CDN系统技术

2004 中盈优创 中盈优创公司 2004年 10月 24日 2004 中盈优创 提 纲 流媒体业务分析 总体技术方案 关键业务实现机制 方案总结 2004 中盈优创 宽带多媒体应用 /业务分类 宽带应用的属性 内容的质量和发布速度需求； 实时性、稳定性 /可用性； 源 /接收、交互性、对称性 安全性、 存储能力；应用的可管理性 应用实现的分类 主机（ 广播 ( 应用 类型 实时性 源接收 交互性 对称带宽 视频会议 点对点，多点对多点 高 需要 视频点播（ 点对点 低 (W, 不需要 视频广播（ 点对多点 无 不需要 网上教育（直播） 点对多点 低 不需要 数字音乐下载 点对点 无 不需要 文件共享 点对点 无 不需要 业务类型 激励因素： 直接吸引用户订购 体育、畅销影片、廉价电话业务、 目广播 附加收入产生因素： 可带来附加消费 交互式视频、可视电话、在线业务、家庭购物、视音频内容交换 保持因素： 用户不会为之付费，但可以维持用户订购的业务 新闻、特殊爱好、本地信息 2004 中盈优创 价值链上各角色的主要需求 业务需求 任务 内容提供商 提供编辑、加工的内容； 保证内容的版权； 内容收费 内容制作、加工工具 内容运营商 流媒体门户管理 媒体资产库管理 业务包装运营 防盗联 内容访问状况统计、监控 认证、收费（代） 流媒体内容服务系统 基于应用的认证 流媒体后台系统完成后台管理功能 内容网络运营商 统一的业务和应用管理 统一的服务承载平台 认证、计费 用户管理等 业务支撑系统 对 用户 观看内容 方便付费 2004 中盈优创 集中服务模式的内容提供商 容提供商作了 太多 的它们不应该做也做不好的事 2004 中盈优创 集中服务模式的发布网络 热点 效应导致服务器和骨干网络过载和瘫痪 远距离服务导致 n n n n n 2004 中盈优创 传统服务方式面临的挑战 内容与应用 内容和应用缺乏足够的吸引力，业务的差异性不明显 个性化服务 /信息匮缺 网络多媒体 质量体验较差 各自为战， 媒体发布网络 现有的网络大多不是为传输连续媒体所设计、优化 网络的 异构性 导致大量瓶颈存在 无 商业模式 没有成功的商业模式可供借鉴 传统多媒体服务的 性能价格比低 ，服务提供商难以盈利 业务运营的 统一性需求 与技术上的 分布性需求 难以协调 2004 中盈优创 解决策略 媒体融合 融合主流业务和增值业务 融合传统多媒体应用和数据应用，建立交互式新媒体形式 信号处理 提高编码效率降低带宽需求 改进信源编码方式提高对异构信道的适应能力 利用后处理手段改善质量 传输方法 采用创新的传输方法以适应异构信道 根据接收端设备的不同采用不同传输方法 网络架构 利用数据的缓存和复制提高带宽使用效率 采用 进边缘服务 重建产业链，促进共同繁荣 支撑系统的平台化 2004 中盈优创 内容分发网络 为满足高性能地发布丰富媒体内容而特殊构建的传统 大大节省了骨干网络带宽 带动宽带接入市场的发展 丰富的业务模式，成为宽带业务的新增值点 2004 中盈优创 提 纲 流媒体业务分析 总体技术方案 关键业务实现机制 方案总结 2004 中盈优创 系统设计原则 实用性和先进性 安全可靠性 灵活性与可扩展性 开放性 /互连性 经济性 /投资保护 可管理性、可运营 2004 中盈优创 P C P C P P 心流媒体系统 流媒体管理系统 流媒体系统层 客户端层 系统总体构架 2004 中盈优创 系统功能结构 2004 中盈优创 方案设计中考虑的关键问题 需要实现从内容采编、内容上传，内容管理、内容审核到内容发布完整流程； 需要考虑高效的、灵活的、可靠的全局负载均衡和路由机制 各种新业务的加入，对 系统需考虑对多种内容格式的支持 需考虑对多种内容引擎的支持和混合部署 考虑大规模并发容量下系统组网模式、层次架构、硬件部署等问题 系统应提供广告插播、发布的管理功能 系统应考虑对多种运营主体、多 2004 中盈优创 中盈优创产品构成 2004 中盈优创 面向运营商的针对整个 实现对整个 内容路由导向器： 用户的内容请求导向到最佳的访问站点，部署在核心节点 用于全局负载均衡，支持 内容服务网关： 将用户的内容请求导向到最佳的服务引擎，部署在分配节点 