CDN技術在河北干部網絡培訓平臺中的應用研究

孫壯橋

(河北廣播電視大學，河北 石家莊 050071)

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CDN技術在河北干部網絡培訓平臺中的應用研究

孫壯橋

(河北廣播電視大學，河北 石家莊 050071)

河北干部網絡培訓平臺要支持分布于河北省各地市的20萬名注冊學員進行在線學習。采用CDN技術，將中心節點服務器中的內容分發至分布式部署的服務節點，根據網絡流量和各節點的連接、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自動指向到全局最優的服務節點，提高網絡資源利用率，從技術上解決網絡帶寬有限、用戶訪問量大造成的網絡延遲問題，提升服務能力。

CDN技術；培訓平臺；負載均衡；節點

一、引言

1.CDN

CDN的全稱是Content Delivery Network，即內容分發網絡。原理是將中心節點服務器中的內容分發至分布式部署的服務節點中，根據網絡流量和各節點的連接、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自動指向到全局最優的服務節點，由該節點就近為用戶提供服務，提高用戶訪問網站的響應速度。[1]

2.河北干部網絡培訓平臺

中共中央頒布的《2010-2020年干部教育培訓改革綱要》中指出，加快建設干部教育培訓網絡平臺。適應現代信息技術迅猛發展的新形勢，加強網絡培訓基礎設施建設，規范干部網絡培訓管理，更好地滿足干部多樣化的學習需求。習近平同志在全國干部教育培訓工作會議上多次部署了開展干部在線學習和網上培訓工作，以適應現代培訓發展的新趨勢，并有效解決工學矛盾之重任。“干部網上學習”以其獨特的優勢，有望成為創新干部培訓模式、推進十八大提出的“完善終身教育體系，建設學習型社會”和“學習型組織”的重要渠道。[2]河北干部網絡培訓平臺(以下簡稱：培訓平臺)以現代信息技術為手段，以互聯網為支撐，面向全省20多萬公務員和參照公務員法管理的工作人員，以及省管企業、省屬高校中層以上干部，著力建立兼容、開放、共享、規范的干部網絡在線培訓體系。

根據估算，培訓平臺高峰時期在線瀏覽視頻資源人數要達到2-3萬人，分布于河北省十一個地市。采用CDN技術，將內容從單一中心節點分發至節點服務器，能夠減少中心系統壓力，緩解流量對網絡的沖擊，提升服務能力。

二、河北干部網絡培訓平臺部署現狀分析

1.全國干部網絡培訓平臺部署現狀

目前，全國大多數省市已經構建了干部網絡培訓平臺，部署方式也各不相同，主要有以下幾種形式。

(1)按功能模塊部署服務器，每臺服務器負載一個或多個模塊，負載較重時，增設服務器分離各模塊。但當一個模塊負載過大時，通過更換高性能服務器來提升性能，沒有做到一個功能模塊的多臺服務器負載均衡功能。

(2)現有平臺不能實現多方位的集群或分布式部署，部分服務能夠多服務器負載調節。現狀是不易大面積擴展，如果規模小，運行沒有問題。

(3)智能DNS(域名解析)開發不夠完善，只能根據學員所在地市在平臺上手動劃撥到各地市，也就是靜態指向，沒有做到智能解析，自動指向。

2.當前河北干部網絡培訓平臺部署方式

培訓平臺采用不同網絡接入商的雙條鏈路出口，設備全部采用雙機熱備。通過鏈路負載均衡設備和服務器負載均衡設備對雙鏈路和WEB、流媒體服務器進行動態負載均衡調節，保證網絡流量和硬件的動態平衡，為全省干部提供服務。

三、CDN系統設計

采用CDN技術進行系統設計，將硬件采用分布式的部署方式：一個主站點，部署在中心系統，采用三層部署，即Web應用服務器、數據庫服務器及流媒體服務器，各應用根據需求采用多臺服務器使用負載均衡技術或集群模式部署。分中心節點根據用戶需求，可先選擇2-3個試點地市，逐步擴展到其他地市，多級節點。分節點根據需求分布式部署視頻、期刊等服務資源。

