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CDN在流媒體技術中的應用

2007/07/11

　　隨著信息技術的不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)越來越融入我們的生活學習工作中，它作為一種全新的信息流動承載平臺，正在深刻地改變著人們的交流和思維方式。截至2006年底，我國網(wǎng)民人數(shù)達到了1.37億，占中國人口總數(shù)的10.5%，使用xDSL、Cable Modem、專線等寬帶上網(wǎng)的網(wǎng)民達到10400萬人，占網(wǎng)民總數(shù)的75.9%，中國已進入寬帶時代。

　　有了帶寬作為基礎，視頻技術和相關產(chǎn)品呈現(xiàn)出爆炸式增長趨勢。2006年的視頻網(wǎng)站猶如雨后春筍般出現(xiàn)，其互動的豐富媒體內(nèi)容和增值應用吸引了廣大用戶。寬帶多媒體增值業(yè)務充分利用了其高帶寬和交互性的特點，為用戶提供各種有效的增值服務，讓用戶感覺寬帶收費物超所值。

　　流媒體技術及其應用是寬帶多媒體增值業(yè)務中的一個重要組成部分。流媒體技術是一種用戶無需等待全部數(shù)據(jù)下載到本地，就可以開始瀏覽或播放流媒體的技術。針對流媒體隨時間不斷變化的特點．客戶端可采用一邊播放，一邊接收數(shù)據(jù)來解決下載時間問題。也就是說無需完全下載就可以立即播放。客戶端不是一次將所有的數(shù)據(jù)從服務器讀取，而是先在線路中讀取音頻或視頻剪輯的第一部分，在第一部分開始播放的同時，數(shù)據(jù)的其余部分源源不斷的下載，供客戶端播放。

　　流媒體技術廣泛應用于多媒體新聞發(fā)布、視頻直播、網(wǎng)絡廣告、電子商務、視頻點播、遠程教育、遠程醫(yī)療、網(wǎng)絡電臺等，其豐富的內(nèi)容表現(xiàn)形式，賦予寬帶應用更多娛樂性和互動性。為了減小延時和保證觀看質(zhì)量，用戶必須擁有足夠的帶寬資源，而帶寬資源又依賴于其他的控制，如流量控制、擁塞控制等。當網(wǎng)絡資源發(fā)生變化時，系統(tǒng)必須能夠適應這種變化并做出相應的調(diào)整。

　　流媒體類業(yè)務一般是服務器到客戶端或客戶端到客戶端的業(yè)務服務架構，視音頻編解碼是服務器和客戶端的重要功能之一，視音頻編解碼需要耗費大量的服務器/客戶端軟件和硬件資源，目前的服務器或客戶端難以承受如此大的并發(fā)請求，一般只能支持1000以下的并發(fā)流，國內(nèi)僅有VIEWGOOD流媒體服務平臺支持單臺服務器1000并發(fā)流。流媒體業(yè)務如果直接在當前的IP網(wǎng)上運營會產(chǎn)生一系列的問題，如：帶寬和QoS難以保證；廣播型業(yè)務耗費大量的骨干網(wǎng)絡帶寬，并對源點構成極大的壓力等。一旦流媒體業(yè)務用戶量和業(yè)務量加大，就會對現(xiàn)有網(wǎng)絡的流量流向造成很大的沖擊，甚至會使得現(xiàn)有網(wǎng)絡無法保證常規(guī)業(yè)務的運營。

　　這些問題在現(xiàn)有網(wǎng)絡框架下是難以解決的，流媒體技術供應商積極推出的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡（CDN）解決上述問題。

　　CDN的英文全稱是Content Delivery Network，即內(nèi)容發(fā)布網(wǎng)絡。它是一種新型的網(wǎng)絡構建方式，是特別優(yōu)化的網(wǎng)絡覆蓋層。而從廣義上來說，CDN代表了一種基于質(zhì)量與秩序的網(wǎng)絡服務模式。通過對用戶就近性和服務器負載的判斷，CDN確保系統(tǒng)以一種極為高效的方式為用戶提供服務。CDN的核心包括：內(nèi)容路由技術、內(nèi)容分發(fā)技術、內(nèi)容存儲技術、內(nèi)容管理技術。

