（计算机应用技术专业论文）基于服务网格架构的内容分发关键技术研究.pdf

基子服务嘲格桨构的内容分裳关键技术研究 基于服务阏格架棱的内容分发关键技术研究 摘要 网络技术和应用随着i n t e r n e t 的发展壮大得到了飞速的发展，特别是随着宽带网络技术 和多媒体技术的发戚使得远程教育、可视电话、视频点播、视频会议等多媒体应用迸入千家 万户藏为曩豢生活戆一部分。竟警撙赆终上豹爨瀑正在被大量剑造塞来，数滚怒宽带誊塞 媒体业务增长的需要。在这种情况下，迅速发展的宽带丰寓媒体业务不仅对通信网硬件载体 和主干网带宽提出了越来越高的消赞要求，而且对软件中间件体系也提出了更高的要求。内 銮分发网络c d n ( c o n t e n td e l i v e r yn e t w o r k s ) 按寒在瑰窍戆i n t e r n e t 之上增女一层蘩瓣应 用层网络架构，通过在网络的边缘布置若干缓存服务器，将网站中心服务器的内容发布到最 接近用户的嗣络“边缘”，确保内容以一种就近的方式为用户的请求提供服务，橇高了用户 谤翊蠹容戆睫应速度，因姥戏魏一秘专门髑予透过露联憨簧递丰鬻媒体内容静解决方案。盈 然n 技术与传统的内容发布模式相比显示出了很大的优势，但魁随着i p 网上用户数和对 丰富媒体数据需求的大规模增长，c d n 在发送体系、资源模型、发送机制、资源分配等备 方垂遥是显豕出报多不是之矬。下一投互联霸孛，随着网终痤翔秘l 务戆嚣益丰塞，多媒体 数据的传输将占越来越大的比重，多媒体分发在广域网范围内的进一步发展需要新一代可扩 展的、高效、灵活的中间件平台的支持，而网格的必起正憝代表了下一代中间件平台技术的 主滚。本论文属于嚣家墨然辩学基众瑗星“基于翘格架构戆丰誊媒体蠹容分蓑燃络研究” 研究成果的一部分。从分析传统c d n 内容分发技术的缺陷和不足出发，糕于新兴的网格分 发技术，提出新型的纂于服务网格架构的分布式内容分发月务解决方案称为内容分发服 务鄹格，莠扶体系檠橡窝黢务模型、赛滚模毽和溅务定整、资滚藏窝与联食努琵、q o s 控潮 与s l a 协商、系统性能评估模型等几个主疆的关键技术展开研究，提出相关的算法、策略 和方案。 论文首宠麸惹体上提出一耱赣凝的基于l 务掰接瓣蠹容分发蹩律粱构斑容分获服 务网格，包括i n t e r g r i d - i n t r a g r i d 系统架构，层次型l u t e r g r i dv o 关系架构；进一步抽象出内 容分发网格的新型臌务模型。针对一般内尝分发网络资源模型和计算网格资源模激的不足， 论文挺出一静有效螅逶矮2 予肉容分发环凌豹资源缀绥、管理，与寝羧组缎耀结合耱层次纯 本论文工作基予国家自然科学基盎项目( 6 0 3 7 3 0 1 8 ) “基于嗣格架构的丰富媒体内容分发网络研究” 第l 菱共1 5 5 舞 藏予服务嘲格架构鲍内容分发关键技术研究 资源捉摸型( v o - a s s i s t a n t h i e r a r c h i c a l r e s o u r c e t r e e m o d e l ) 蝴瑚i t m 模型。v a h r t m 模型依据内容资源之间的网络通信性能在纵向上将资源组织成层次化的结构，使得资源的组 织方式麓够爱映实酥的网络拓莽。弱对，横翔上楚予弱一深度静资源可戳动态途缀成虚拟组 织，柬联合提供内枣服务。慕于虚拟组织资源发现机制，我们研究了一种瘫效的网格内容服 务定位机制。通过算法设计，理论分析和实验分析初步证明了模型的特色和优势所在。 程资滚禳垄静篓穑上，论文分褥了现在广域隧多媒体系统g a r a 资源预窘等各种资源 分配模型存在的问题，提出一种新型的按誉队列( o n d e m a n dq u e u i n g ) 的资源分配方案应 用于内容分发的动态服务过程，提出了按需队列方案的整体功能架构，重点研究了按需队列 方案申的罄次鍪调发税翻耩菰控适蔽机制，莽设计了其串的关键算法。 c d n 作为应用艨网络( a p p l i c a t i o nl a y e rn e t w o r k ) 的解决方案，尤其器要从虚用层来 监控和评估。论文提出内容分发服务网格的评估模型作为服务模型的一个分支来研究，通过 扩袋攘陵网络( q u e u i n gn e t w o r k ) 理论盼藩本译嵇参数体系，建立了新凝的内容分发月务 网接的评估模型和棚虚的评饿参数体系，包括系统配置参数体系，模型参数体系帮测量参数 体系，在参数设计上充分考虑了内窖分发屡次结构和虚拟组织协作服务机制，并提出使用 x m l 技术来描述帮表述实鼯获取静参数澜爨数据。 在实验岛分析中，我们基于v a h r t m 模型设计了t r r r 算法来开展内容推邀实验，遇 过理论性能分析，模拟测试和一定规模的实际环境测试，诞明了v a h i g r m 模型和t r r r 算 法薪的特往和优势。我们撼出了基于o g s a - g t 3 瀚内容分发服务弼格i n t r a g f i d 软件架构， 共进一步提嫩基于o o s a - g t 3 的v o di n t c r g r i d 系绫实现方案。