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CDN在流媒體技術(shù)中的應用

2007/07/11

　　隨著(zhù)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)越來(lái)越融入我們的生活學(xué)習工作中，它作為一種全新的信息流動(dòng)承載平臺，正在深刻地改變著(zhù)人們的交流和思維方式。截至2006年底，我國網(wǎng)民人數達到了1.37億，占中國人口總數的10.5%，使用xDSL、Cable Modem、專(zhuān)線(xiàn)等寬帶上網(wǎng)的網(wǎng)民達到10400萬(wàn)人，占網(wǎng)民總數的75.9%，中國已進(jìn)入寬帶時(shí)代。

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

　　流媒體技術(shù)及其應用是寬帶多媒體增值業(yè)務(wù)中的一個(gè)重要組成部分。流媒體技術(shù)是一種用戶(hù)無(wú)需等待全部數據下載到本地，就可以開(kāi)始瀏覽或播放流媒體的技術(shù)。針對流媒體隨時(shí)間不斷變化的特點(diǎn)．客戶(hù)端可采用一邊播放，一邊接收數據來(lái)解決下載時(shí)間問(wèn)題。也就是說(shuō)無(wú)需完全下載就可以立即播放。客戶(hù)端不是一次將所有的數據從服務(wù)器讀取，而是先在線(xiàn)路中讀取音頻或視頻剪輯的第一部分，在第一部分開(kāi)始播放的同時(shí)，數據的其余部分源源不斷的下載，供客戶(hù)端播放。

　　流媒體技術(shù)廣泛應用于多媒體新聞發(fā)布、視頻直播、網(wǎng)絡(luò )廣告、電子商務(wù)、視頻點(diǎn)播、遠程教育、遠程醫療、網(wǎng)絡(luò )電臺等，其豐富的內容表現形式，賦予寬帶應用更多娛樂(lè )性和互動(dòng)性。為了減小延時(shí)和保證觀(guān)看質(zhì)量，用戶(hù)必須擁有足夠的帶寬資源，而帶寬資源又依賴(lài)于其他的控制，如流量控制、擁塞控制等。當網(wǎng)絡(luò )資源發(fā)生變化時(shí)，系統必須能夠適應這種變化并做出相應的調整。

　　流媒體類(lèi)業(yè)務(wù)一般是服務(wù)器到客戶(hù)端或客戶(hù)端到客戶(hù)端的業(yè)務(wù)服務(wù)架構，視音頻編解碼是服務(wù)器和客戶(hù)端的重要功能之一，視音頻編解碼需要耗費大量的服務(wù)器/客戶(hù)端軟件和硬件資源，目前的服務(wù)器或客戶(hù)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，國內僅有VIEWGOOD流媒體服務(wù)平臺支持單臺服務(wù)器1000并發(fā)流。流媒體業(yè)務(wù)如果直接在當前的IP網(wǎng)上運營(yíng)會(huì )產(chǎn)生一系列的問(wèn)題，如：帶寬和QoS難以保證；廣播型業(yè)務(wù)耗費大量的骨干網(wǎng)絡(luò )帶寬，并對源點(diǎn)構成極大的壓力等。一旦流媒體業(yè)務(wù)用戶(hù)量和業(yè)務(wù)量加大，就會(huì )對現有網(wǎng)絡(luò )的流量流向造成很大的沖擊，甚至會(huì )使得現有網(wǎng)絡(luò )無(wú)法保證常規業(yè)務(wù)的運營(yíng)。

　　這些問(wèn)題在現有網(wǎng)絡(luò )框架下是難以解決的，流媒體技術(shù)供應商積極推出的內容分發(fā)網(wǎng)絡(luò )（CDN）解決上述問(wèn)題。