用于本地负载均衡，支持 内容分发管理工具： 种分发策略灵活地进行内容的分发，对内容分布进行控制管理 媒体服务控制器： 提供边缘节点流媒体缓存服务实现 认证计费接口： 与管理系统互联，收集认证计费信息进行转发，实现统一的认证计费支持； 2004 中盈优创 用户 核心交换机 由器 路由器 3 2 4 5 核心交换机 6 7 8 1 内容服务器 心层 骨干层 分配层 络的层次性架构 2004 中盈优创 核心层节点 网络环境 要求有高速的骨干网络链路，要求和每个骨干节点都尽可能有高速和跳数最短的网络环境； 一般建议在网络核心节点设置 网络规模扩大后，可以选择建设备份的核心节点 作用 负责用户的内容请求路由； 负责内容分发管理； 不直接提供最终用户服务； 一般还在核心节点建立整个 骨干层节点 物理上一般和作为网络骨干节点的处在同一的地点 与 成内容的分发，实现内容的本地化 作为每个地市的中心节点，完成内容的本地存储 作为本地市的核心节点，对所有的分发节点进行内容的进一步分发，为分配层节点实现分布式服务提供条件 核心 /骨干层节点的作用与需求 2004 中盈优创 分配层节点的作用与需求 直接面对大量用户，为用户直接提供服务 通过分布式服务，实现大并发服务的需求 2004 中盈优创 中盈优创 2004 中盈优创 中盈优创 2004 中盈优创 提 纲 流媒体业务分析 总体技术方案 关键业务实现机制 方案总结 2004 中盈优创 关键技术问题 全局负载均衡及内容路由 内容分发管理 系统扩展性 内容引擎的混合部署 对 对 认证计费接口 与应用系统互联 系统安全防护 带宽控制和 2004 中盈优创 关于内容请求路由机制与全局负载均衡 内容请求路由机制（ 分布式内容服务和 全局负载均衡（ 全局负载均衡和内容请求路由系统的两个关键技术： 就近性判断 和 重定向， 也决定了 就近性判断 （ 应时间、用户真实地址 ）； 重定向的技术实现手段 （ 基于 输层重定向、应用层重定向 ） 全局负载均衡策略选择的限制性因素 内容服务的架构模式 支撑多样的服务发布模式（ 利用 接 ； 判据（ 基于后缀判断，基于用户类型 ）； 需要支撑的应用、服务类型 选择标准：我们需要一个符合并能支撑业务（商业）模式的技术体系 2004 中盈优创 基于 单“ A”记录回应； 多“ A”记录（ 多级回应 内容对象编码 传输层重定向 应用层重定向 头检查（ 基于 基于协议的重定向（ 302， 305）； 查 基于 节点特性识别 内容修改 按需的 多机制混合 2004 中盈优创 基于 2 4 6 8 5 7 0 11 9 12 2004 中盈优创 优点 实现简单，内容请求路由简捷，核心（骨干）节点负载均衡设备的负载情况较理想； 并不依赖于分发内容类型及相应的协议，无论是基于 不足 本地负载均衡设备作为授权 致全局均衡失效 就近性判断依赖于 致就近性判断失准。 的协议，基于 基于 2004 中盈优创 基于全局三角传输机制 在建立 用修改 利用网络流量的不均衡特性，主要流量由本地提供 可以支持各种类型的 基于传输层重定向的内容路由机制 静态最近路径表 ( 依据 动态最近网站建表 ( 依据最近路径和流量，按 加权就近性 ( 依据流量、最近路径和负载 2004 中盈优创 优点 利用用户 以真正做到根据“网络的就近性”分配流量，可以进行 可以对用户访问请求实现完备的、细颗粒的策略控制； 与基于 现合理、完善内容请求路由； 支持不同的 务割接非常快捷 ； 不足 由于此方式的就近性判断与重定向是当用户与核心节点 对于相应的分发内容类型和相关协议有所限制要求，如：针对 02协议重定向；但对于类似于须利用特殊的 需要消耗较多的 随着访问用户的增加和网络规模的扩张，核心点的压力会较大，现网运营经验证实了这一点； 实际运行经验表明： 局三角”的上行流量长时间稳定较困难。 