提升相應(yīng)的處理能力和提高運(yùn)行速度，達(dá)到節(jié)約成本和提高使用效率的目的，在使用過程中，能夠大大提升金融方面的工作效率，在城域網(wǎng)中的CDN技術(shù)具備更加使用的價(jià)值，CDN技術(shù)的使用能夠更大程度地滿足用戶需求，有效解決看待資源緊張的問題。3