CDN：瀏覽新途徑
河南省電信規(guī)劃設(shè)計院 馬剛
2004/04/19
1999年，美國司法部網(wǎng)站關(guān)于調(diào)查克林頓丑聞的“斯塔爾報告”被競相點(diǎn)擊，導(dǎo)致網(wǎng)站崩潰。
1999年，美國本土約8%的網(wǎng)站采用CDN服務(wù)，到2003年，這一比例上升至80%，同期內(nèi)只剩下約4%的網(wǎng)站沒有采用CDN服務(wù)的計劃。
截止至2003年9月，CDN服務(wù)節(jié)點(diǎn)已在中國39個主要城市開通運(yùn)行，覆蓋所有省級地區(qū)，實(shí)現(xiàn)了不同地區(qū)用戶訪問量的負(fù)載均衡，提高了用戶上網(wǎng)的訪問效率。
“斯塔爾網(wǎng)站崩潰”事件的最直接結(jié)果，是促使美國麻省理工學(xué)院（MIT）成立專家小組，開發(fā)CDN技術(shù)，以便適應(yīng)新的“二八原則”：既然“20%的互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容被80%的網(wǎng)民瀏覽”，為何不將互聯(lián)網(wǎng)“點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸”部分轉(zhuǎn)化為“點(diǎn)對多點(diǎn)的廣播式傳輸”？
CDN遍地開花
CDN（Content Delivery Network）即內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，是構(gòu)建在現(xiàn)有寬帶IP網(wǎng)絡(luò)之上的一層虛擬網(wǎng)絡(luò)，其基本思想是，依靠放置在各地的緩存或媒體服務(wù)器，通過系統(tǒng)中心平臺的智能負(fù)載均衡、內(nèi)容分發(fā)、調(diào)度等功能模塊，將用戶最感興趣的那部分媒體內(nèi)容部署到最貼近用戶的地方，使得原本無序、低效、不可靠的寬帶IP網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變成高效、可靠的智能網(wǎng)絡(luò)，以滿足用戶對媒體訪問質(zhì)量的更高要求。
簡單來說，構(gòu)建CDN網(wǎng)絡(luò)，可以直接提升互聯(lián)網(wǎng)訪問速度，滿足用戶日益增長的寬帶應(yīng)用需求。
對ICP（Internet Comtent Provider，互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容提供商）而言，采用CDN技術(shù)是最直接有效提升網(wǎng)絡(luò)效能的方式。
從事互聯(lián)網(wǎng)性能評估的Keynote Systems公司的測試結(jié)果表明，諸如Yahoo!、AltaVista等網(wǎng)站，雖然接受訪問量巨大，但在使用CDN服務(wù)之后，其網(wǎng)站性能，尤其是對用戶的響應(yīng)速度，仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他網(wǎng)站。
網(wǎng)站生存的重要依靠之一就是點(diǎn)擊率，而對用戶的響應(yīng)速度快慢將直接影響點(diǎn)擊率的高低，一個完善的CDN網(wǎng)絡(luò)，為ICP收益所起的作用相當(dāng)明顯。
據(jù)HTRC公司（美國）調(diào)查報告顯示， CDN在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用中均有不俗表現(xiàn)。2001年的“9·11事件”中，美國最大門戶網(wǎng)站之一——msnbc.com每天訪問量達(dá)到1270萬頁，為日常訪問量的4倍多，其中90%以上的訪問量都由CDN分擔(dān)，其中還包括3000萬分鐘、1300萬個網(wǎng)絡(luò)視頻錄像的播放。
在中國，包括北京藍(lán)汛通信技術(shù)有限公司在內(nèi)的諸多公司也早就開展CDN業(yè)務(wù)。截止至2003年9月，CDN服務(wù)節(jié)點(diǎn)已在中國39個主要城市開通運(yùn)行，覆蓋所有省級地區(qū)，實(shí)現(xiàn)了不同地區(qū)用戶訪問量的負(fù)載均衡，提高了用戶上網(wǎng)的訪問效率。
與美國大型CDN網(wǎng)絡(luò)相比，國內(nèi)的CDN網(wǎng)絡(luò)雖然規(guī)模尚小，但在營運(yùn)模式和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方面所作的嘗試，無疑為CDN的進(jìn)一步應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。
ISP搭建CDN，目的在于筑巢引鳳，吸引各ICP將其信息資源分布在其CDN網(wǎng)絡(luò)上。CDN由此成為可以從ICP處直接獲取經(jīng)濟(jì)效益的項目，但其潛在效益更為遠(yuǎn)大。CDN的建成，將使ISP利用寬帶IP網(wǎng)絡(luò)為用戶提供更快的訪問速度，更為豐富的信息資源，并由此吸引大批潛在用戶加入到享受寬帶應(yīng)用服務(wù)的行列中來，給ICP自身帶來收益。
