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CDN技术与典型内容网络技术相比具有很多优点弥补了传统技术的不足。相关技术特点如表1所示。 表1 CDN、IDC、Cache比较 2、CDN的基本原理和体系架构 2.1 CDN关键技术
在CDN技术中包含了路由、分发、存储和管理4个关键环节。四个环节缺一不可每个环节具有相互独立的功能同时又相互紧密地联系在一起。具体功能如下。
1路由原理是依靠负载均衡系统通过优化算法实现网络中内容资源的路由径路选择。它的作用是利用CNAME重定向机制经过动态路径算法计算出一条最优的路由径路然后将用户的资源访问请求引导至CDN网络中最靠近用户的边缘服务节点上。
2分发实质是通过互联网基础承载网络将各类内容资源如文档、图片、网页、音频、视频等从源站传送到边缘Cache服务器的过程可使用的相关技术有PUSH技术和PULL技术其中PUSH属于主动型而PULL属于被动型。
3存储是将网络内容资源作为副本缓存下来的过程。它主要涉及到两类一是内容源的缓存二是内容在CDN节点中的缓存。
4管理一个完整的CDN网络包括两个管理系统即内容管理和网络管理。整体管理流程经过了内容发布、内容注入、内容分发、内容调整、内容传输等一系列过程依靠完善的管理和分配模式体现出整个CDN网络的智能化与先进性。 2.2 CDN逻辑组成
一个完整的CDN系统总体上是由源服务器、内容管理系统、网络管理系统、本地负载均衡服务器、边缘节点缓存服务器和全局负载均衡控制服务器几个核心模块组成。它的功能逻辑组成如图1所示。 源服务器一般以集群的形式部署分布在各大内容提供商的数据中心机房由内容提供商统一管理负责提供网络中所需的各类内容资源。
内容管理系统的职责是实现CDN网络中的内容管理按照网络环境决定内容的分发方式依靠智能管理优化内容缓存节点和缓存时间提高资源访问效率。
网络管理系统的职责是实现CDN网络的监控和管理实时、动态地监控网络中各节点缓存服务器的工作状态同时监控各路由径路的流量负载情况、各接入节点的带宽占用情况以及用户请求访问Cache资源节点的命中率等信息。 本地负载均衡控制器即SLB主要功能完成流量的分配通过高效的流量调度算法实现流量的实时调度提高资源利用率缓解流量拥塞的状况缩短资源访问时间。
边缘节点Cache服务器分布在CDN网络的各个边缘节点上是源站的资源镜像保存着与源站内容相同的内容副本以响应用户的访问请求通过节点缓存服务器可以有效缩短资源访问时间提升用户使用感知。
全局负载均衡控制服务器即GSLB实现对CDN网络中各个边缘服务节点的监控和管理监控服务器的工作状态和性能指标使用智能管理机制定位用户请求来源采用就近原则确保用户被快速有效分配到离用户最近的边缘缓存节点上。 2.3 CDN体系架构
CDN网络具有一套完善的体系架构各环节之间协同配合以实现对网络内容的高效而快捷分发。体系架构总体可分为3层结构分别是内容管理层、调度分发层和边缘服务层。体系架构如图2所示。 内容管理层功能是实现CDN网络资源内容的集中管理和智能分析实现资源内容的呈现、资源质量的评估、缓存需求的分析、调度方案的设计、热点资源的识别、就近缓存的命中。 调度分发层由控制中心、分发中心和溯源中心3个功能模块组成。其中控制中心的功能是实现对CDN网络边缘服务节点进行调度和控制分发中心的功能是实现将所需内容资源以最优的路由径路快速而稳定地传送到边缘服务节点上溯源中心的功能是实现对网络TOP热点内容的缓存在缓存服务器上保存相关内容的副本提供对用户请求的重定向访问。各级缓存节点均需要统一向资源池进行回源。 边缘服务层功能是以分析网络TOP热点内容为基础条件实现网络TOP热点内容的分布式存储面向用户提供就近资源接入服务支撑调度优化提供充足的资源实现布局的最佳优化最大限度保证内容资源的就近命中缩短内容访问时间提高内容访问效率。 3、CDN的主要服务模式及特点 3.1 CDN服务模式 CDN系统是通过建立全局分布式缓存架构服务模式依靠完善的资源管理和资源调度对内容进行分发采用重定向机制缩短资源访问时的延迟引导用户访问最接近用户网络位置的边缘服务节点来获取所需要的资源。
