基本介紹
內容路由技術,內容分發技術,內容管理技術,
內容路由技術
CDN負載均衡系統實現CDN的內容路由功能。它的作用是將用戶的請求導向整個CDN網路中的最佳節點。最佳節點的選定可以根據多種策略，例如距離最近、節點負載最輕等。負載均衡系統是整個CDN的核心，負載均衡的準確性和效率直接決定了整個CDN的效率和性能。
通常負載均衡可以分為兩個層次：全局負載均衡（GSLB）和本地負載均衡（SLB）。全局負載均衡（GSLBS）主要的目的是在整個網路範圍內將用戶的請求定向到最近的節點（或者區域）。因此，就近性判斷是全局負載均衡的主要功能。本地負載均衡一般限於一定的區域範圍內，其目標是在特定的區域範圍內尋找到哪最適合的節點提供服務，因此，CDN節點的健康性、負載情況、支持的媒體格式等運行狀態是本地負載均衡進行決策的主要依據。
對於全局負載均衡而言，為了執行就近性判斷，通常可以採用兩種方式，一種是靜態的配置，例如根據靜態的IP位址配置表進行IP位址到CDN節點的映射。另一種方式是動態的檢測，例如實時地讓CDN節點探測到目標IP的距離（可以採用RRT，Hops作為度量單位），然後比較探測結果進行負載均衡。當然，靜態和動態的方式也可以綜合起來使用。
對於本地負載均衡而言，為了執行有效的決策，需要實時地獲取Cache設備的運行狀態。獲取的方法一般有兩種，一種是主動探測，一種是協定互動。主動探測針對SLB設備沒有協定互動接口的情況，通過ping等命令主動發起探測，根據返回結果分析狀態。另一種是協定互動，即SLB和Cache根據事先定義好的協定定時交換運行狀態信息，以便進行負載均衡。比較而言，協定互動比探測方式準確可靠，但是目前尚沒有標準的協定，各廠家的實現一般僅是私有協定，互通比較困難。
內容分發技術
內容分發包含從內容源到CDN邊緣的Cache的過程。從實現上看，有兩種主流的內容分發技術：PUSH和PULL。
PUSH是一種主動分發的技術。通常，PUSH由內容管理系統發起，將內容從源或者中心媒體資源庫分發到邊緣的Cache節點。分發的協定可以採用HTTP/FTP等。通過PUSH分的內容一般是比較熱點的內容，這些內容通過PUSH方式預分發（Preload）到邊緣Cache，可以實現有針對的內容提供。對於PUSH分發需要考慮的主要問題是分發策略，即在什麼時候分發什麼內容。一般來說，內容分發可以由CP（內容提供商）或者CDN內容管理員人工確定，也可以通過智慧型的方式決定，即所謂的智慧型分發。它根據用戶訪問的統計信息，以及預定義的內容分發的規則，確定內容分發的過程。
PULL是一種被動的分發技術，PULL分發通常由用戶請求驅動。當用戶請求的內容在本地的邊緣Cache上不存在（未命中）時，Cache啟動PULL方法從內容源或者其他CDN節點實時獲取內容。在PULL方式下，內容扮發是按需的。
在實際的CDN系統中，一般兩種分發方式都支持，但是根據內容的類型和業務模式的不同，在選擇主要的內容分發方式時會有所不同。通常，PUSH的方式適合內容訪問比較集中的情況，如熱點的影視流媒體內容；PULL方式比較適合內容訪問分散的情況。
在內容分發的過程中，對於Cache設備而言，關鍵的是需要建立內容源URL、內容發布的URL、用戶訪問的URL，以及內容在Cache中存儲的位置之間的映射關係。
內容存儲技術
對於CDN系統而言，需要考慮兩個方面的內容存儲問題。一個是內容源的存儲，一個是內容在Cache節點中的存儲。
對於內容源的存儲，由於內容的規模比較大（通常可以達到幾個甚至幾十個TB），而且內容的吞吐量較大，因此，通常採用少量存儲架構。如NAS和SON。
對於在Cache節點中的存儲，是Cache設計的一個關鍵問題。需要考慮的因素包括功能和性能兩個方面：在功能上包括對各種內容格式的支持、對部分快取的支持，在性能上包括支持的容量、多檔案吞吐率、可靠性、穩定性。
部分快取能力指流媒體內容可以以不完整的方式存儲和讀取。部分快取的需求來自用戶訪問行為的隨機性，因為許多用戶並不會完整地收看整個流媒體節目，事實上，許多用戶訪問單個流媒體節目的時間不超過10分鐘。因此，部分快取能力能夠大提高存儲空間的利用率，並有效地提高用戶請求的回響時間。但是部分快取可能導致內容出現碎片問題，需要進行良好的設計和控制。
Cache存儲的另一個重要因素是存儲的可靠性，目前，多數存儲系統都採用了RAID技術進行可靠存儲。但是不同設備使用的RAID方式各有不同。
內容管理技術
內容管理在廣義上涵蓋了從內容的發布、注入、分發、調整、傳遞等一系列過程。在這裡，內容管理重點強調內容進入Cache點後的內容管理，我們稱為本地內容管理。
本地內容管理主要針對一個CDN節點（由多個CDN Cache設備和一個SLB設備構成）進行。本地內容管理的主要目標是提高內容服務的效率，提高本地節點的存儲利用率。通過本地內容管理，可以在CDN節點實現基於內容感知的調度，通過內容感知的調度，可以避免將用戶重定向到沒有該內容的Cache設備上，從而提高負載均衡的效率。通過本地內容管理還可以有效地實現在CDN節點內容的存儲共享，提高存儲空間的利用率。
在實現上，本地內容管理主要包括如下幾個方面。
一是本地內容索引。本地內容管理首先依賴於對本地內容的了解。包括每個Cache設備上內容的名稱、URL、更新時間、內容信息等。本地內容索引是實現基於內容感知的調度的關鍵。
二是本地內容拷貝。通常，為了提高存儲效率，同一個內容在一個CDN節點中僅存儲一份，即僅存儲在某個特定的Cache上。但是一旦對該內容的訪問超過該Cache的服務提供能力，就需要在本地（而不是通過PUSL的方式）實現內容的分發。這樣可以大大提高次第。
三是本地內容訪問狀態信息收集。蒐集各個Cache設備上各個內容訪問的統計信息，Cache設備的可用服務提供能力及內容變化的情況。
可以看出，通過本地內容管理，可以將內容的管理從原來的Cache設備一級，提高到CDN節點一級，從而大大增加了CDN的可擴展性和綜合能力。
綜上所述，CDN作為一種支持大規模高質量的流媒體服務的關鍵技術，目前已經基本成熟，具備了廣泛套用的能力。