對ISP、ICP、用戶三者而言，構(gòu)建一個開放的、可運(yùn)營、可管理、有QoS保障的電信級CDN平臺，可以形成一種多贏局面。
CDN的實(shí)現(xiàn)策略
為了將媒體內(nèi)容推送到最貼近用戶的地方，需要部署大量CDN節(jié)點(diǎn)設(shè)備，這些設(shè)備可以是緩存（Cache）設(shè)備，也可以是PC服務(wù)器。將媒體內(nèi)容簡單地推送到用戶側(cè)的邊緣節(jié)點(diǎn)，并非CDN存在的本意，CDN要做的，是將用戶最感興趣的內(nèi)容推送出去，以節(jié)省邊緣節(jié)點(diǎn)的磁盤空間。
同時，為了保證用戶的流暢訪問，CDN還要制定一系列機(jī)制，將用戶定向到訪問速度最快的節(jié)點(diǎn)，這就需要用到重新定向技術(shù)和負(fù)載均衡技術(shù)。
盡管通過建設(shè)鏡像站點(diǎn)，也可以將網(wǎng)站內(nèi)容分發(fā)到用戶側(cè)，但與CDN相比，效果顯然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及。
CDN的實(shí)現(xiàn)需要依賴多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持，其中內(nèi)容分發(fā)調(diào)度技術(shù)、負(fù)載均衡技術(shù)更為重要一些。
內(nèi)容分發(fā)調(diào)度 系統(tǒng)可對ICP推送的內(nèi)容進(jìn)行審查、發(fā)布、修改、刪除和刷新，可智能地向各邊緣CDN節(jié)點(diǎn)推送內(nèi)容，也可以智能地從ICP處獲取內(nèi)容，即“Push和Pull”方式。系統(tǒng)能夠?qū)崟r了解內(nèi)容在CDN中各節(jié)點(diǎn)的分布情況，并據(jù)此進(jìn)行內(nèi)容調(diào)度訪問。
CDN系統(tǒng)可向系統(tǒng)管理員和ICP提供內(nèi)容自動發(fā)布和手工分發(fā)功能。其中手工分發(fā)是管理員根據(jù)預(yù)定策略向CDN節(jié)點(diǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，而自動分發(fā)則是當(dāng)管理員的分發(fā)策略條件滿足時由系統(tǒng)自動啟動分發(fā)任務(wù)。
負(fù)載均衡 簡而言之，負(fù)載均衡技術(shù)所要實(shí)現(xiàn)的，就是把網(wǎng)絡(luò)負(fù)載盡量均勻分配到幾個能完成相同任務(wù)的服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行和處理，由此避免部分網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)過載、而另一部分節(jié)點(diǎn)空閑的狀況，以改善網(wǎng)絡(luò)性能、提高處理效率。
CDN中的負(fù)載均衡包含了本地負(fù)載均衡（SLB）和全局負(fù)載均衡(GSLB)兩種狀況。
本地負(fù)載均衡控制器SLB（Server Load Balancer）的作用是在不同的邊緣服務(wù)器之間實(shí)現(xiàn)流量的合理分配。另外，SLB控制器還能夠增強(qiáng)每個節(jié)點(diǎn)服務(wù)的可用性，對Internet用戶而言只具有一個可見IP地址，即VIP(Virtual IP)，這樣即使任何一個邊緣服務(wù)器出現(xiàn)故障，SLB服務(wù)器都能及時發(fā)現(xiàn)并將流量指向其他服務(wù)器，進(jìn)一步增強(qiáng)了CDN網(wǎng)絡(luò)的可用性。
GSLB（Global Server Load Balance）是CDN系統(tǒng)整體的一種用戶訪問重定向策略。當(dāng)用戶訪問時，系統(tǒng)平臺根據(jù)各節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，自動為用戶選擇最優(yōu)服務(wù)節(jié)點(diǎn)，它與SLB的區(qū)別就在于SLB存在于節(jié)點(diǎn)間，GSLB存在于節(jié)點(diǎn)內(nèi)部。GSLB控制器能夠直接或間接取得分布在各地的CDN節(jié)點(diǎn)中邊緣服務(wù)器的工作狀態(tài)和性能情況，并判斷用戶來源，以保證用戶能被有效地分配到離其‘邏輯上’最近最健康的節(jié)點(diǎn)上。
負(fù)載均衡方式目前主要有基于軟件方式實(shí)現(xiàn)和基于四層交換機(jī)（L4）的負(fù)載均衡兩種方式。
在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，用戶上網(wǎng)后都會被分配給個別DNS服務(wù)器作為Local DNS服務(wù)器，用戶訪問網(wǎng)站的基本流程如圖所示。
邊緣作用“不邊緣”
