新時期CDN體系架構(gòu)及運營部署方案研究

摘? 要：CDN即內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，簡單理解就是網(wǎng)站加速，它是一種新型的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容服務(wù)體系，是一個經(jīng)策略性部署的整體系統(tǒng)，是一種高質(zhì)量、高效率的網(wǎng)絡(luò)應用服務(wù)模式，該模式的有效應用可以有效的實現(xiàn)不同運營商以及不同地區(qū)之間的網(wǎng)絡(luò)信息傳遞，而且也能夠在很大程度上解決服務(wù)器負載能力過低、寬帶過少等造成的網(wǎng)站打開速度過慢等問題。基于此，本文將介紹新時期CDN體系架構(gòu)和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)邏輯功能，總結(jié)CDN組網(wǎng)方案和相關(guān)部署原則，研究和探索CDN建設(shè)模式的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：新時期;CDN體系架構(gòu);運營部署

中圖分類號：TN915.0? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）20-0071-03

Abstract：CDN is content distribution network，simple understanding is website acceleration，it is a new type of network content service system，is a strategic deployment of the overall system，is a high quality，high efficiency network application service model，the effective application of this model can effectively achieve different operators and different regions of the network information transmission，and to a large extent，it can solve the problem of server load capacity is too low. Too little broadband and so on caused by the slow opening of the website and other problems. Based on this，this paper will introduce the CDN architecture and system network logic function in the new period，summarize the CDN networking scheme and related deployment principles，and study the CDN networking scheme and related deployment principles. And explore the development direction of CDN construction mode.

Keywords：new era;CDN architecture;operational deployment

0? 引? 言

CDN構(gòu)建在基礎(chǔ)IP承載網(wǎng)絡(luò)之上，基于用戶訪問內(nèi)容與應用的效率要求、質(zhì)量要求和內(nèi)容秩序而提供內(nèi)容的分發(fā)和服務(wù)。CDN系統(tǒng)按照指定策略實時地根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量和各節(jié)點的連接、負載狀況以及到用戶的距離和響應時間等綜合信息將用戶的請求重新導向離用戶最近的服務(wù)節(jié)點上。從而加快內(nèi)外網(wǎng)用戶網(wǎng)頁訪問速度，提升用戶體驗，減輕網(wǎng)絡(luò)承載負荷，減少網(wǎng)絡(luò)擁堵狀況，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)流量，降低網(wǎng)絡(luò)成本。

1? CDN體系架構(gòu)

CDN網(wǎng)絡(luò)按照邏輯架構(gòu)的劃分特點，具體可以劃分為三個層面的內(nèi)容：調(diào)度控制層、內(nèi)容中心層、服務(wù)節(jié)點層。

CDN網(wǎng)絡(luò)的整體邏輯架構(gòu)由三個網(wǎng)絡(luò)層和所下屬的各個子系統(tǒng)共同構(gòu)成，組成一個松耦合架構(gòu)，實現(xiàn)跨平臺易構(gòu)模式組網(wǎng)。調(diào)度控制層主要包含運營管理中心和調(diào)度控制中心，該層的主要功能是負責用戶請求的統(tǒng)一調(diào)度、業(yè)務(wù)運營管理等。內(nèi)容中心層就直接通過內(nèi)容中心來實現(xiàn)其主要工作內(nèi)容，即實現(xiàn)對簽約內(nèi)容提供商和服務(wù)供應商系統(tǒng)的對接和內(nèi)容注入，向邊遠服務(wù)節(jié)點提供內(nèi)容分發(fā)與回源服務(wù)。服務(wù)節(jié)點層主要工作內(nèi)容是面向客戶終端提供內(nèi)容服務(wù)，它主要通過邊緣節(jié)點來完成，具有內(nèi)容緩存和媒體服務(wù)的功能。

2? CDN組網(wǎng)方案

按照用戶規(guī)模來劃分，組網(wǎng)架構(gòu)可以分為全國骨干架網(wǎng)節(jié)點、省網(wǎng)核心節(jié)點和城域骨干節(jié)點三種組網(wǎng)。前兩種組網(wǎng)構(gòu)成兩級組網(wǎng)架構(gòu)，三種共同組成三級組網(wǎng)架構(gòu)。CDN網(wǎng)絡(luò)可以采用分層、分布式的架構(gòu)部署，靈活選擇不同級的組網(wǎng)架構(gòu)。

