基于CDN內(nèi)容分發(fā)的研究與應用

何 銳，李 艷，劉 紅

(①安徽大學計算智能與信號處理教育部重點實驗室，安徽 合肥 230039；②山東電子職業(yè)技術(shù)學院，山東 濟南 250014)

0 引言

CDN即內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡。它借助于建立索引、緩存流分裂、組播技術(shù)，將內(nèi)容分發(fā)到距離用戶最近的遠程服務點處，使用戶可以就近取得所需內(nèi)容，解決互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡擁塞狀況，提高用戶訪問網(wǎng)站的響應速度[1]。

1 CDN網(wǎng)絡工作原理

CDN采用各種cache服務器，將這些cache服務器分布到訪問相對集中的網(wǎng)絡中，在用戶訪問網(wǎng)站時，利用全球負載均衡技術(shù)將用戶的訪問指向離用戶距離最近的工作正常的cache服務器上，由cache服務器直接響應用戶請求或者根據(jù)配置自動到原服務器上抓取相應的頁面并提供給用戶[2-3]。

2 分發(fā)策略的研究

[4]。設在CDN網(wǎng)絡中，有N個邊緣緩存服務器，分別為 cache1、cache2、cacheN，每個邊緣緩存服務器上有N個內(nèi)容，且均不相同。那么對于每個cache上的一個內(nèi)容C，在時間間隔T內(nèi)的訪問度為VD。VD定義是訪問該內(nèi)容的用戶數(shù)。當VD滿足一定條件時，表明受歡迎。同時內(nèi)容C所在的cache負載量也重，此時就把內(nèi)容C拷貝分發(fā)到離用戶最近最好的cache上。

2.1 基于絕對量的策略

如圖1所示。V：一個cache上的內(nèi)容C，在時間間隔T中有V個用戶訪問它（假設不計用戶重復訪問次數(shù)）M：判斷是否分發(fā)內(nèi)容的絕對訪問量的臨界值。由圖可知，V＞M，進行分發(fā)。V≤M，不分發(fā)。

圖1 基于絕對基策略

2.2 基于內(nèi)容相對訪問量的策略

如圖2所示。?V∶一個cache上的內(nèi)容C1在這一時間間隔T內(nèi)絕對訪問量V1與前一時間間隔T內(nèi)絕對訪問量V0之差，即?V＝V1-V0。?M：判斷是否分發(fā)內(nèi)容的相對訪問量臨界值。由圖可知，?V＞?M,分發(fā)。?V≤?M,不分發(fā)。

圖2 基于內(nèi)容相對訪問策略

在CDN網(wǎng)絡仿真軟件SIMULATE程序中，首先設置網(wǎng)絡仿真環(huán)境如下，邊緣緩存服務器 Edge Cache的個數(shù)N=100，每個 Edge Cache上的內(nèi)容個數(shù) N(1)=N(2)=…=N(100)=50運行時間間隔T= 10分鐘，用戶訪問率變化范圍設為0，研究結(jié)果表明，最佳的門限值分別為M= 487。

3 實現(xiàn)過程（基于linux操作系統(tǒng)）

①要加入CDN服務的網(wǎng)站，需要域名(如www.linuxaid.com.cn,地址 202.99.11.120)解析權(quán)提供給 CDN 運營商，Linuxaid的域名解析記錄只要把 www主機的 A記錄改為CNAME并指向cache.cdn.com即可。cache.cdn.com是CDN網(wǎng)絡自定義的緩存服務器的標識。在/var/named/linuxaid.com.cn域名解析記錄中，由：www IN A 202.99.11.120改為：www IN CNAME cache.cdn.com;

②CDN運營商得到域名解析權(quán)以后，得到域名的CNAME記錄，指向CDN網(wǎng)絡屬下緩存服務器的域名，如cache.cdn.com，CDN網(wǎng)絡的全局負載均衡 DNS，需要把CNAME記錄根據(jù)策略解析出IP地址，一般是給出就近訪問的Cache地址。 Bind 9的基本功能可以根據(jù)不同的源IP地址段解析對應的IP，實現(xiàn)根據(jù)地域就近訪問的負載均衡，一般可以通過Bind 9的sortlist選項實現(xiàn)根據(jù)用戶端IP地址返回最近的節(jié)點IP地址，具體的過程為：