掇摄新的方案，弹晨了棚斑 的v o d 内容点播实验和文件下载实验对实验验 难结果谶行了对比分析，实验结果初步证 甥了方案的实际应用侨氆。论文最麓对所作的工作进行总缩，并指出有待谶一步歼展的工作。 想的看采，本文媳硒变成果对于内容分发技术本身和基于网格絮构的漆窭分发技术的研 究都县有一翘的理论指导作用。尚未见国内外有比较深入的相关研究。通过实验分析和应用 方案设计也裙步证瞒了本论文的研究其有较大镌实黼；推广藏用价值。笔者认为随着目前服 务鼹接技术本身靼逡骞分发技术蘧老迅速的发展，这里提出熬基于服务霹格桨构的耨型懿痣 容分发技术将不断拓宽网格技术的商业化发展道路，具有广阔的产业化应用前景。 关键词：嘲格，缀务网格，内容分发网络，开放阏格服务结构，虚拟组织， 资源模型。服务质量 第2 凝共l 爨夏 基于服务秘格架构的内容分发关键技术研究 r e s e a r c ho n k e yt e c h n o l o g y o fc o n t e n t d e l i v e r y b a s e do ns e r v i c eg 矗da r c h i t e c t u r e a b s t r a c t t h er a p i d d e v e l o p m e n to ft h en e t w o r kt e c h n o l o g ya n da p p l i c a t i o n ，e s p e c i a l l y b r o a d b a n d n e t w o r ka n dm u l t i m e d i at e c h n o l o g y , m a k e si tp o s s i b l ef o rt h ea p p l i c a t i o nl i k ed i s t a n c el e a r n i n g ， v i s u a lt e l e p h o n e ，v i d e oo nd e m a n d ，a n dv i d e oc o n f e r e n c et ob e d ) m eap a r to fd a i l yl i f ew i t h e v e r y b o d y i np a r t i c u l a r , t h eu s eo fm u l t i m e d i a f o r m a t sh a sb e c o m ec o m m o nf o rd e l i v e r yo fr i c h m e d i ac o n t e n tt ot h ep u b l i c b o t hr e s i d e n t i a la n db u s i n e s s 。t oo v e r c o l n et h i sc h a l l e n g eo fm a s s i v e m u l t i m e d i ac o n s u m i n g ，o n l yi n s t a l l i n gm o r eh i g h - s p e e dm a i np i p e sw i l ln o tb ee n o u g h ；s e r v i c e p r o v i d e r sn e e d am o p ei n t e l l i g e n ta n d p o w e r f u lm i d d i e w a r e i n f r a s t r u c t u r et oc o n t r o la n d m a n a g e c o n t e n ts e r v i c e a m o n ga l lk i n d so fm i d d l e w a r cs o l u t i o n s ，c o n t e n td e l i v e r yn e t w o r k s 娜 b e c o m e sam a i n s t r e a m 。c d ni sb a s e do nal a r g e - s c a l ed i s t r i b u t e da p p l i c a t i o nl a y e rn e t w o r ko f s e r v e r sl o c a t e dc l o s e rt ot h ee d g e so ft h ei n t e m e tf o re f f i c i e n td e l i v e r yo fd i g i t a lc o n t e n t i n c l u d i n g v a r i o u sf o r m so fm u l t i m e d i ac o n t e n t 。t h em a i ng o a lo ft h ec d na r c h i t e c t u r ei st o 弘s hc o n t e n ta s c l o s et ot h eb s e ra sp o s s i b l et om i n i m i z ec o n t e n tl a t e n c ya n dj i t t e ra n dt om a x i m i z ea v a i l a b l e b a n d w i d t h s p e e d 。 