基于传输层重定向的 2004 中盈优创 应用层重定向的优点 分布式流媒体服务必然需要涉及四到七层地信息，在四层以上的应用中，利用协议本身特性的实现方式必将带来更大的灵活性和可操作性； 利用用户 以真正做到根据“网络的就近性”分配流量，可以进行 同样可以实现静态、动态等全局分配策略； 实现了基于 四层以上实现），而不需要象方式二那样通过全局三角（通过替换三层 提供了更好的 提供了更多的功能和特性选择，同时带来了更多的增值应用； 方便的层次化部署：可以实现多级重定向（多个 例如在全省范围内构建 不象硬件方式：最多二级（ 域三角）； 与基于 现合理、完善内容请求路由； 支持不同的 务割接相对硬件方式更加快捷； 2004 中盈优创 内容请求路由设计原则 以静态内容请求路由为主，以动态内容请求路由为辅； 支持多种服务提交模式（ 支持多种业务类型； 基于用户的真实地址，而不依赖用户端 可以支持 2004 中盈优创 用户内容路由流程 2004 中盈优创 内容路由策略 基于最终用户物理位置的就近性：基于 基于单个 基于不同应用 基于站点的权重 基于站点的负载情况：流量、连接数 基于站点的健康状况 基于内容引擎的权重 基于内容引擎负载状况 基于内容引擎的健康状况 基于不同应用限制情况 基于应用内容在各个内容引擎上的分布情况 2004 中盈优创 完全基于 支持多级部署 采用路由表形式，运算速度快 实际现网近 2年运行经验 完全支持第三方设备，如四层交换机和 2004 中盈优创 内容分发管理 分发管理的设计目标是为用户提供统一的内容分发界面，能够全面管理、查询整个 内容进行分发策略设置、分发操作、删除操作、更新操作和设置优先级。 内容分发管理工作 对流媒体应用内容的操作 对边缘节点的缓存设备进行操作 对内容进行查询 对分发策略进行设置 内容分发策略 预分发策略 频率分发策略 删除策略 通过 调用 调用 2004 中盈优创 内容分发管理实现机制 完成用户的内容管理需求提交的 收集用户内容管理请求； 维护请求队列； 维护内容列表和管理策略； 调用内容管理设备，提交管理请求 内容管理设备 完成内容发布到节点设备 接收“内容管理服务”发出的内容管理请求，与节点设备建立联系； 将内容推到指定节点； 或将内容列表发给节点，由节点来“拉”； 完成内容的状态检查 2004 中盈优创 城域网 1 2 3 4 5 6 7 客户端 管理工作站 主动分发（ 程 采用独特的多线程 2004 中盈优创 城域网 6 8 7 1 客户端 管理工作站 1 2 3 5 4 9 被动分发（ 程 2004 中盈优创 系统扩展方式探讨 带宽增加 节点内扩容 可以直接在分配节点增加媒体播放服务器，安装 可以增加 增加节点 采用增加分配节点的方式，部署模式可以仍然采用基于 三层架构 在分配节点和核心节点之间增加骨干节点，骨干节点增加 现三层体系架构的内容路由方式；采用两级分发的方式，骨干节点部署内容映像服务器 (安装 本地城域网内的分配节点中的媒体播放服务器提供原始内容服务，减少核心节点 管理模式 系统进行服务器扩容、分配节点扩容以及多层架构扩展后，系统的业务实现模式和用户访问流程将不会变化，仍旧可以通过 过 理和能力配置。 2004 中盈优创 大并发流的挑战 系统扩展到 10万并发流以上，分配节点的数量和用户并发的数量大幅增长，整个系统在业务开展开展及其技术层面将面临如下问题 分配节点增加将给骨干及核心节点的 必须很好地处理用户选择的内容在边缘分配节点不命中的情况，大并发量所带来的对原始内容服务能力的要求，会给核心节点及骨干节点带来巨大的服务压力 随着业务的发展，在业务量和用户量较大的节点，需要接入具有本地特色的 现内容的注入 2004 中盈优创 心节点 骨干节点 分配节点 访问用户 中心流媒体 发布服务器群 中心存储 缘内容服务引擎 三层体系部署 2004 中盈优创 多层架构带来的优势 三层体系结构的建立是根本性的。