在全國骨干網(wǎng)節(jié)點層面可以部署全局調(diào)度控制中心、區(qū)域調(diào)度中心、運營管理中心以及全網(wǎng)中心內(nèi)容。區(qū)域調(diào)度中心、省級內(nèi)容中心或區(qū)域緩存節(jié)點的部署可以在省級核心節(jié)點部署。

邊緣節(jié)點部署，一般使用副省級的骨干節(jié)點，這樣可以降低機房的成本，又不至于降低太多服務(wù)質(zhì)量。由于CDN目前還采用普通DNS為主，在DNS遞歸調(diào)用的時候僅能夠看到local DNS的IP，而對于大多數(shù)省份，local DNS并不能精確到城市級別，所以一般在一個省份布置多個邊緣節(jié)點，也難以做到分城市去進行覆蓋分配，一般僅作為省份的冗余覆蓋方案。但是隨著EDNS的普及，IP地址可以透傳，城市級別調(diào)度才成為可能。CDN網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)涵蓋了對調(diào)度控制中心、內(nèi)容中心、邊緣服務(wù)節(jié)點等各個層面的管理功能。

根據(jù)CDN平臺的邏輯功能特點，CDN網(wǎng)絡(luò)可以分為：（1）控制平面。CDN在集中化模式引導下，作出由全局調(diào)度控制中心和運營管理中心統(tǒng)一控制全網(wǎng)和省級內(nèi)容中心、區(qū)域調(diào)度中心、區(qū)域緩存節(jié)點（中轉(zhuǎn)節(jié)點）、邊緣服務(wù)節(jié)點，區(qū)域調(diào)度中心通過精細化調(diào)度實現(xiàn)方式對區(qū)域內(nèi)中心內(nèi)容和邊緣服務(wù)節(jié)點的調(diào)度。（2）數(shù)據(jù)平面。CDN網(wǎng)絡(luò)采用層次化組網(wǎng)方式，在全國范圍內(nèi)對全網(wǎng)內(nèi)容中心、區(qū)域緩存節(jié)點、邊緣服務(wù)節(jié)點實現(xiàn)分層式部署，向全國范圍內(nèi)提供逐級內(nèi)容分發(fā)和服務(wù)能力。根據(jù)用戶訪問量，采用水平或者垂直擴展的方式，邊緣服務(wù)節(jié)點可以動態(tài)擴展容量，實現(xiàn)可就近接入內(nèi)容源和服務(wù)終端客戶的目的。

3? 新時期CDN運營部署方案探究

新時期CDN體系架構(gòu)和運營部署涉及到PCDN、融合CDN、成本管理、邊緣計算等各方面的技術(shù)構(gòu)成，各個領(lǐng)域都值得深度構(gòu)建。

新時期CDN成為紅海，各家CDN廠家的價格競爭越來越激烈。CDN運營應該從流量調(diào)度方面著手，做好錯峰調(diào)度，計費規(guī)則調(diào)度等，使機房帶寬達到充分利用。如錯峰調(diào)度，就是讓新增客戶的峰值時間段運行在現(xiàn)有客戶的低谷時間段，讓整體帶寬曲線表現(xiàn)為線下陰影面積S比帶寬95峰值T要盡可能大，當然很重要的因素就是客戶的行業(yè)類型要足夠多，才能做到錯峰填谷。機房帶寬總和必須比所有客戶計費帶寬總和要小得多，如果比值越小，越具有成本優(yōu)勢。

新時期CDN在降低成本方面還有其他不少技術(shù)，如在視頻點播方面使用P2P技術(shù)，實現(xiàn)PCDN，CDN平臺僅實現(xiàn)調(diào)度功能，數(shù)據(jù)傳輸大部分是在終端設(shè)備之間進行。成本調(diào)度原理如圖1所示。

新時期的CDN應該考慮，將CDN的資源進行深度利用，結(jié)合邊緣計算技術(shù)，讓客戶個性化功能放在邊緣節(jié)點執(zhí)行，給客戶提供個性化服務(wù)，如論壇類客戶在邊緣做關(guān)鍵詞匹配，對相關(guān)內(nèi)容做刪除和屏蔽。