a l t h o u g hc d n i sa ne f f e c t i v em e a n so fc o n t e n ta c c e s sa n d d e l i v e r y , t h e r e a r es e v e r a lb a r r i e r s t om a k ec d nam o r ec o m n l o n s e r v i c e ：d e l i v e r ya r c h i t e c t u r e , m 9 0 u r c em o d e l ，d e l i v e r ym e c h a n i s m ， r e s o u r c ea l l o c a t i o n ，p e r f o r m a n c ee v a l u a t i o n ，c o s ta n ds oo n f u r t h e r m o r e , i no r d e rt om o r e e f f e c t i v e l ya d d r e s st h er e q u i t e m e n t st oa c c e s sm u l t i m e d i as e r v i c e sf r o me v e r y w h e r ea ta n y t i m e ， r e c e u tr e s e a r c hh a sf o c u s e do nt h ed e v e l o p m e n to fn e ws c a l a b l e , e f f i c i e n t , a n df l e x i b t e ”n e x t g e n e m t i e n ”m i d d e w a r ep l a t f o r m s t h e s em i d d e w a r ep l a t f o r m s a r ei n t e n d e dt o s u p p o r tt h e d e p l o y m e n t o fm a i n s t r e a mb r o a d b a n d a p p l i c a t i o n si n c l u d i n g c d nt e c h n o l o g y o n es u c h n e x t - g e n e r a t i o nm i d d l c w a r ep l a t f o r mi st h eg r i dt e c h n o l o g y t h i st h e s i si sap a r to fr e s e a r c ho u t p u t 畦n a t i o n a ln a t u r a ls c i e n c ef o u n d a t i o no fc h i n a p r o g r a m ( 6 0 3 7 3 0 1 鼬- n a m e da s “r e s e a r c ho ng r i d - b a s e dr i c hm e d i ac o n t e n td e l i v e r yn e t w o r k ” f r o mt h ea n a l y s i so fs o m eh a r dp r o b l e m si nc o n t e n td e l i v e r yt e c h n o l o g yt o d a ya n da na r r i v i n g 面dd e l i v e r yt e c h n o l o g y , w ep r e s e n tc o n t e n td e l i v e r ys e r v i c eg r i da san e wm u l t i m e d i ad e l i v e r y a r c h i t e c t u r eb a s e do ns e r v i c eg i da r c h i t e c t u r e f u r t h e r m o r e ，w ec a r r yo u tas e r i e so fk e y t e c h n o l o g yr e s e a r c hi n c l u d i n gs y s t e ma r c h i t e c t u r ea n ds e r v i c em o d e l ，r e s o u r c em o d e l a n ds e r v i c e l o c a t i n g , r e s o n t r 潮r v a t i o u a n dc o - a u o c a t i o n , 0 0 sc o n t r o la n ds l an e g o t i a t i o n ，a n d 第3 荑共t 5 5 氍 蕊于服务孵辂架构的内容分发关键技术研究 p e r f o r m a n c ee v a l u a t i o nm o d e l a n ds oo n 。 