四、CDN技術在河北干部網絡培訓中的應用

利用CDN及相關內容管理技術，培訓平臺可以把內容從中心節點服務器有效地分發到分節點服務器，在干部網絡培訓平臺中通過邊緣服務技術來實現最終用戶的資源點播服務。提高了網絡資源利用率，從技術上解決了節點分布不均勻、網絡帶寬有限、用戶訪問量大造成的網絡延遲的問題。

1.CDN技術在河北干部網絡培訓中的實現

(1)利用智能DNS實現就近訪問。智能DNS調度器主要實現全局負載均衡及客戶端的就近訪問。通過分布式內容分發網絡，用戶通過傳統DNS別名方式把域名的解析權交給智能DNS調度器。智能DNS調度器通過自有協議與各個節點服務器交互，獲得各個節點服務能力及網絡狀況等信息。當有用戶請求解析時，智能DNS的決策模塊根據服務狀況、網絡狀況等相關信息，判定用戶到各個節點服務器的訪問效果，然后選定最優的節點作為解析的結果返回給用戶，由該節點響應用戶的請求。[3]通過減少解析記錄的緩存時間，可以提高決策模塊對用戶訪問控制的靈敏度。

(2)實現用戶就近訪問資源服務。學員用戶分布在教育、網通、電信等不同網絡，該系統能夠使用戶訪問最近的邊緣服務器(節點多媒體服務器)，利用定向技術確定最接近用戶的最佳CDN節點，同時將用戶的請求指向該節點。當用戶的請求到達指定節點時，CDN節點的服務器負責將用戶請求的內容提供給用戶。

(3)根據帶寬與服務器負載狀態，實現全網負載均衡。利用全局負載均衡功能通過將相同服務內容部署在處于多個分節點的流媒體服務器上，實現帶寬、服務器更高的可用性、性能以及更加經濟和無懈可擊的安全性，以便在全網范圍內的學員獲得更快的響應時間。[4]利用P2P加速分發技術，使得每個分節點的資源互相共享，加快了分發速度，節省了中心節點的壓力。

(4)當中心節點有資源更新時，內容快速向分節點分發功能。當中心節點有數據更新時，系統采用P2P技術能夠快速的將內容同步到各分節點。[5]為每個文件指定啟動分發時間，或者智能分發。由于白天訪問用戶通常比較多，如果這些時間進行分發，則會影響服務器的服務質量。選擇一個訪問用戶很少的時候進行分發；或實現智能分發，當服務器的訪問量少時，分節點服務器可以主動向中心節點服務器請求分發任務。

(5)分節點在存儲資源的同時，對部分內容進行節點緩存。對于視頻及課件文件，由于其更新慢，數量相對較少，占用磁盤空間少，采用全份拷貝方式存儲到分節點服務器上。緩存部分內容，采用PUSH和PULL兩種方式緩存中心節點的數據。如期刊數據容量大，更新頻繁，采用部分內容緩存的方式。將最新的期刊緩存下來，將訪問量最少的內容淘汰掉，當緩存數據滿時，采用最近最少使用等多種淘汰算法淘汰數據，對于冷、熱門數據實現合理推送和下放。[6]

(6)構建運維管理系統，對河北干部遠程培訓系統進行監控和管理 運維管理系統對整個河北干部遠程培訓系統進行設置和管理，管理員可以管理分布在各地的分節點服務器，配置、管理每臺節點服務器，監控各種服務的運行狀況及節點服務器的資源使用情況，包括CPU、內存、硬盤、帶寬等。

2.河北干部網絡培訓平臺內容分發管理

(1)Web內容分發。Web 服務器的內容主要是代碼，圖片等，文件小而多，代碼更改頻繁，文件替換、增刪頻繁。在中心節點的Web服務器上部署分發服務器程序，在每個分支節點的Web服務器上部署分發客戶端程序。配置好Web內容路徑，客戶端檢測本地文件夾與服務器端文件夾有不同時，便將服務器端的內容同步下來。同步完成后將通知分發服務器程序。