新時期的CDN應該考慮多CDN平臺的融合調(diào)度，確保單一廠家問題不會影響客戶的穩(wěn)定服務(wù)輸出。

4? CDN系統(tǒng)部署

4.1? 全局調(diào)度控制中心

全局調(diào)度控制中心采用跨地區(qū)多點部署模式，在受到網(wǎng)絡(luò)攻擊的時候，個別調(diào)度中心工作可以由其他調(diào)度中心承擔，或者當出現(xiàn)大并發(fā)負荷時可以由多個調(diào)度中心點進行分擔。負荷負擔方式是可以在不同的IP地址段、運營商屬性、區(qū)域、業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上使用不同的調(diào)度中心進行相應的設(shè)置。

4.2? 區(qū)域調(diào)度中心

區(qū)域調(diào)度中心可以在全國骨干節(jié)點或者省網(wǎng)核心節(jié)點完成部署工作。區(qū)域調(diào)度中心通過和全局調(diào)度控制中心一起合作設(shè)置部署，在提供分權(quán)分域能力的基礎(chǔ)上，支持對于本地需求的遠程部署和運營管理等功能。

省網(wǎng)核心節(jié)點部署，需要考慮到容災備份需求。尤其在業(yè)務(wù)發(fā)展初期，可以通過在全網(wǎng)集中設(shè)置一套區(qū)域調(diào)度中心備用節(jié)點，為省內(nèi)區(qū)域調(diào)度中心提供N+1容災備份服務(wù)。在未來發(fā)展狀態(tài)下，在業(yè)務(wù)規(guī)模約束下，一步一步地引入省內(nèi)主用區(qū)域調(diào)度中心和備用調(diào)度中心聯(lián)動機制，實現(xiàn)省內(nèi)1+1災備份能力。

4.3? 運營管理中心

運營管理中心，包括監(jiān)控、配置管理等，并使用白名單進行安全管控，通過與全局調(diào)度控制中心的主用節(jié)點在同一局點進行部署工作，可以實現(xiàn)對全局調(diào)度控制中心的遠程監(jiān)控和管理，并且實現(xiàn)數(shù)據(jù)的多點同步。

4.4? 內(nèi)容中心

根據(jù)服務(wù)范圍的不同部署內(nèi)容中心：（1）全網(wǎng)內(nèi)容中心。主要實現(xiàn)全網(wǎng)范圍內(nèi)的內(nèi)容注入和存儲功能，多個內(nèi)容中心之間可以相互提供負荷分擔能力，主要減少回源壓力，降低源站負載。（2）區(qū)域內(nèi)容中心。主要負責本區(qū)域內(nèi)的本地內(nèi)容和個性化內(nèi)容的注入和存儲，并做區(qū)域請求收斂，以滿足各省的特色內(nèi)容引入、分發(fā)、加速需求的目的，也可以由區(qū)域緩存節(jié)點兼做區(qū)域內(nèi)容中心。

4.5? 邊緣服務(wù)節(jié)點

邊緣服務(wù)節(jié)點在最初階段，部署在省網(wǎng)核心節(jié)點，在業(yè)務(wù)量和用戶規(guī)模增加的情況下，節(jié)點服務(wù)能力將逐步下沉到城域網(wǎng)骨干網(wǎng)和寬帶接入網(wǎng)。

5? CDN的服務(wù)模式

CDN具有通用基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力，業(yè)務(wù)內(nèi)容涉Web頁面、文件下載、音視頻流媒體服務(wù)等。內(nèi)容提供方式具體可分為兩種，一種是內(nèi)容全部托管到CDN平臺;另一種是運營商內(nèi)容管理平臺進行管理，當邊緣沒有命中緩存目標的時候再回源獲取。隨著CDN內(nèi)容管理能力增強，全托管模式結(jié)合云存儲正在被越來越多企業(yè)使用。

6? 結(jié)? 論

CDN通過內(nèi)容管理、邊緣計算等再進化，承擔更多源站承擔的角色，并提供出個性化的行業(yè)解決方案，合理有效運營部署可高效支撐多樣化的業(yè)務(wù)內(nèi)容。再通過智能調(diào)度，實現(xiàn)精細化成本運營，這就是未來CDN的主要發(fā)展趨勢。

參考文獻：

[1] 喬愛鋒.CDN體系架構(gòu)及運營部署方案 [J].電信快報，2018（10）：17-21.

[2] 王一蓉，王思寧，鄒穎，等.電力CDN業(yè)務(wù)需求分析及網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)研究 [J].電信科學，2015，31（5）：156-163.

作者簡介：陳健法（1980.12-），男，漢族，福建南安人，工程師，本科，研究方向：電子工程。