f i r s t l y , w ep r o p o s e an e wc o n t e n td e l i v e r yi n f r a s t r u c t u r eb a s e do ns e r v i c eg r i d ，a n dd e s c r i b e t h ei n t e r g r i d i n t r a g r i ds y s t e ma r c h i t e c t u r e ，h i e r a r c h i c a li n t e r g r i dv i r t u a lo l g a u i z a t i o nr e l a t i o n s h i p a r c h i t e c t u r e f b r t b e r m o r e ，w ep r o v i d ean e w s e r v i c em o d e la n dd e s c r i b et h em a i n c o m p o n e n t sa n d k e y s e r v i c e si nt h i sm o d e l 。 s e c o n d l y , b a s e do nt h ea n a l y s i s o fh a r dp r o b l e m so fr e s o u r c em o d e li nt h ec d na n d c o m p u t a t i o n a l 彝d ，t h et h e s i sg i v e san o v e lr e s o u r c em o d e l ，v o - a s s i s t a n th i e r a r c h i c a lr e s o u r c e t r e em o d e l v c 址琢：t mm o d e l ，t oo r g a n i z er e s o u r c ea n dm a n a g ea l ll d n d so fr e s o u r c e si nt h e c o n t e n td e l i v e r ye n v i r o n m e n t 。v a h r t mo r g a n i z e sr e s o u c et of o r mh i e r a r c h i c a la r c h i t e c t u r ei n l e n g t h w a y sa c c o r d i n gt on a i v ec o m m u n i c a t i o nr e l a t i o n s h i pa m o n g r e s o u r c e s a tt h es a m et i m e ， t h er f s o u r c eh o s t s 强t h es a m e d e p t hmd y p a m i c a u yf o r m v i r t u a lo r g a n i z a t i o n nw i d t h w a y s 幻 c o o p e r a t ef o rp r o v i d i n go fc o n t e n ts e r v i c ea n de f f i c i e n tl o c a t i n go fs e r v i c e t h ea l g o r i t h ma n d e x p e r i m e n th a v e v e r i f i e dt h ea d v a n t a g e so ft h i sm o d e l t h i r d l y , w ea n a l y z ea l lk i n d so fr e s o u r c ea l l o c a t i o ns c h e m e ss u c ha sg a r a a n dp r o p o s ea n o v e lc o n t e n td e l i v e r ys e r v i c er e s o u r c ea l l o c a t i o ns c h e m e - o nd e m a n dq u e u i n g 铀i st h e s i s p r o p o s e st h ef u n c t i o na r c h i t e c t u r eo ft h es c h e m e , a n dr e s e a r c h e st h eh i e r a r c h i c a ls c h e d u l i n g m e c h a n i s m ，m o n i t o r i n ga n da d a p tm e c h a n i s m , i n c l u d i n g t h em a i n a l g o r i t h m s f o u r t h l y , w ep r o p o s e an e w p e r f o r m a n c ee v a l u a t i o nm o d e l a b r a n c ho ft h es e r v i c em o d e l 。 