邊緣節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)提供內(nèi)容在邊緣層的緩存和面向用戶提供內(nèi)容訪問業(yè)務(wù)，能在內(nèi)容分發(fā)管理系統(tǒng)的統(tǒng)一控制下存儲ICP指定內(nèi)容、根據(jù)本節(jié)點(diǎn)用戶訪問情況自動向內(nèi)容分發(fā)管理系統(tǒng)發(fā)出下拉內(nèi)容請求，并能自主下拉內(nèi)容。同時，邊緣節(jié)點(diǎn)也支持詳細(xì)的日志、報表功能。
CDN邊緣節(jié)點(diǎn)能為終端用戶提供流媒體訪問服務(wù)，其主要功能有接受、執(zhí)行內(nèi)容管理平臺發(fā)布的內(nèi)容分發(fā)命令；處理用戶的HTTP請求；接收并處理來自寬帶應(yīng)用計費(fèi)系統(tǒng)的內(nèi)容認(rèn)證、授權(quán)、用戶下線等信息，最后發(fā)送響應(yīng)信息；具備集中監(jiān)控、配置管理、性能管理、自動優(yōu)化、日志及安全管理、告警管理、消息跟蹤、業(yè)務(wù)統(tǒng)計報表等功能；支持各種用戶類型的接入，包括LAN用戶、XDSL用戶等，并且對用戶完全透明，無需在終端做任何設(shè)置。
利從何出？
在CDN系統(tǒng)的運(yùn)營上，ISP可以采用網(wǎng)絡(luò)資源出租模式，也可以采用自行運(yùn)營模式，結(jié)合現(xiàn)有計費(fèi)系統(tǒng)，構(gòu)建一套完整、能持續(xù)贏利的流媒體平臺。
用戶收費(fèi) 可以通過ISP統(tǒng)一計費(fèi)平臺使用ADSL賬戶付費(fèi)；也可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求，進(jìn)行類似的儲值卡、點(diǎn)卡、月卡等的發(fā)行，以滿足非ADSL用戶對流媒體業(yè)務(wù)的消費(fèi)需求。
ICP合作 可以按照ISP運(yùn)營思路，廣泛并有選擇性地與內(nèi)容豐富的ICP結(jié)成聯(lián)盟。通過發(fā)展流媒體用戶，對ICP代計費(fèi)和代收費(fèi)，并與ICP分成和讓利，使專注于內(nèi)容建設(shè)，提供更加有吸引力的內(nèi)容，共同促進(jìn)流媒體價值鏈的繁榮，同時還可以原始計費(fèi)數(shù)據(jù)供各ICP對賬之用。
利潤分成 對于用戶消費(fèi)的點(diǎn)播和直播等業(yè)務(wù)，可以采用一點(diǎn)比例的分成策略，根據(jù)市場情況以及用戶消費(fèi)情況，進(jìn)行適時調(diào)節(jié)。
廣告收益 除對寬帶用戶進(jìn)行收費(fèi)外，還可以對廣告商根據(jù)其廣告內(nèi)容的觀看情況進(jìn)行收費(fèi)，創(chuàng)造另一收入來源。
業(yè)務(wù)發(fā)展 流媒體業(yè)務(wù)的良好運(yùn)營和發(fā)展需要ICP和ISP的共同促成，hiChannel的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)表明，節(jié)目的更新頻率和新穎程度直接影響到業(yè)務(wù)收入的增長速度，所以建議在ICP選擇方面，選擇有高質(zhì)量節(jié)目內(nèi)容的ICP加盟業(yè)務(wù)合作，更有利于業(yè)務(wù)的快速發(fā)展。我們了解到，在上海熱線2的CDN建設(shè)中有一個運(yùn)營模式值得借鑒。上海熱線2通過電視臺拍攝一系列的法制、刑偵短片，深得廣大用戶的喜愛，取得了極大得經(jīng)濟(jì)效益。另外我們可以從信息源著手考慮，目前全球中文站點(diǎn)只占所有站點(diǎn)總數(shù)的5％，受語言限制，國內(nèi)的絕大多數(shù)寬帶用戶沒有興趣訪問非中文站點(diǎn)，ISP可以充當(dāng)媒介，翻譯整理一些國外足球、新聞、科學(xué)、教育等方面的站點(diǎn)，吸引廣大用戶。
平臺維護(hù) 建議組建一支經(jīng)過培訓(xùn)之后，能夠維護(hù)整套系統(tǒng)的維護(hù)專家小組，對系統(tǒng)運(yùn)營中出現(xiàn)的各種業(yè)務(wù)需要予以及時滿足，并能夠?qū)ο到y(tǒng)的相關(guān)故障進(jìn)行及時處理。
1. 用戶在自己的瀏覽器中輸入要訪問的網(wǎng)站的域名。
2. 瀏覽器向本地DNS請求對該域名的解析。
3. 本地DNS將逐級向上請求域名解析，最終將請求發(fā)到網(wǎng)站的授權(quán)DNS（authoritative DNS server）。
4. 授權(quán)DNS將服務(wù)器的地址（IP地址）作為解析結(jié)果（A記錄）送給本地DNS。
5. 本地DNS再將解析結(jié)果返還給用戶，同時將該域名的解析結(jié)果保存內(nèi)存中，并直接響應(yīng)下一個用戶的解析請求。直到相應(yīng)的TTL（生存周期）過期，才再向網(wǎng)站的授權(quán)DNS請求解析。
6.用戶得到IP地址后，就可以直接對網(wǎng)站的服務(wù)器進(jìn)行訪問。
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