內容分發網絡技術及其應用分析

曹杰

摘要：內容分發網絡通過在網絡邊緣與核心交換區域部署代理服務器，實現對于網絡訪問延遲的有效降低。對于代理服務器的部署問題，我們可以通過優化服務器設置的方式來實現，提出了基于節點的分發網絡技術模型，保障服務器運行狀態的正常，同時協調好網絡性能的相關內容。

關鍵詞：內容分發網絡;代理服務器;技術應用

中圖分類號：TP393.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）10-0089-02

0 引言

傳統的互聯網應用當中，網絡流量顯然沒有現代的大規模，在網絡服務上也偏向于簡單的服務模式。當時的互聯網服務主要采用的也是C/S模式。但目前流量需求不斷提升的前提下，大量用戶從服務器端申請服務，造成服務質量下降問題，我們通過網絡流量的分析，也應該控制一些重復冗余的內容，保障網絡的傳輸效率。

1 內容分發網絡技術的相關研究

內容分發網絡基于互聯網上層的架構所進行的動態調整，其技術優勢在于可以改善互聯網的網絡服務性能。例如一個內容分發網絡對于服務器的協調部署能力比較突出，即便是在不同的地理區域上同樣使用。整體來看，這些存儲服務實現了服務器的全管轄，如果用戶此時訪問服務器，則動態信息、用戶需求、策略調整等工作都可以有序展開，網絡的高負載現象必然得到優化和控制。

一個典型的內容分發網絡工作流程中，定位服務器受到請求后按照現階段的內容路由策略來把所請求的內容傳輸至用戶，數據分發層將內容提供商的資源進一步地推向距離用戶更近的區域當中，源服務器的負載壓力得到控制，全局負載服務負責對網絡日志進行分析，包括網絡性能的優化，其技術研究的核心也圍繞幾個不同方面展開。

1.1 網絡部署模式

網絡部署模式的主要特征體現在兩個方面。一是通過多個網絡服務商與多個節點的設置來降低網絡傳輸出現的延遲現象，而另一方面則是基于大規模的數據部署內容來控制用戶的訪問延遲（其主要技術優勢在于帶寬優勢和處理能力兩個方面）。不過對于管理者來說，因此而產生的結果就是服務質量提出更高的要求，包括對于服務器數據的維護和管控。

1.2 內容路由

內容分發網絡的策略調整與內容分發網絡性能之間存在著密切聯系，他們共同組成了互聯網架構的有關策略，在通過一定的路由算法重新定向至內容代理服務器之后，通過給定的資源來實現內容的快速分發。此時這一部分的工作可以進行劃分，一部分是資源路由算法，通過監測網絡的各項性能與服務器壓力，來選擇最佳的內容代理服務器進行響應;另一部分則是請求轉發機制，按照不同的策略對服務器請求進行轉發，節點選擇服務器按照監測結果反饋信息來調整算法和資源定位的策略。

1.3 內容管理

內容管理作為一項基礎性保障工作，不僅包含對于既有內容的緩存控制和內容管控，還包括對于數據特性的處理分析。無論數據屬于可緩存還是不可緩存的狀態，內容和數據之間的協調溝通都可以通過分發網絡來實現，即緩存管理負責的是數據與代理服務器數據傳輸過程的優化，是充分考慮到數據特性而采取的一種控制手段。

2 代理服務器設置方法

2.1 代理服務器放置

在內容分發網絡的研究內容中，代理服務器的設置方法成為了主要的研究點，對著一方面的內容管理可以確定代理服務器的具體位置，在網絡中的部署成本可以實現優化，進一步確保用戶內容請求的服務質量。除此之外還包括網絡層面的資源分配問題。這項工作具體來看就是通過選擇代理服務器的部署位置，來最大程度地輻射到網絡中的所有用戶，降低整個網絡的傳輸延遲，讓用戶對內容的請求在最短時間內得到響應，以此為基礎提供相關的服務。所以，一定數量的高性能服務器會共同組成服務器集群，服務器的部署策略都會針對面向數據中心的大型服務器集群設置。所以，為了降低計算過程的難度，可以借助啟發式算法來分析問題，建立混合整數線性模型。

2.2 網絡資源分配的線性規劃模型

我們基于多路徑傳輸的原理構建了代理服務器的放置同時能夠將其匹配與源服務器接近的計算和處理能力，無論是代理服務器還是源服務器都能夠對用戶訪問實現有效控制。這一部分的工作同樣是通過線性規劃模型的技術優勢來得以實現。

從模型特征來看，網絡中的源服務器節點位置已經由內容服務提供商來決定并配置，在分析服務器本身的計算要求和路由結果后，就應考慮到源節點與目的節點間不可避免的傳輸延遲現象。不過為了確保延遲能控制在合理水平，每條路由的限制工作就顯得至關重要。

2.3 網絡資源分配

線性規劃模型可以改善復雜網絡狀態下的計算工作質量，以此為基礎所開展的模型構建過程中可以模擬一些傳輸場景中的現實情況，來減少實際工作中的各類問題。對于我們已經提出的內容分發網絡中的代理服務器設置方法，在每一個代理服務器位置的確定過程中都可以對其中的一臺代理服務器進行放置，在符合條件的所有服務器節點中選擇最短的節點來確定最終放置位置，后續的服務器都可以以相對較短的傳輸鏈路來保障為用戶節點提供的內容質量，在用戶區域內實現了代理服務器的合理設置，保證內容分發網絡的工作效率。

2.4 性能評估

代理服務器有著不同的設置方案，其網絡性能的對比和研究也應該圍繞一些其它層面的需求來作出調整，如服務器的信息處理水平、平均網絡延遲等。內容分發網絡中的研究將內容也引入了多路徑傳輸等方面的內容，我們可以得到網絡中的服務器負載情況并盡量將其維持至均衡狀態。網絡中的用戶內容訪問數量增加，網絡的平均時延必然有所提升，最短路由上的鏈路資源會在短時間內被消耗，業務會通過另一條路徑傳輸，增加平均傳輸時延。因而，啟發式算法的復雜程度也可以融入其中，對于隨機產生的內容請求，分別統計不同節點處的用戶請求此處，記錄每次的流量需求，最終得到每個用戶節點內的用戶需求有哪些。優化服務器選擇之后，展開路由和鏈路資源的分配。在完成網絡中的所有業務請求后，也可以通過計算網絡的平均傳輸時延，借助仿真方法來比較結果的準確性。

2.5 服務器緩存模式

對于本地服務器緩存策略的提出，可以從兩個角度進行分析，一是基于最靠近用戶的服務器選擇;二是如何將不同內容進行網絡不同區域的分布。大多數的用戶都希望在更短的時間內獲取服務內容和響應，其所感興趣的內容也應該在很短的數據范圍內獲得。這樣一來網絡可以整體維持一個相對較小的傳輸時延，并且讓網絡中分布的內容都具有功能性。對此我們可以提出整數線性規劃模型，并提出高效的啟發式算法，一方面減少運算復雜程度，另一方面來獲取與線性規劃模型來接近的結果。

3 結語

互聯網流量的提升是未來社會必然的發展趨勢。現階段的內容分發網絡技術已經相對成熟，也改變了早期的互聯網架構。未來的技術研究中，還會更加有效地利用端與端的帶寬資源來增強網絡服務方面的質量與信息傳輸能力，降低平均時延，建立與其相關的安全傳輸標準、運營模式要求，保障安全性。

參考文獻

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