w ec o n s t r u c tt h en o v e le v a l u a t i o np a r a m e t e rs y s t e mb ye x t e n d i n gq u e u i n gn e t w o r ke v a l u a t i o n t h e o r y , c o n s i s t i n go fs y s t e mp a r a m e t e r s ，m o d e lp a r a m e t e r s , a n d m e a s u r e p a r a m e t e r s ，f u r t h e r m o r e ， w eu s ex m l s c h e m at od e s c r i b et h ec o l l e c t e de v a l u a t i o nd a t a a s p a r to f t h i ss t u d y , w ed e s i g nat r r r a l g o r i t h mt or e a l i z et h ec o n t e n tp u s ha c t i o n ，b a s e d o nv a h r t m m o d e l b yt h ep e r f o r m a n c ea n a l y s i s ，s i m u l a t i o na n de x p e r i m e n tt e s t i n g , w eh a v e v e r i f i e dt h ee f f i c i e n c yo ft h et r r r a l g o r i t h mw i t hv a h r t mm o d e l f u r t h e l i n o r e ，w ep r o p o s ea n e wo g s a - g t 3 - b a s e di n i a a g r i ds o f t w a r ea r c h i t e c t u r ea n da t y p i c a lv o di n t e r g r i ds c h e m e b a s e d o nt h en o v e ls c h e m e , t h i s p a p e rd e m o n s t r a t e sv o d a n df i l e sd o w n l o a de x p e r i m e n t s ，a n da n a l y s e s t h ec o n t r a c t i v ee x p e r i m e n tr e s u l t s f i n a l l y , w es u m m a r i z et h es e v e r a lc h a r a c t e r i s t i c so fr e s e a r c hw o r k i nt h i st h e s i s ；a n a l y z et h e m a i nd e f e c t sw h i c hn e e dt or e s e a r c hm o r ed e e p l y f u t u r ew o r k sa n dr e s e a r c hd i r e c t i o n sa r ea l s o m e n t i o n e d t h er e s e a r c ho u t p u ti nt h i sp a p e rc a ng u i d et h er e s e a r c ho fc d na n dg r i d - b a s e dc d n i 丑t h e o r y ，a n dt h ee x p e r i m e n ta n a l y s i sa n ds c h e m ed e s i g nh a s v e r i f i e dt h a tt h er e s e a r c ho u t p u tc a n b ep u ti n t oe f f e c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc o n t e n td e l i v e r yt e c h n o l o g ya n ds e r v i c eg r i d t e c h n o l o g y , w eb e l i e v e t h i sn o v e ld i s t r i b u t e dc o n t e n td e l i v e r ys e r v i c eg a dt e c h n o l o g yw i l l n e c e s s a r i l yh a v ew i d ei n d u s t r i a l i z a t i o nd e v e l o p m e n tp r o s p e c t s k e yw o r d s ：g r i dc o m p u t i n g , s e r v i c eg r i d , c d n ( c o n t e n td e l i v e r yn e t w o r k s ) 。 