基于CDN 網(wǎng)絡(luò)流媒體系統(tǒng)服務(wù)器部署策略

曹杰 北京恒峰國(guó)脈科技發(fā)展有限公司

引言

CDN 的核心思想是將內(nèi)容從中心推到邊緣靠近用戶的地方，一方面提升了用戶訪問內(nèi)容的性能，另一方面也可以降低骨干網(wǎng)絡(luò)存在的壓力，將單一中心結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榉植际浇Y(jié)構(gòu)。按照這一分析內(nèi)容，我們可以將CDN 的概念進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)流媒體服務(wù)器在數(shù)量較少的情況下，如何實(shí)現(xiàn)優(yōu)化部署提升服務(wù)質(zhì)量。

1 流媒體的系統(tǒng)構(gòu)成與CDN

1.1 流媒體

一般情況下流媒體系統(tǒng)的組成包括幾個(gè)部分：

首先是編碼工具，用戶對(duì)所有多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行創(chuàng)建和編輯，將其轉(zhuǎn)變流媒體格式；

流媒體數(shù)據(jù)；

存儲(chǔ)和控制流媒體數(shù)據(jù)的服務(wù)器；

適合多媒體傳輸協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。

以上部分是服務(wù)器端和客戶端所需要的內(nèi)容，不同的流媒體和不同的技術(shù)方案在某些方面會(huì)產(chǎn)生差異。但無論系統(tǒng)是哪一種，其基本原理相同，就是通過高效的壓縮算法，在降低文件大小的同時(shí)減少質(zhì)量的損失，按照流媒體的格式要求來執(zhí)行技術(shù)解決方案。

1.2 CDN 系統(tǒng)構(gòu)成

現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與多媒體技術(shù)的快速發(fā)展下，帶寬雖然有所增加，但Web 服務(wù)器的負(fù)荷也隨之提升，網(wǎng)絡(luò)訪問的距離過長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載在短時(shí)間迅速增加，用戶的訪問質(zhì)量受限，也讓傳統(tǒng)的緩存技術(shù)對(duì)于某些交互性較強(qiáng)的文件并不支持，需要通過一種新的傳輸結(jié)構(gòu)來解決類似的問題。如果用戶和網(wǎng)站之間的數(shù)據(jù)鏈路被大流量數(shù)據(jù)所堵塞時(shí)，就需要解決訪問質(zhì)量。內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN）的應(yīng)用提供了一種傳送內(nèi)容的新型體系結(jié)構(gòu)，用戶的請(qǐng)求可以在本地進(jìn)行，構(gòu)成節(jié)點(diǎn)服務(wù)器群虛擬網(wǎng)絡(luò)，一方面實(shí)現(xiàn)了用戶對(duì)網(wǎng)站流量的控制，另一方面從技術(shù)上解決了用戶訪問量過大與網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度的問題。因此，與現(xiàn)有的內(nèi)容分發(fā)模式向比較，CDN 更加強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)容分發(fā)方面的重要性，根據(jù)內(nèi)容對(duì)象的不同來區(qū)分服務(wù)質(zhì)量。整體來看，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上CDN 更加接近我們所需要的內(nèi)容，響應(yīng)速度加快，支持對(duì)于不同類型內(nèi)容的管理，以集中管理的方式來降低管理成本。

2 系統(tǒng)服務(wù)器部署所涉及到的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 內(nèi)容路由技術(shù)

內(nèi)容路由技術(shù)是通過將用戶的請(qǐng)求導(dǎo)向整個(gè)CDN 網(wǎng)絡(luò)中的最佳節(jié)點(diǎn)過程，從確定最佳節(jié)點(diǎn)位置后也可以確定多種策略，而均衡負(fù)載系統(tǒng)則是整個(gè)CDN 的核心，負(fù)載均衡的準(zhǔn)確程度和效率直接決定了CDN 的效率與性能。CDN 的功能組件之一就是重定向服務(wù)，并且靠動(dòng)態(tài)路由在全局范圍內(nèi)確保用戶的Web 請(qǐng)求可以被志向距離其最近的高速緩存服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)在不同性能下的服務(wù)器之間任務(wù)分配。一方面性能較差的服務(wù)器不會(huì)成為整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，另一方面性能較高的服務(wù)器資源可以得到充分利用，加快了Web 服務(wù)器的訪問速度。一般來說在一個(gè)流媒體系統(tǒng)中不同的CDN 節(jié)點(diǎn)都有不同的緩存服務(wù)器來提升節(jié)點(diǎn)的處理能力，例如部分緩存服務(wù)器用于提供HTTP服務(wù)器，有的緩存服務(wù)器則被用來提供FTP 服務(wù)，有的緩存服務(wù)器用于提供流媒體服務(wù)等。如何有效地按照不同服務(wù)器的處理能力來動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)資源分配，也成為了解決服務(wù)器訪問速度的核心內(nèi)容。負(fù)載均衡技術(shù)可以在性能不同的服務(wù)器之間展開任務(wù)分配。

實(shí)際上對(duì)于一個(gè)CDN網(wǎng)絡(luò)來說，全局負(fù)載均衡并非是必需內(nèi)容，但對(duì)于大型網(wǎng)絡(luò)而言，全局負(fù)載均衡就可以對(duì)用戶的請(qǐng)求展開定向，減輕本地負(fù)載均衡所產(chǎn)生的負(fù)擔(dān)問題。通常本地負(fù)載均衡局限在一個(gè)區(qū)域范圍之內(nèi)，在特定的范圍下尋找一個(gè)更加合適的節(jié)點(diǎn)來提供服務(wù)，其節(jié)點(diǎn)的健康程度、負(fù)載情況與支持的媒體格式都可以成為決策過程中的參考標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 內(nèi)容分發(fā)技術(shù)

