基于PCDN的中國郵政網(wǎng)絡(luò)學院資源分發(fā)與分布方案設(shè)計與實現(xiàn)

杜冬梅+張磊+劉倩

摘要：該文介紹了基于PCDN架構(gòu)的資源分發(fā)與分布工作原理，并結(jié)合中國郵政網(wǎng)絡(luò)培訓學院系統(tǒng)的應(yīng)用，從系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、分發(fā)策略研究、P2P-CDN技術(shù)等方面對方案進行了詳細的闡述。

關(guān)鍵詞：分發(fā)；P2P；CDN

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）35-0112-02

The Design for Resource Distribution of the China Post Online College Based on PCDN

DU Dong-mei， ZHANG Lei， LIU Qian

（Computer Department， Shijiazhuang Post College， Shijiazhuang 050021， China）

Abstract： The paper introduced the design of Resource Distribution based on PCDN， through the test for the China Post Online College System， discussed the testing flow， design of System Network Architecture， distribution policy ，P2P-CDN.

Key words： distribution； P2P； CDN

郵政網(wǎng)絡(luò)培訓學院高度重視課程建設(shè)，積累了豐富的課程課件資源，為廣大郵政學員提供了豐富的精神食糧，受到廣大學員的高度評價。為更好地發(fā)揮各類資源的作用，提高資源利用率，為廣大學員提供更加高效順暢的學習點播服務(wù)，需要將全國中心資源分發(fā)分布到省中心，對資源進行高效管理與利用，實現(xiàn)學員能夠就近訪問，提高學習效率。

1 資源管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

郵政網(wǎng)絡(luò)培訓學院資源管理體系劃分為資源管理全國中心及31個省中心。

全國中心作為資源管理系統(tǒng)的主節(jié)點，負責全部資源的存儲和分發(fā)；各省中心作為資源管理系統(tǒng)的資源分布節(jié)點，負責對本省資源的管理以及全國中心分發(fā)資源的存儲。全國中心和省中心數(shù)據(jù)通信通過互聯(lián)網(wǎng)進行。

2 資源分發(fā)策略研究

郵政網(wǎng)絡(luò)培訓學院資源的最大特色在于全國中心的資源全部發(fā)布在中心服務(wù)器上，中心服務(wù)器通過分發(fā)策略將不同資源分發(fā)到各省不同的鏡像服務(wù)器上，更好為不同地域不同網(wǎng)絡(luò)提供優(yōu)質(zhì)的資源訪問服務(wù)奠定基礎(chǔ)。

3 資源分發(fā)策略

分發(fā)策略基于課程和課件進行設(shè)計，實現(xiàn)將單個或多個課程的課件分發(fā)到不同的鏡像服務(wù)器的功能。具體策略根據(jù)全國中心制定的統(tǒng)一分發(fā)、省中心請求分發(fā)等不同情況分別進行設(shè)置，并可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況設(shè)置定時分發(fā)等策略。

4 分發(fā)服務(wù)

分發(fā)服務(wù)分成兩端，一端是在中心服務(wù)器上，另一端在鏡像服務(wù)器上。鏡像服務(wù)器上的分發(fā)服務(wù)根據(jù)分發(fā)列表中需要分發(fā)的項目，逐個向中心服務(wù)器請求分發(fā)，在分發(fā)過程將定時將分發(fā)狀態(tài)匯報到分發(fā)狀態(tài)庫，并通過資源管理平臺了解各個鏡像服務(wù)分發(fā)情況。

分發(fā)采用客戶端主動請求同步的方法實現(xiàn)。分發(fā)時如遇到網(wǎng)絡(luò)問題，無法繼續(xù)分發(fā)，延時分發(fā)任務(wù)，在下一個時期再次啟動分發(fā)服務(wù)。如果是其它故障，無法繼續(xù)分發(fā)某個文件，暫停分發(fā)該項，將其優(yōu)先級降低，稍候斷點繼續(xù)。

5 P2P-CDN 技術(shù)

5.1 P2P和CDN融合模式

P2P 系統(tǒng)彈性好，可擴展性強、服務(wù)效率高，但是在內(nèi)容版權(quán)管理、用戶管理、QoS 服務(wù)保障、流量有序性等方面，比較弱[1]。而 CDN 技術(shù)則是擁有突出的服務(wù)質(zhì)量保障、極強的內(nèi)容、用戶管理能力[2]，但擴展性差，大規(guī)模服務(wù)投入成本高，且效率難以提升。

