内容分发网络CDN在流媒体技术中的应用

admin

　　随着信息技术的不断发展，互联网越来越融入我们的生活学习工作中，它作为一种全新的信息流动承载平台，正在深刻地改变着人们的交流和思维方式。截至2006年底，我国网民人数达到了1.37亿，占中国人口总数的10.5%，使用xDSL、CableModem、专线等宽带上网的网民达到10400万人，占网民总数的75.9%，中国已进入宽带时代。
　　有了带宽作为基础，视频技术和相关产品呈现出爆炸式增长趋势。2006年的视频网站犹如雨后春笋般出现，其互动的丰富媒体内容和增值应用吸引了广大用户。宽带多媒体增值业务充分利用了其高带宽和交互性的特点，为用户提供各种有效的增值服务，让用户感觉宽带收费物超所值。
　　流媒体技术及其应用是宽带多媒体增值业务中的一个重要组成部分。流媒体技术是一种用户无需等待全部数据下载到本地，就可以开始浏览或播放流媒体的技术。针对流媒体随时间不断变化的特点．客户端可采用一边播放，一边接收数据来解决下载时间问题。也就是说无需完全下载就可以立即播放。客户端不是一次将所有的数据从服务器读取，而是先在线路中读取音频或视频剪辑的第一部分，在第一部分开始播放的同时，数据的其余部分源源不断的下载，供客户端播放。
　　流媒体技术广泛应用于多媒体新闻发布、视频直播、网络广告、电子商务、视频点播、远程教育、远程医疗、网络电台等，其丰富的内容表现形式，赋予宽带应用更多娱乐性和互动性。为了减小延时和保证观看质量，用户必须拥有足够的带宽资源，而带宽资源又依赖于其他的控制，如流量控制、拥塞控制等。当网络资源发生变化时，系统必须能够适应这种变化并做出相应的调整。
　　流媒体类业务一般是服务器到客户端或客户端到客户端的业务服务架构，视音频编解码是服务器和客户端的重要功能之一，视音频编解码需要耗费大量的服务器/客户端软件和硬件资源，目前的服务器或客户端难以承受如此大的并发请求，一般只能支持1000以下的并发流，国内仅有VIEWGOOD流媒体服务平台支持单台服务器1000并发流。流媒体业务如果直接在当前的IP网上运营会产生一系列的问题，如：带宽和QoS难以保证；广播型业务耗费大量的骨干网络带宽，并对源点构成极大的压力等。一旦流媒体业务用户量和业务量加大，就会对现有网络的流量流向造成很大的冲击，甚至会使得现有网络无法保证常规业务的运营。
　　这些问题在现有网络框架下是难以解决的，流媒体技术供应商积极推出的内容分发网络（CDN）解决上述问题。
　　CDN的英文全称是ContentDeliveryNetwork，即内容发布网络。它是一种新型的网络构建方式，是特别优化的网络覆盖层。而从广义上来说，CDN代表了一种基于质量与秩序的网络服务模式。通过对用户就近性和服务器负载的判断，CDN确保系统以一种极为高效的方式为用户提供服务。CDN的核心包括：内容路由技术、内容分发技术、内容存储技术、内容管理技术。
　　以下以VIEWGOOD的CDN产品为例来阐述。
内容路由技术
　　CDN负载均衡系统的作用是将用户的操作请求分派给整个CDN网络中的最佳节点。VIEWGOOD产品的CDN技术会根据多种策略选定最佳节点，例如距离最近、节点负载最轻等。负载均衡系统是整个CDN的核心，负载均衡的准确性和效率直接决定了整个CDN的效率和性能。
　　通常负载均衡分为两个层次：全局负载均衡和本地负载均衡。全局负载均衡主要的目的是在整个网络范围内将用户的请求分派到最近的节点（或者区域）。本地负载均衡一般作用于一定区域范围内，目的是在特定的区域范围内寻找一个最适合的节点来提供服务。
内容分发技术
　　内容分发包含从中心服务器到CDN边缘服务器分发的过程。从实现上看，有两种主流的内容分发技术：主动分发和被动分发。
　　主动分发由内容管理系统发起，将内容从中心服务器分发到各边缘服务器。主动分发的内容一般是热点内容，这些内容通过主动分发方式预先分发到边缘服务器，可以实现有针对的内容提供。对于主动分发需要考虑的主要问题是分发策略，即在什么时候分发什么内容。VIEWGOOD的内容分发管理方面可以由管理员人工确定，也可以通过智能的方式决定，即智能分发。它根据用户访问的统计信息，以及预定义的内容分发的规则，确定内容分发的最佳时机。
　　被动分发通常由用户请求来决定。当用户请求的内容在本地的边缘服务器上不存在时，系统启动被动分发从内容源或者其他CDN节点实时获取内容。
内容存储技术
　　对于CDN系统而言，需要考虑两个方面的内容存储问题：内容源的存储和内容在边缘服务器中的存储。
　　对于内容源的存储，由于内容的规模比较大，而且内容的吞吐量较大，因此，通常采用海量存储架构。
　　边缘服务器中的存储包括功能和性能两个方面：在功能上要对各种内容格式的支持、对部分缓存的支持，在性能上包括支持的容量、多文件吞吐率、可靠性、稳定性。边缘服务器存储的另一个重要因素是存储的可靠性，目前，存储系统一般采用了RAID技术进行可靠存储。
内容管理技术
　　我们这里说的内容管理是指内容进入边缘服务器后的内容管理。
　　本地内容管理主要针对单个CDN节点进行。本地内容管理的主要目标是提高内容服务的效率，提高本地节点的存储利用率。通过本地内容管理可以有效地实现在CDN节点内容的存储共享，提高存储空间的利用率。
　　综述所述，CDN技术的引入使得服务点更靠近用户，可以放在省网、本地网，甚至放在小区里，也可以将大量流媒体内容预先分发到省网、本地网范围内，大大缓解流媒体业务对骨干网流量流向的冲击，对流媒体技术的发展起到推动作用。