通过骨干节点的引入，使得系统整体上具备了足够的柔韧性以适应业务的发展需求 骨干节点的 可以作为在骨干节点注入的应用的入口节点，从而分散全网的内容路由压力，减轻核心节点的 在骨干节点可以配置中间内容映像服务器（ ,为本城域网内的分配节点提供原始内容服务，减少对核心节点的原始内容服务压力，降低骨干带宽需求； 同时，骨干节点的 现多点的内容注入 2004 中盈优创 2004 中盈优创 流媒体流媒体系统系统宽带业务宽带业务管理系统管理系统A u 2004 中盈优创 C M O S 管 理 系 统W E B 系 统C D C A u t h v i e 系 统 A A A 系 统 分 发接 口内 容 路 由接 口O C S 设定 接 口认 证 计 费接 口C D N 系 统流 媒 体 系 统宽 带业 务 运 营支 撑 系 统文 件 方 式 /命 令 方 式V I P 方 式W E B /D B 方 式I P 组 方 式外 部 接 口 内 部 接 口 2004 中盈优创 安全防护 整体系统 组件之间以专有协议通讯，信息传递以二进制加密压缩，保证内部信息通信安全； 组件对外：只打开指定端口，关闭不用端口，防止非法访问。 播放服务器： 多机负载均衡，保证系统服务的可靠性 操作系统安全考虑，相应的 关闭不需要的端口 检测并弥补安全漏洞 后台管理服务器 双机负载均衡，保证系统服务的可靠性 放在防火墙或三层交换机后面，进行安全策略设定，防 关闭不需要的端口 检测并弥补安全漏洞 2004 中盈优创 带宽控制 带宽控制 对每一个 对每一项应用控制所能占用的独享连接、带宽等资源； 对每一个 宽等资源； 以及当出现超限时的处理策略。 2004 中盈优创 差异化服务 不同业务 带宽 并发 存储 不同应用 粒度：节点、缓存设备 预留型：带宽独享、并发独享、存储独享 争用型：带宽上限、并发上限、存储上限 不同用户以应用入口区分 通过资源预留支持 2004 中盈优创 2004 中盈优创 提 纲 流媒体业务分析 总体技术方案 关键业务实现机制 方案总结 2004 中盈优创 个人用户 告用户 认证 /计费管理（后台 媒体服务门户 /服务目录 告内容 /业务管理 控制 /信息流 媒体数据流 中心片源库 播源 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 14 12 16 广告管理 20 15 17 18 19 用户服务流程 点播 13 2004 中盈优创 个人用户 告用户 认证 /计费管理（后台 媒体服务门户 /服务目录 告内容 /业务管理 中心片源库 播源 2 4 5 6 7 8 9 12 10 15 广告管理 19 14 16 17 18 直播内容发布 13 用户服务流程 直播 11 3 用户 14 控制 /信息流 媒体数据流 2004 中盈优创 统计报表功能 功能 可按照自定义时间段统计各种数据； 根据特定用户的基本资料和点播分析报表，能够统计特定用户在某个时间段的点播规律、用户点播次数、用户点播的具体节目等，按照性别、年龄、学历和职业因素分析用户点播习惯、用户类别的点播的分布等； 对所有节目的收视率进行统计，包括对点播次数、点播时间、点播区域、点播用户等的统计；并自动制定排行榜，自动发布到用户界面上； 对广告的统计，包括对广告点播次数、广告点播时间、广告点播区域等的统计； 提供实时的用户访问统计； 支持对其他用户需要的信息的统计，归纳，分析； 特点 对所有统计内容提供一次和定期的生成报表； 提供多样的报表形式，支持报表的定制，针对特定的信息制定特定的报表； 报表输出格式方便进行打印； 2004 中盈优创 提 纲 流媒体业务分析 总体技术方案 关键业务实现机制 案例分析及方案总结 2004 中盈优创 广东电信 并发服务能力 全省 17节点（ 1个中心 2个骨干 14个分配） 全面部署了多台 采用内容分发系统（ 支持 20,000个 800三层架构 中心、骨干、分配 中心节点由全局负载均衡设备（ 后台管理系统（ 媒体后台管理等）组成 骨干节点由本地负载均衡设备（ 流媒体缓存引擎（ 硬件 分配节点由本地负载均衡设备（ 流媒体缓存引擎（ 成。 2004 中盈优创 网络结构 2004 中盈优创 关键技术实现 三层架构 /重定向实现： 目前利用中心节点 分配节点 于 随着网络规模的扩大，可以灵活的在两个骨干节点添加 心 骨干 分配）。 2004 中盈优创 关键技术 软硬件混合部署： 系统不仅全面采用了 时在两个骨干节点分别部署了两台高性能的硬件 现了软 /硬混合部署的 骨干节点的 时作为分配节点 样在内容没有命中的情况下可以通过此 上述实现完全利用了我公司提供的基于流媒体应用层重定向技术，同时实现了与硬件 括接口开发。 2004 中盈优创 关键技术 高度的兼容性： 整个