CDN 與 P2P 融合，一方面在 CDN 網(wǎng)絡(luò)核心層（即從中心到邊緣服務(wù)器層）采用 P2P 技術(shù)進行優(yōu)化，用 P2P 技術(shù)重新組織原有 C/S 架構(gòu)的各服務(wù)節(jié)點，另一方面在 P2P 網(wǎng)絡(luò)中融入CDN 技術(shù)的一些優(yōu)點，使其在可控、可管理性上得以提高。在兩種技術(shù)充分融合、滲透、改造之后，形成一個真正優(yōu)化的CDN與 P2P 完整融合的流媒體內(nèi)容分發(fā)平臺。

5.2 P2P-CDN架構(gòu)

1）P2P-CDN架構(gòu)

中心數(shù)據(jù)源層：為緩存服務(wù)節(jié)點層提供數(shù)據(jù)，從中心數(shù)據(jù)源到緩存服務(wù)節(jié)點[3]采取主傳輸路徑與備份傳輸路徑并存的策略；超級節(jié)點：超級節(jié)點從中心數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)，然后采用服務(wù)器端 P2P 技術(shù)進行數(shù) 據(jù)的復(fù)制、轉(zhuǎn)發(fā)，形成一個強大穩(wěn)定的上層數(shù)據(jù)源，負責向邊緣節(jié)點分發(fā)數(shù)據(jù)；邊緣節(jié)點：與邊緣節(jié)點充分利用超級節(jié)點充足、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)來源，互相之間同時 也采用服務(wù)器端 P2P 技術(shù)共享，負責向客戶端提供數(shù)據(jù)；P2P 客戶端層：客戶端之間可采取 P2P 方式共享、傳輸數(shù)據(jù)。

2）P2P-CDN架構(gòu)優(yōu)勢

基于P2P技術(shù)的軟件CDN，大大增加了系統(tǒng)總體服務(wù)能力超大規(guī)模的視頻運營提供了堅實技術(shù)保障。同時，P2P-CDN具有完整的網(wǎng)絡(luò)安全管理機制，解決傳統(tǒng)P2P流媒體不可控、無法管理、缺乏有效安全機制的問題，且克服了C/S模式下當用戶數(shù)目大規(guī)模增加時，服務(wù)器端將受CPU處理能力和網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制成為直播系統(tǒng)瓶頸。P2P-CDN架構(gòu)能夠充分利用用戶之間的帶寬，節(jié)約帶寬和服務(wù)器的投入，直播可以節(jié)約帶寬數(shù)十倍。點播可以節(jié)約10～15倍以上，為大規(guī)模用戶群提供服務(wù)。

5.3 PCDN在資源分發(fā)中的應(yīng)用研究

郵政網(wǎng)絡(luò)學院資源分發(fā)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為三層：中心節(jié)點層、邊緣節(jié)點層、P2P用戶層[4]。

中心節(jié)點為整個系統(tǒng)的大腦，對整個系統(tǒng)進行管理、監(jiān)控。

用戶訪問最接近自己的邊緣服務(wù)器。

P2P客戶端優(yōu)先向其他客戶端請求內(nèi)容，當其他客戶端也沒有時，便向最近的邊緣節(jié)點請求。

PCDN技術(shù)應(yīng)用在資源管理系統(tǒng)后，各省管理員只需要在系統(tǒng)中選擇本省需要的課程，系統(tǒng)會根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬情況、資源占用情況、資源狀態(tài)等進行判斷，定時自動分發(fā)到特定的省中心，整個分發(fā)與分布過程完全透明，管理員無需進行復(fù)雜的操作，并且課程課件等資源都經(jīng)過校驗，大大降低了出錯的風險。

6 結(jié)束語

P2P和CDN融合實現(xiàn)流媒體服務(wù)是一種高效實用的資源分發(fā)方案。基于P2P-CDN的郵政網(wǎng)絡(luò)培訓學院資源分發(fā)方案，使得資源管理系統(tǒng)得以順利實施，為資源建設(shè)與管理提供了技術(shù)支撐和保障。

參考文獻：

[1] 任立勇， 王燾， 段翰聰， 等. 基于P2P和CDN的流媒體直播系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 計算機科學， 2009， 36（7）： 88-91.

[2] 江敏， 朱尚明， 黨齊民. 基于混合內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的流媒體系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 實驗技術(shù)與管理， 2011（6）.

[3] 詹曉濤. 在CDN系統(tǒng)中應(yīng)用P2P技術(shù)實現(xiàn)流媒體點播[J]. 有線電視技術(shù)， 2009（3）.

[4] 余紅梅. 基于CDN和P2P技術(shù)的混合流媒體內(nèi)容分發(fā)機制研究[J]. 現(xiàn)代計算機， 2010（4）.