全面解析IPTV中CDN技术

5、CDN技术在IPIV中的应用

IPTV系统对于用户的服务质量有很高的要求，而且要保证播放的流畅。在广域网内，从用户的客户端到流媒体服务器之间经过了一个很复杂的路由以后，就很难保证播放的流畅了。为了克服网络复杂路线带来的制约，在IPTV中必须通过边缘服务来实现最终用户的点播服务，所以要把内容从中心服务器有效地分发到边缘服务器，就可以通过CDN把内容从中心存储服务器分发到边缘服务器。

CDN的核心思想是将内容从中心推倒靠近用户的边缘。使用户可以就近取得所需的内容，这样不但有效提高了用户访问内容的性能，而且有效减轻了中心设备和骨干网络的压力。通过CDN，可以将内容分发从原来的单一中心结构变为分布式的结构，提高用户访问网站的响应速度。因而，CDN可以提高网络中信息流动的效率，从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等问题，提高用户访问的响应速度。

虽然CDN不是一个新概念，它的发展也已经有很多年的历史，但是CDN并没有统一的协议标准，各厂家的CDN解决方案在实现上各不相同，但在一个CDN网络中主要包含的功能实体都相同，包括内容缓存设备、内容交换机、内容路由器、CDN内容管理等。

内容缓存设备是CDN的业务提供点，是面向最终用户的内容提供设备，可缓存静态的Web内容和流媒体内容，实现内容的边缘传播和存储，以便最终用户的就近访问，因此一般部署于集中的用户接入点，完成内容边缘存储的设备通常都采用Cache技术来实现。对于在Cache节点中的存储，是Cache设计的一个关键问题，需要考虑的因素包括功能和性能两个方面：功能上包括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。

内容交换机处于用户接入集中点和POP点，可对内容进行缓存负载平衡及访问控制。在很多设备情况下和内容缓存集中在一个设备上。内容交换机可以均衡单点多个内容缓存设备的负载，它基于最终用户会话和特定的内容请求提供内容服务。内容交换机是CDN的可选部件之一，对于较大型的用户接入点，内容交换机可以提高站点的可用性。

内容路由器负责将用户的请求调度到适当的设备上，内容路由通常通过负载均衡系统来实现，负载均衡系统是实现CDN的内容路由功能。它的作用是动态均衡各个内容缓存站点的负荷分配，为用户的请求选择最佳的访问站点，同时提高网站的可用性。内容路由根据网络拓扑结构、网络延时、服务器负荷与规则等策略设定，指定最优站点向特定的内容请求提供服务。内容路由器可根据多种因素制定路由，包括站点与用户的临近度、内容的可用性、网络负载、设备状况等。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。

内容管理系统主要负责整个CDN系统的管理，是CDN的可选部件，它的作用是进行内容管理，如内容的注入和发布、内容的分发、内容的审核、内容的服务等，并能够让网络内容分布和传输服务的用户或者服务供应商可以根据需要监视、管理或者控制网络内容的分布、设备状态等。

6、CDN的技术实现

目前，关于CDN业务的产品和设备各厂商都不相同。解决方案也有很大的差别，各个厂家的产品并不兼容。下面介绍几家有代表性的公司对于CDN业务的技术实现。

6.1Inktomi公司的CDN技术实现

Inktomi公司的CDN系统是一套在分布式Web环境下提供Web内容的分发和同步的软件。它由主要由内容分发器、内容管理器以及它们的代理所组成。

(1)内容分发器通过可靠的和安全的手段，将Web内容的分发到多个Web服务器以及缓存服务器，并保证其内容的同步。

(2)内容管理器则采集各Web服务器和缓存服务器的状态，提供集中的管理功能。对于内容分发器和内容管理器之间的通讯，由系统的控制器来完成。

6.2Cisco公司的CDN技术实现

Cisco公司的CDN系统由五种技术构成：内容分布及管理、内容路由选择、内容边沿传播、内容交换和智能网络服务。

(1)内容分布和管理技术可以实现自动分布内容，同时提供实时监控。内容分发管理器(CDM4670)能够实现对整个CDN网络的高效与集中控制，它与内容引擎和内容路由器协同工作。内容路由选择技术确保内容的可用性，并提供全球负载能力;内容交换技术可以根据内容可用性、应用可用性及服务器负载，在POP(演示点)或分布式数据中心的提交节点处，智能地实现信息量负载平衡;

(2)内容路由器(CR 4450)可根据多种因素制定路由，包括站点与用户的邻近度、内容可用性、网络负载、设备状况等。定位最适合的站点响应内容请求;

(3)内容交换提供突发访问保护、基于URL的服务器负载均衡、动态内容复制以及动态的内容重定向等功能。采用CiscoWebNS软件提供内容路由服务，通过将用户与内容划入不同区域的方法，保证内容请求选择最佳的站点与服务器：

(4)内容边沿传播技术能够确保网络向最终用户提交内容，加速内容传播，减轻WAN和源内容服务器的负担内容引擎是内容边缘传播设备。内容引擎是内容边缘传播设备。内容可以由内容引擎根据特别指示将内容从源内容服务器中提取，通过透明缓存定制经常被访问的内容;

(5)智能网络服务技术能够提供包括各种IP基础设施中的多项智能服务，如安全性、QoS、VPN和组播等。

6.3F5公司的CDN技术实现

F5公司的CDN解决方案是关于内容发送网络服务并建立在缓存的基础上，它的基础架构包括：内容复制、高可靠性和负载平衡、缓存、对Web和缓存服务器的全面支持、网络管理。

(1)全球站点控制器负责在CDN内管理内容复制，将前置和复制内容到适当的缓存和Web服务器。自动地分布和同步到网络内的全部站点。

(2)BIG-IP控制器和3-DNS控制器用于提供本地的和区域的高可靠性和智能负载平衡。BIG-IP把用户流量引向性能最好的网络服务和缓存服务器。为管理应用(Cookie交换、URL交换、稳定复用方法、内容和应用的探查和校验等)提供丰富的特征。通过放到不同的缓存阵列中以区分个别对象(而不是域或URL)来保证效率最高。当内容被更新时。管理服务器与全球站点间的通信。提供附加的安全特征(缺省网关、NAT、SNAT、包过滤、端口映射)。3-DNS解决用户需求和指导他们到全球最好的站点，通过网络和站点管理提供智能的全球负载平衡和高可靠性，为冗余的站点的起点/边界点提供灾难恢复，为监视、报导和收费发送统计，使用基于性能的用户重定向。

(3)EDGE-FXTM缓存能增加网络站点性能，增加网络带宽能力，加速对终端用户的内容传送。在靠近终端用户的网络的边缘，允许Web数据的存储，从网络边缘而检索数据。

(4)支持地理分布的Web和缓存服务器以及非F5的产品集成包括了所有的基于IP的服务器技术，包括ERP应用、所有的基于Web的应用和电子邮件应用等。

(5)SEE-IT网络管理器为网络实时传送分析和报告，包括配置、计费和协调缓存内容分布的规则等。