o g s a ( o p e n g r i ds e r v i c e sa r c h i t e c t u r e ) ，v o w i r m a lo r g a n i z a t i o n ) ， g l o b u s , r e s o u r o em o d e l ，q o s 燕4 舞共1 5 5 更 基予服务黼格架构的内容分发关键技术研究 第1 章绪论 1 内容分发技术发展现状 1 1 1 i p 宽带网络多媒体内容龇务的发鼹 鸯2 。世绝粥年代戳来，徽电予技术豹发展带动了计冀机技术、通傣技术鹩茼速发袋。 多媒体技术，i n t e m e t 信惑的共享，商逮数据业务的发麓使糯有的窄带通信丽络畦不能满怒 用户的需求，馘口为核心的衡带技术使用户能够高速按入i n t e m e t ，突破带宽瓶颈，自如蛾 访阏t n t e m e t 上的各类宽带鼗务丰富媒体信怠淫，各级电信遥营齑是否有黥力为褰户提供宽 带、商速的信息通路已是嗣前妊须解决的问蹶。困此建设觉带两络，以满盛用户在信息对代 的应厢需求已势在必行。近年来世界各丈电信运营商纷纷将宽带网络视为战略举措加以靛 震，宽带黼络建设跫经藏为世界各溪倍惠技术产业发袋的热点。现在。口网的纂础设施平 均每一至= 年旒要全面扦级一次，其骨早网带宽的增船速率为每6 9 个月翻一蒋，溶个增 长速率已经大夫超过著名的獭测计算机硼侔袋展的摩尔定律( 每1 8 个月翻一番) 。根搬类阑 信惠产韭梳构u s l t o 对中国通信市场用户辩颈弱，列2 0 0 5 年中溜将育5 亿的电话用户及1 亿韵匿联弼用户，其中包括2 0 0 07 j - - 2 5 0 0 万的宽带用户。褥时，根攒中嗣互联嗣络信息中 心c n n i c 的统计，2 0 0 1 年中国互联网用户超过2 0 0 0 万，但只有约2 3 的用户采用宽带攘 入。而2 0 0 3 笨7 月c y n i c 发布酌第1 2 次中西匿联网络发展敞况统计报告箍示，截囊 2 0 0 3 年6 月3 0 日，我豳网凝数量融经逸蓟6 8 0 0 万，半年内增长了8 9 0 万。在诧次的报告 中，反映中国飘联两的宏观发展状况的数字都有较太增长。在所有网民中，拨号上网用户仍 是主体，达到4 5 0 0 万，镒宽带用户也由半年翁的6 6 0 万增长到9 8 0 万，达判总数的1 4 多； 上随计算机已这2 5 7 2 万台，w w w 两站数4 7 3 9 0 0 个，分剐比半年前增长2 3 5 和2 7 5 。 而c n n i c 最新发布的第1 3 次报告显示，截鬻2 0 0 3 年1 2 月3 1 目，中豳网配数量达到7 9 5 0 万，较上次谪豢增1 t 5 0 万，上网计算机达到3 0 8 9 万台，比半年前增5 1 7 万，国际出带宽 达到了2 7 2 1 6 m b p s ，耽半年前增长8 6 1 7 i v l 中国强联网整体宏戏数攒增长迅速。其中宽带 用户的激增成为本次调焱数据的一大亮点，半年间增长了近一半定右，总数达到1 7 4 0 万， 占到中营强联两阏辩总数的2 2 。樽以上海为铆，2 0 0 1 年底上海的宽带用户总量迭到1 1 刀。 而最新数据统计：上海2 0 0 3 年底已经达到9 5 万的宽带用户，其中2 0 0 3 年1 _ 4 月份的安装 第5 美共1 5 5 茭 基于服务嘲格架构的内容分发关键技术研究 量就已经达到了1 3 刀户，悬以前一年的总萃眭。 从窄带网络到宽带网络的演进是不可逆转的。宽带网络技术曰渐成熟，宽带产业的价值 链正在逐步形成，在纂础设施、弼络产品、信息鬣务等多个层面上提供了巨大的市场商梳， 宽带赠络是一个系绕工程，篡完整债值链结构至少巍增僮斑窖服务离、宽糍运营囊、宽带基 础网络供应商、宽带设备制造商及最终用户等五个慕本环节组成。具体来精，宽带价值链中 包含兰个角琶：雳户、i s p n s p 和i c p a s p 。 ( 1 ) 月户：耀户即使用宽带网络、枣受宽搭业务的最终用户。 ( 2 )i s p n s p ( i n t e r a c ts e r v i c ep r o v i d e r n e t w o r ks e r v i c ep r o v i d e r ) ：i s p 是掇供用户接 入i m t e m c t 的接入菔务掇供商，n s p 魑网络服务提供商，提供基础耐络。 ( 3 ) i c p a s p ( i n t e m e t c o n t e n t p r o v i d e r a p p l i c a t i o n s e r v i c e p r o v i d e r ) ：连容碰务提供 商，如门户网站、游戏娱乐、避程教育、电子商务等站点，其收入来源是广告、 内容使潮费、服务交易费等。 在宽带馀僮链中，竟带技术和蒸础设鼹是支撑，恧宽媸内容服务墨兹成为业务戆接，。 