通过路由优化计算内容访问路由径路不需要经过长距离的网络传输通过设置多节点分布式的缓存服务器解决了网络链路拥塞的问题提高了资源利用率同时也明显缩短了用户的资源访问时间以此改善用户体验。
CDN资源节点设在整个网络中尽可能接近用户的地方有自己的资源负载平衡解析服务器。根据用户不同的网络位置无论用户在什么地方都可以将用户引向最近的资源节点。 3.2 相关特点
3.2.1 内容发布
CDN网络是通过建立一套完善的智能算法机制利用既有的互联网基础网络通过使用路由计算、内容缓存、组播、重定向、流分裂等技术手段以最快的速度将内容资源传送到最接近用户的边缘服务节点处。 3.2.2 内容路由
它是一种网络资源负载均衡技术通过建立智能DNS依靠CNAME机制重定向用户访问请求使访问请求最大化命中到最接近用户的边缘服务节点上。 3.2.3 内容交换
识别内容的区域性采集服务器的可用性分析用户请求的差异性选取指定的缓存服务器利用重定向、流分裂、应用层交换等技术动态的实现内容的交换和负载流量的平衡。 3.2.4 性能管理 通过设立监控管理系统采集CDN网络中各边缘节点的资源使用情况和各个资源服务器的性能参数测量内容发布径路的端到端性能实现对整个CDN网络资源全方位的动态监控与调度管理保证整个CDN网络的高效稳定运行时刻保持最佳的状态。 4、CDN运营部署方案的相关建议
4.1 加强监控系统部署
监控系统对于CDN而言是为了能够提供更加稳定可靠的服务。一个完善的监控系统对于CDN来说非常重要。人们能够通过建设三方监测平台结合自有监控系统实现CDN系统的多元化监测做到对各个网络节点及资源服务节点的实时监控并做好随时切换的准备实现资源的统一调度。 4.2 注重调度中心系统部署
调度中心是整个CDN系统的核心组成部分担负着资源的调度与分配的职能也控制着整个CDN系统的运行成本和运行效率。通过部署智能DNS依靠CNAME重定向机制可以做到对内容资源的高效调度从而保障CDN系统平台稳定和高效的运行。 4.3 CDN服务域名规划
对于不同的CDN服务内容应该部署不同的服务域名和服务器组。针对不同的服务器内容采用不同的调度与部署方案增加内容部署的灵活性。只有这样才可以保证能够获得优质的服务质量实现对网络运行成本的有效控制。 4.4 通过内容资源管理手段实现签约与非签约内容的协同
分析全网内容视图生成全局调度策略对于签约内容将被动缓存配置为黑名单由主动分发提供服务对于非签约内容由被动缓存提供服务并根据实际应用情况指导主动分发的授权谈判与引入。 4.5 建立资源双轨机制
建立11双线机制实现被动缓存与主动分发相结合实现资源的最大化共享提高内容资源的利用率依靠内容资源管理手段分工协作服务不同的内容边缘节点主动与被动服务能力融合设计协同支撑。 5、结 语
在信息化高速发展的新时期背景下互联网行业进行了前所未有的重大技术革新而这种转型也是为了能够跟上时代发展的步伐满足人们日益增长的需求的要求。基于此各大运营商和内容提供商都已经开始积极探索和部署各自的CDN网络。
未来CDN技术将随着互联网技术的飞速发展而不断演进。在面对未来高速发展机会的同时CDN技术也必将面临各类互联网新技术的挑战。