為cache.cdn.com設置多個A記錄，/var/named/cdn.com的內(nèi)容如下：

/etc/named.conf中的內(nèi)容為：options { directory"/var/named"; sortlist { #這一段表示當在本地執(zhí)行查詢時將按照202.93.22.13,210.21.30.90,211.99.13.47的順序返回地址#；{ localhost; { localnets; 202.93.22.13; { 210.21.30.90;211.99.13.47; }; }; }; #這一段表示當在202/8地址段進行DNS查詢時將按照202.93.22.13,210.21.30.90,211.99.13.47的順序返回地址#；{ 202/8; { 202.93.22.13; { 210.21.30.90;211.99.13.47; }; }; }; #這一段表示當在 211/8地址段進行DNS查詢時將按照211.99.13.47,202.93.22.13,210.21.30.90的順序返回地址也就是211.99.13.47是最靠近查詢地點的節(jié)點{ 211/8; { 211.99.13.47; { 202.93.22.13; 210.21.30.90; }; }; };{ 61/8; { 202.93.22.13; { 210.21.30.90; 211.99.13.47; }; }; }; };}; zone "." { type hint; file "root.cache"; }; zone"localhost" { type master; file "localhost"; }; zone "cdn.com"{ type master; file "cdn.com"; };#

③cache在CDN網(wǎng)絡中如果工作在服務器加速模式，因為配置里已經(jīng)寫明加速服務器的url，所以cache直接匹配用戶請求，到源服務器獲得內(nèi)容并緩存供下次使用；如果cache工作在客戶端加速模式，cache需要知道源服務器的IP地址，所以CDN網(wǎng)絡維護和運行一個供cache使用的DNS服務器，解析域名的真實IP地址，如202.99.11.120 ，各域名的解析記錄與未加入CDN網(wǎng)絡之前一樣；

④工作在CDN網(wǎng)絡中緩存服務器必須工作在透明方式，對于Squid來說，需要設置以下參數(shù)：

httpd_accel_host virtual ，httpd_accel_port 80 ，httpd_accel_with_proxy on ，httpd_accel_uses_host_header on。

4 實際應用

CDN網(wǎng)絡中最關(guān)鍵的就是全球均衡技術(shù)（GSLB）。圖3示用戶訪問網(wǎng)站，瀏覽器向本地域名服務器請求對該域名解析，本地域名服務器將請求發(fā)到ICP的授權(quán)域名服務器授權(quán)域名服務器通知本地域名服務器，本地域名服務器向GSLB控制器發(fā)出域名解析請求，GSLB根據(jù)預設策略，選擇最佳節(jié)點，并將結(jié)果返回本地域名服務器將對應IP發(fā)給用戶，用戶向最佳節(jié)點發(fā)出請求，節(jié)點中cache響應用戶請求，提供相關(guān)內(nèi)容。

圖3 實際應用框圖

5 結(jié)語

對CDN網(wǎng)絡中的內(nèi)容分發(fā)策略進行了初步的研究，并提出了主要的基于內(nèi)容訪問度的分發(fā)策略思想。策反映了內(nèi)容受歡迎程度的變化程度和趨勢。由于網(wǎng)絡內(nèi)容最終是提供給終端用戶訪問的，內(nèi)容的好壞以及受歡迎程度的高低主要取決于內(nèi)容訪問度的大小。所以在研究決定是否進行內(nèi)容分發(fā)的策略中，基于內(nèi)容訪問度的思想無疑是最合理的也是最貼近實際用戶需求的。

參考文獻

[1] 劉孝國,李太浩.CDN技術(shù)在即時通信系統(tǒng)服務器端設計中的應用[J].實驗室科學,2010,13(02):47-49.

[2] 季尉.CDN和 P2P融合的流媒體內(nèi)容分發(fā)平臺[J].音響技術(shù),2010(02):56-58.

[3] 王蕊,張順頤.基于P2P的Skype與常規(guī)業(yè)務的流量分析和識別[J].通信技術(shù),2007,40(05):42-45.

[4] 于楊.基于 CDN 流媒體視頻點播網(wǎng)絡研究[D].北京郵電大學網(wǎng)絡研究院,2010.