i p 宽带网络上的内容和服务资源正在被大擞创造出来，以满足m 业务消费增长的需要。现 在，人们已缀不再满足于传统酌网络应用( 鲡w w w 服务、文件传输、电子信箱、远程登 录等) ，集音频、视频和共事数据予一身的丰富媒体( r i c hm e d i a ) 应用残荛薮型虚用黪热 点。雾媒体视频会议、v o d 视频点播、远糨实时教学、邀程医疗、网络广播等都是新型丰 富媒体应用的典垄代表。同样根据c n n i c 的最新统计报告，我营甄联网鹊其袍褒观数据也 都有较大约增长，隧民上霹辩闯增长，睡上购物人数增多，网络游戏用户凝游戏瓣闽掘长， 说明不但我国互联网正在快速发展，而且网上应用也得到加强，大凝潜在的宽带用户对高速 数据及多媒体韭务静需求8 菔迫切。在这种情况下，迅速发展的宽带丰富媒体业务不仅对通 信网硬件载体帮主予网带宽掇出了越来越建的消费舞求，瓤虽对数谗中惩转传蠊体系也挺爨 了更高的要求，主要体现在更好的服务质量，负载均衡，高速，协议透明，高可靠性，操作 稻管理简单等各个方面。 1 1 2 c d n 技术的发展 人们对i n t e m e t 内容和应用的需蒙正在飞速增长。虽然网络用户的数凝在急剧增长。网 络上分布的内容在迅速膨胀，毽是黼络上瘟翔韭务的种类仍旧眈较单一，大规模的宽带流媒 体服务菇没有展开。目益俱璞酏服务内容、越来越多的访翅渡量，在要求窕带硬襻基础设耀 筹6 熨共1 5 5 贾 羲于服务网格架构的内容分控关键技术研究 不断升级的同时，也骚求内容提供者和服务器从软件中闻 牛体系上进行规划、控巷4 和管理。 此外，随着电子商务的迅猛发展，使得网络系统的可靠性、一致性、安全性和高可用性也显 褥越来越重豢。西藏，当耨赶客帮藏务提售恙者除了鬻要满麓大娆骥静态骞l 务器蔽之拜，提 高其扩展能力、服务能力以及可用性也成了不可或缺的环节。丽要缀好地辩决所有这些目蹶， 必须要有新技术的支持。互联网的发展已经步入成熟，内容供应商，发行商及电子商务服务 褒稍涎渴望w e b 能成戈一年孛嵩佳能的，稳定可靠瓣工具，通过它麓够传邀高带宽、丰富媒 体的内容，诸如瓤阁娱乐服务、电子商务交易、热点特殊事件访阚等。 为了能掇高用户访问内窖和服务的响应速度，优化现有i n t e m e t 中信息的流动，提高内 容霸骚务提供者的安垒性襄可闻毪，对吾式各样秘络内容的发送方式进彳亍伉亿，避经成为广 大i c p 和a s p 的一个重要舅标。发艘动态的、可经常互动的多媒体内容的努力健使瑾艇终 产业所关注的焦点从第3 层的连接性问题转向构建第4 7 艨的智能性基础架构，从而能够为 各静内容和簸务的快速确盛请求燕供更好静支持。笼其是，照赛的重心芷转向部瓣一种在传 统互联嬲基础上经特别调整的覆盖屡。称为内容分发网络域穴窖发布网络d ) n ，c o n t e n t d e l i v e r y ( d i s t r i b u t i o n ) n e t w o r k s 作为解决问题的一个主舞方案。c d n 悬在现有的i n t r n e t 礴络中建立一个提供透醒瑕务懿串淘层，或者谎在已有的i n t e m e t 网络结构基础上构建寂用 层的“增值”网络，专门提供各种嘲络内容分布和服务发邀的功熊，包括动态地端漫鄹终逡 容到边缘，根据网络内容处理通信鬣，将访问请求转发给最优服务器，从而使得用户能以晟 佼豹速度，扶最菝主葭用户豹缝方获襻所需静信惠，解决网络拥塞，掇高响威速菠和服务覆薰。 在骨干网中，面向掰的丰富媒体应用的蒜浓，从2 0 0 1 年帮始各遐蓉商纷纷g l 入c d n 等中 间件传输新技术以优化网络结构。尤其农2 0 0 2 筇。c d n 成为宽带网络发展的亮点。下一 援互联释牵，随着网络应用帮菔务鹃蟊益辜富，丰富媒钵数据的溅务、消费和传输将占越来 越大的比重，c d n 技术必将发挥熨为广泛的支撑住用。 1 1 0 1c d n 的主援任务 翔图1 - 1 新示，c d n 酌生要任务是通过在现膏的i n t e r a c t 中增加一层新的应爝层两络架 构，专门用于通过童联照商效传递事富的多媒体虎容，将肉褰秘黢务提供嚣的内容帮鼹务发 布到最接近用户的网络“边缘”，使用户可以就近取得所需的内容，提高用户访问内容和服 务的响应速度。因托，c d n 可以提商i n t e m e t 网络中信息流动的效率，瓿技术上解决由于网 络磴宽小、期户访鲻爨大、魑点分农不均等润题，提裹曩户访闽i c p 瓤a s p 蛉睫瘟速度。 第7 煲共1 5 5 菱 慕于月h 务嗍辖架构的内容分发关键技术研究 图1 - lc d n 基率絮构 c d n 服务改变了向w e b 用户发送信息的方式。它实现了智能化通信擞转发和网络内容 发送，并髓够识别季a 理解被请求豹特定疆络 匈容。它可班确保弼络内彝的可蔫性，教变向客 户端发送信息的方式。它所带来的主鬻变化在于，过去仅仪是在中心被动地接受检索和描供 网络内容，而现在则是根据第4 层到第7 层策略、用户身份认证、应用软件和网络内容的可 臻性主动传输网络蠹骞到边缘，为瓣户高教提供辫需的内容和服务。 c d n 目鞋务可使w e b 企业更快地将自己需要发送的网络内窖发避给目标用户，在传绕的 i n t e r a c t 网络中，客户端的请求仅仅被直接按照嘲络地址发送到数据源服务器。