內(nèi)容分發(fā)技術(shù)代表內(nèi)容從初始服務(wù)器中選擇一定的策略將其傳輸至緩存服務(wù)器內(nèi)容當(dāng)中。作為一種主動(dòng)分發(fā)的技術(shù)，內(nèi)容從初始流媒體服務(wù)器傳輸至緩存服務(wù)器當(dāng)中，并借助管理系統(tǒng)將一些較為熱點(diǎn)的內(nèi)容以不同方式來實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的內(nèi)容供應(yīng)。在這項(xiàng)部署環(huán)節(jié)中，我們需要深入分析在什么時(shí)間分發(fā)什么內(nèi)容，或是通過智能分發(fā)的方式來實(shí)現(xiàn)用戶訪問內(nèi)容難度規(guī)劃，確定流媒體內(nèi)容的最終設(shè)置方案。不同的實(shí)現(xiàn)方案有何不同的特征，用于滿足不同情況下的業(yè)務(wù)需求。對(duì)于業(yè)務(wù)需要較強(qiáng)管理能力的場(chǎng)合，可以考慮借助本地內(nèi)容管理來針對(duì)某個(gè)CDN 進(jìn)行，提升內(nèi)容服務(wù)的效率和節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)利用率。當(dāng)然，本地內(nèi)容管理還可以有效地實(shí)現(xiàn)CDN 節(jié)點(diǎn)內(nèi)容的共享，以內(nèi)容感知的調(diào)度來提升存儲(chǔ)空間的利用率。在本地內(nèi)容的部署實(shí)踐中，內(nèi)容索引、內(nèi)容拷貝與內(nèi)容信息收集是主要的技術(shù)要求，將多個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)的服務(wù)器設(shè)備能力進(jìn)行整合，增加CDN 的可擴(kuò)展性與綜合能力。

3 系統(tǒng)服務(wù)器部署設(shè)計(jì)

管理員需要借助策略管理平臺(tái)來執(zhí)行不同的路測(cè)，并借助信息庫(kù)來存儲(chǔ)執(zhí)行過程中的具體信息，例如負(fù)載信息、閾值等。策略的決策點(diǎn)應(yīng)該負(fù)責(zé)邏輯實(shí)體，并對(duì)策略展開解釋，決定哪些策略應(yīng)該被策略執(zhí)行點(diǎn)執(zhí)行，哪些執(zhí)行點(diǎn)是采取動(dòng)作執(zhí)行策略的邏輯實(shí)體。模型系統(tǒng)采用的是集中化管理模式，解決流媒體資源的合理利用問題，保障系統(tǒng)負(fù)荷平衡的同時(shí)將增加的負(fù)荷平分至不同的服務(wù)器之上，這樣一來CDN 系統(tǒng)內(nèi)就包括內(nèi)容分發(fā)模塊、代理模塊與內(nèi)容管理平臺(tái)。

內(nèi)容分發(fā)模塊可以從信息庫(kù)中獲取用戶的訪問記錄，再?gòu)牟呗詭?kù)中讀取分發(fā)策略，由內(nèi)容分發(fā)的執(zhí)行模塊在流媒體服務(wù)器之間展開各項(xiàng)操作，讓流媒體資源可以盡量合理分布，也可以由管理員根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行手動(dòng)流媒體內(nèi)容的調(diào)整。

代理模塊在用戶的請(qǐng)求到達(dá)后執(zhí)行策略，并將用戶的請(qǐng)求分配至距離用戶最近的流媒體服務(wù)器之上，從而對(duì)各個(gè)邊緣服務(wù)器負(fù)載信息進(jìn)行采集。

內(nèi)容管理平臺(tái)則主要是面向管理員開展，便于管理員對(duì)整個(gè)CDN系統(tǒng)進(jìn)行便利管理，具有分發(fā)管理、策略管理和事物管理的功能。

在理論上，經(jīng)過CDN 處理后，就可以獲取熱門時(shí)間段的流媒體服務(wù)器性能，建立在某個(gè)時(shí)間段之上，分析數(shù)據(jù)結(jié)果來獲取系統(tǒng)的性能改進(jìn)模式，而流媒體服務(wù)器本身的性能也能穩(wěn)定提升，讓用戶享受到更加出色的服務(wù)。

4 結(jié)語(yǔ)

基于CDN 網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)下的關(guān)鍵技術(shù)研究，可以讓我們提出適用于流媒體系統(tǒng)的服務(wù)器部署策略，讓系統(tǒng)具有靈活的內(nèi)容分發(fā)功能。在后續(xù)的技術(shù)研究當(dāng)中，還應(yīng)該建立更大規(guī)模的基礎(chǔ)模型，在內(nèi)容管理方面進(jìn)行拓展，在實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)得到改進(jìn)和完善。例如，如果我們能夠得到流媒體服務(wù)器的文件管理包，也能在分發(fā)文件時(shí)直接獲取文件路徑，不再依靠FTP 傳輸系統(tǒng)來進(jìn)行管理操作等。