　　CDN的英文全稱(chēng)是Content Delivery Network，即內容發(fā)布網(wǎng)絡(luò )。它是一種新型的網(wǎng)絡(luò )構建方式，是特別優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò )覆蓋層。而從廣義上來(lái)說(shuō)，CDN代表了一種基于質(zhì)量與秩序的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)模式。通過(guò)對用戶(hù)就近性和服務(wù)器負載的判斷，CDN確保系統以一種極為高效的方式為用戶(hù)提供服務(wù)。CDN的核心包括：內容路由技術(shù)、內容分發(fā)技術(shù)、內容存儲技術(shù)、內容管理技術(shù)。

　　以下以VIEWGOOD的CDN產(chǎn)品為例來(lái)闡述。

　　內容路由技術(shù)

　　CDN負載均衡系統的作用是將用戶(hù)的操作請求分派給整個(gè)CDN網(wǎng)絡(luò )中的最佳節點(diǎn)。VIEWGOOD產(chǎn)品的CDN技術(shù)會(huì )根據多種策略選定最佳節點(diǎn)，例如距離最近、節點(diǎn)負載最輕等。負載均衡系統是整個(gè)CDN的核心，負載均衡的準確性和效率直接決定了整個(gè)CDN的效率和性能。

　　通常負載均衡分為兩個(gè)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(gè)網(wǎng)絡(luò )范圍內將用戶(hù)的請求分派到最近的節點(diǎn)（或者區域）。本地負載均衡一般作用于一定區域范圍內，目的是在特定的區域范圍內尋找一個(gè)最適合的節點(diǎn)來(lái)提供服務(wù)。

　　內容分發(fā)技術(shù)

　　內容分發(fā)包含從中心服務(wù)器到CDN邊緣服務(wù)器分發(fā)的過(guò)程。從實(shí)現上看，有兩種主流的內容分發(fā)技術(shù)：主動(dòng)分發(fā)和被動(dòng)分發(fā)。

　　主動(dòng)分發(fā)由內容管理系統發(fā)起，將內容從中心服務(wù)器分發(fā)到各邊緣服務(wù)器。主動(dòng)分發(fā)的內容一般是熱點(diǎn)內容，這些內容通過(guò)主動(dòng)分發(fā)方式預先分發(fā)到邊緣服務(wù)器，可以實(shí)現有針對的內容提供。對于主動(dòng)分發(fā)需要考慮的主要問(wèn)題是分發(fā)策略，即在什么時(shí)候分發(fā)什么內容。VIEWGOOD的內容分發(fā)管理方面可以由管理員人工確定，也可以通過(guò)智能的方式?jīng)Q定，即智能分發(fā)。它根據用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)的統計信息，以及預定義的內容分發(fā)的規則，確定內容分發(fā)的最佳時(shí)機。

　　被動(dòng)分發(fā)通常由用戶(hù)請求來(lái)決定。當用戶(hù)請求的內容在本地的邊緣服務(wù)器上不存在時(shí)，系統啟動(dòng)被動(dòng)分發(fā)從內容源或者其他CDN節點(diǎn)實(shí)時(shí)獲取內容。

　　內容存儲技術(shù)

　　對于CDN系統而言，需要考慮兩個(gè)方面的內容存儲問(wèn)題：內容源的存儲和內容在邊緣服務(wù)器中的存儲。

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

　　邊緣服務(wù)器中的存儲包括功能和性能兩個(gè)方面：在功能上要對各種內容格式的支持、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、穩定性。邊緣服務(wù)器存儲的另一個(gè)重要因素是存儲的可靠性，目前，存儲系統一般采用了RAID技術(shù)進(jìn)行可靠存儲。

　　內容管理技術(shù)

　　我們這里說(shuō)的內容管理是指內容進(jìn)入邊緣服務(wù)器后的內容管理。

　　本地內容管理主要針對單個(gè)CDN節點(diǎn)進(jìn)行。本地內容管理的主要目標是提高內容服務(wù)的效率，提高本地節點(diǎn)的存儲利用率。通過(guò)本地內容管理可以有效地實(shí)現在CDN節點(diǎn)內容的存儲共享，提高存儲空間的利用率。

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

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