而网络内容 分布和传输服务提供了一个撮务“强”，这个层可以主动将经常被访问曲藕络内容“推”耐 与发出请求的用户鼯离最近的服务器，并将每个客户端发出妇请求转发到当时对于被请求的 网络内容而吉最佳的地点或服务器从而进一步补充和扩展了i n t e r n e t 。 1 1 2 2c d n 的优势分析 岛耳前现有的其他内容发布模式相比较，c d n 强调了弼络在内容发布中雏重要性。通 过引入主动的内容管理层和金局负载均衡，c d n 从根本上区别于传统的内容发稚模式。在 转统的雨窑发布模式中，内容的发布由e p 酌应耀服务器完成，而两籍其表现为一个透明 魄数据抟输通道。这种透明蛙表现在嬲络的质量保涯仅仅停留在数擐包螅屡疆，耀不能掇据 内容对象的不同区分服务质最。此外，由于l p 网的“尽力而为”的特性使得其质量保证是 依靠在用户和应用辙务器之闻端到端趣提供充分的、远丈于实际所需的带宽遁量来实现的。 在选榉的内窖投布模式下，不仅大擞宝贵的骨干带宽被占雕，同时i c p 的应用爨务爨的蹙 载也变得非常重，而且不可预计。当发生一些热点事件和出现浪涌流量时，台产生局部热点 效馥，飙丽值应并j 瞅务器过载并退出服务。遮种基予中心琏用服务器的内蒋发布模式的另外 第8 贾共1 5 5 蔓 基于服务嘲格架构的内容分发关键技术研究 一个缺陷在予个性化服务的缺失和对宽带服务价值链的扭曲，内容提供商在提供内容的同时 承担了额外的内容发布服务。c d n 技术是一种新型的网络构建方式，它照为能在传统的坤 霹主靛布宽带丰富媒体蔼蒋臻优纯耱疆络覆盖屡。簸广义辩角痘，c d n 谯表了一稀基予质 量与秩序的网络服务模式。简单地诞，c d n 是一个经过镶略性郝溪的整体系统，包括分毒 式存储、负载均衡、网络请求的重定向和内容管理四个要件，而内释管理和全局的网络流量 管理是c d n 的核心掰在。遘遘瑶产虢近性鞠驻务器负载斡翔断，c d n 确保f | l 容黻一种高效 的方式为用户的请求提供服务。总的来说，内容服务基于缓存服务器，也称作代壤缓存，它 位子网络的边缘，躐用户仅有“一跳”( s m # eh o p ) 之遥。同时，代理缓档是内释提供商源 簸务器静一个透疆镜像。这样静絮构使褥c d n 报务提供商能够戡袭镌稍的客户，即内容供 应商，向最终用户提供尽可瞧好的体验质i t ( o o e ，o u m i 哆o f e x p e r i e n c e ) 。 c d n 的用户包括i s p 、i c p 、a s p 、媒体网站、大中型企业、电子商务网站和政府网站 等众多内容撬供者。潮霜c d n 技术，这些内容提傲者无需投资幕赛静各类驻务器、设藏和 管理分站点。通过与c d n 套作，n 将负费信息传递工作，保诚信息正常传输，维护传送 网络，而内容提供者只需要维护内容，不需器考虑流量问题。既节约了成本，又提高了效率。 对予广丈弼络用户蔼富，在c d n 技术的基础上，镌稍可献网络遗容提供者那星赣得更多的 新业务，可以快速访问网络上的内容，获褥更好的服务咸爨。对乎内容掇供者燕京， i n 技术将给他们带来两个明显的好处：提高了客户的满意度主动将经常被访问的网络内容 发送至g 距离麓户更谶的藤务撩可班缩短响疵时闻，消除“拽不到聪务器”的话误。提高用户 的忠诚度；黼优先级的管理功能加强了走窖提供者对w e b 资源的控制管理燃糖网终内 容、应用软件和企业计划，使他们获得最大的受益。 c d n 市场正迅速增长，粳攥美国h t r c 公司的潺查报告，在荑国，1 9 9 9 年商8 的网 站采用了c d n 服务；丽到2 0 0 1 年，遮一黻铡已上舞裂3 1 ，势艇同期魄只剩下约1 4 的 网站仍未有采用c d n 服务的计划。根据i n t e m e tr e 卿c hg r o u p 农2 0 0 0 年3 月发布的一份 擐告，两络豫容传翰辍务的企球市黼总值在2 0 0 3 车将达剿柏亿夔元。2 0 0 0 年初，在我国 信息产业部的支持下，c h i n a c a c m 羚始商业试验，褥套省枣电信运蛰变会传建立c d n 带点， 到2 0 0 2 年底已覆盖2 7 个城市，网络跨越中国电信、中国网通、中国移动、教育附等各主要 网络运营商和承载者，互联两用户覆盖率9 5 戳上，总服务带宽超过8 ( 3 。c d n 市场前景 广阔，当今爨际上比较知名毂c d n 服务供戏窝包括a k a m a i ，d i g i t a l i s l a n d ，i n t e r n a p n e t w o r k s e r v i c e s ，e p i c r e a l m ，m i r r o r - l i n a g ei n t e m e t 。s p e e d e r an e t w o r k s 等，众多的c d n 产品制造 商苞括f sn e t w o r k s ，l m k t o m i ，n e t w o r k a p p l i a n c e + r a d w 甜e ，s i n o c d n ，f o u n d r y 等许雾 纂9 鬣共1 5 5 蓑 基干服务雕格架构始内容分拨关键技术研究