　　以下以VIEWGOOD的CDN產(chǎn)品為例來闡述。

　　內(nèi)容路由技術

　　CDN負載均衡系統(tǒng)的作用是將用戶的操作請求分派給整個CDN網(wǎng)絡中的最佳節(jié)點。VIEWGOOD產(chǎn)品的CDN技術會根據(jù)多種策略選定最佳節(jié)點，例如距離最近、節(jié)點負載最輕等。負載均衡系統(tǒng)是整個CDN的核心，負載均衡的準確性和效率直接決定了整個CDN的效率和性能。

　　通常負載均衡分為兩個層次：全局負載均衡和本地負載均衡。全局負載均衡主要的目的是在整個網(wǎng)絡范圍內(nèi)將用戶的請求分派到最近的節(jié)點（或者區(qū)域）。本地負載均衡一般作用于一定區(qū)域范圍內(nèi)，目的是在特定的區(qū)域范圍內(nèi)尋找一個最適合的節(jié)點來提供服務。

　　內(nèi)容分發(fā)技術

　　內(nèi)容分發(fā)包含從中心服務器到CDN邊緣服務器分發(fā)的過程。從實現(xiàn)上看，有兩種主流的內(nèi)容分發(fā)技術：主動分發(fā)和被動分發(fā)。

　　主動分發(fā)由內(nèi)容管理系統(tǒng)發(fā)起，將內(nèi)容從中心服務器分發(fā)到各邊緣服務器。主動分發(fā)的內(nèi)容一般是熱點內(nèi)容，這些內(nèi)容通過主動分發(fā)方式預先分發(fā)到邊緣服務器，可以實現(xiàn)有針對的內(nèi)容提供。對于主動分發(fā)需要考慮的主要問題是分發(fā)策略，即在什么時候分發(fā)什么內(nèi)容。VIEWGOOD的內(nèi)容分發(fā)管理方面可以由管理員人工確定，也可以通過智能的方式?jīng)Q定，即智能分發(fā)。它根據(jù)用戶訪問的統(tǒng)計信息，以及預定義的內(nèi)容分發(fā)的規(guī)則，確定內(nèi)容分發(fā)的最佳時機。

　　被動分發(fā)通常由用戶請求來決定。當用戶請求的內(nèi)容在本地的邊緣服務器上不存在時，系統(tǒng)啟動被動分發(fā)從內(nèi)容源或者其他CDN節(jié)點實時獲取內(nèi)容。

　　內(nèi)容存儲技術

　　對于CDN系統(tǒng)而言，需要考慮兩個方面的內(nèi)容存儲問題：內(nèi)容源的存儲和內(nèi)容在邊緣服務器中的存儲。

　　對于內(nèi)容源的存儲，由于內(nèi)容的規(guī)模比較大，而且內(nèi)容的吞吐量較大，因此，通常采用海量存儲架構。

　　邊緣服務器中的存儲包括功能和性能兩個方面：在功能上要對各種內(nèi)容格式的支持、對部分緩存的支持，在性能上包括支持的容量、多文件吞吐率、可靠性、穩(wěn)定性。邊緣服務器存儲的另一個重要因素是存儲的可靠性，目前，存儲系統(tǒng)一般采用了RAID技術進行可靠存儲。

　　內(nèi)容管理技術

　　我們這里說的內(nèi)容管理是指內(nèi)容進入邊緣服務器后的內(nèi)容管理。

　　本地內(nèi)容管理主要針對單個CDN節(jié)點進行。本地內(nèi)容管理的主要目標是提高內(nèi)容服務的效率，提高本地節(jié)點的存儲利用率。通過本地內(nèi)容管理可以有效地實現(xiàn)在CDN節(jié)點內(nèi)容的存儲共享，提高存儲空間的利用率。

　　綜述所述，CDN技術的引入使得服務點更靠近用戶，可以放在省網(wǎng)、本地網(wǎng)，甚至放在小區(qū)里，也可以將大量流媒體內(nèi)容預先分發(fā)到省網(wǎng)、本地網(wǎng)范圍內(nèi)，大大緩解流媒體業(yè)務對骨干網(wǎng)流量流向的沖擊，對流媒體技術的發(fā)展起到推動作用。

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