(2)課件分發。在中心節點的課件服務器上部署分發服務器程序，在每個分支節點的課件服務器上部署分發客戶端程序。課件上傳前壓縮成包，分發程序采用P2P方式將壓縮包傳輸到各個分節點上，然后再解壓縮。分發完成后將通知分發服務器程序。

(3)流媒體分發。流媒體內容主要是視頻文件，由于其更新慢，數量相對較少，占用磁盤空間少，故采用全份拷貝方式存儲到分節點服務器上。在中心節點的流媒體服務器上部署分發服務器程序，在每個分節點的流媒體服務器上部署分發客戶端程序。分發程序采用P2P方式將視頻文件傳輸到各個分節點上。分發完成后將通知分發服務器程序。

(4)期刊內容分發。由于期刊內容每月更新，并且每個期刊都占用較大的磁盤空間，日積月累，必須不斷地擴充磁盤容量才能滿足所有期刊的存儲。其實，在這些期刊中，只有當月或最近幾個月的才是熱點期刊，比較老的期刊幾乎很少甚至沒人訪問。因此，根據期刊的具體情況，將期刊分成熱門與冷門兩類。最新發布的期刊當作熱門，很少訪問與沒人訪問的期刊當作冷門。熱門的期刊采用推(PUSH)方式從中心節點主動推送全份到邊緣節點。冷門的期刊可以根據磁盤空間的大小，進行適當的淘汰；如果這些被淘汰掉的期刊再次被訪問到，則緩存服務器可以采用拉(PULL)方式即時從中心節點將其拉下來，并對訪問用戶及時提供服務。

五、結語

培訓平臺在構建分布式硬件網絡架構的基礎上，完善軟件平臺和課程資源，完善的多級別管理體系，實現一個高質量、大容量、系統化的學習平臺和資源共享、自成體系、獨立運作的學習管理平臺，使干部在線學習逐漸成為我省干部教育培訓工作的一個有機組成部分和推進大規模培訓干部工作的一個重要手段。

[1]陳明基，黃鳳娟.一種內容分發網絡的設計與實現[J].計算機與現代化,2016(7):87-90.

[2]王曉紅.Web2.0時代干部網上學習發展策略及保障體系[J].開放教育研究，2013(1):38-43.

[3]王瓊,楊冬,高德云.兼容DNS的一體化網絡資源解析系統[J].計算機技術與發展，2013(1):1-4.

[4]高理峰.基于CDN技術的黨員遠程教育系統設計與研究[D].北京：北京郵電大學，2011.

[5]馬軍,鄭燴,殷保群.基于CDN和P2P的分布式網絡存儲系統[J].計算機應用與軟件，2012(2):50-52.

[6]王必堯,王勁林,吳剛,劉學.一種應用于分布式緩存系統中的緩存部署算法[J].小型微型計算機系統，2012(8):1645-1649.

Research on the Application of CDN Technology on Hebei Network Cadre Training Platform

SUN Zhuangqiao

(Hebei Radio & TV University, Shijiazhuang, Hebei 050071, China)

Hebei Network Cadre Training Platform is designed to provide online learning support for 200,000 cadre trainees of Hebei province. CDN technology delivers the content of center node servicers to the distributed servicers. According to comprehensive information including network flow, connection of nodes, load, distance from users and response time, CDN technology sends users’ request to the most appropriate node. As a result, using network resources becomes more efficient, technological problems such as limits of broadband, slow speed caused by massive visits are solved, and network service is improved.

CDN technology; training platform; load balance; node

2016-08-02

2015年河北省高等學校科學技術研究項目課題《基于CDN技術在干部遠程培訓系統建設中的研究與實現》(QN2015107)

孫壯橋(1980-)，男，河北邯鄲人，工程碩士，副教授，主要從事遠程教育信息化建設研究。

G434

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1008-469X(2016)05-0031-03