[发明专利]应用于内容分发网络系统中的互联网访问加速方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于计算机网络领域，尤其是涉及一种应用于内容分发网络系统的网络访问加速方法及装置。

背景技术

随着3G,WiFi,WiMax等网络的普及，以及令人眼花缭乱的智能终端和丰富的动态应用的不断出现(例如手机阅读、移动电视、移动商务等)，这给运营商的网络带来巨大的挑战。根据国际电联2012年1月发布的报告，2011年年底时全球手机用户为59亿，移动宽带用户接近12亿。根据2012年1月中国互联网络信息中心在京发布的报告显示，截至2011年12月底，中国网民数量突破5亿，其中手机网民规模达到3.56亿，同比增长17.5%。

如图1所示，传统的网络服务模式中，用户和内容提供商位于服务的两端，网络服务提供商将两者联系起来。用户利用传统的网络模式访问网站的过程如下：

首先，用户向浏览器提供要访问网站的域名。然后，浏览器向域名服务器请求对域名进行解析，以得到此域名对应的IP地址。接着，浏览器使用所得到的IP地址，向网站服务器发出数据访问请求。最后，浏览器根据网站服务器返回的数据显示网页的内容。

用户发出服务请求后，需要经过DNS服务器进行域名解析后得到所访问网站的真实IP，然后利用这个IP访问网站。在这种访问模式下，网站服务器处于中心地位，所有的访问者都必须直接和网站服务器连接才能访问相关内容，这会带来如下几个问题：第一，由于网站服务器可容纳的访问量是有限的，如果网站发布了重大或者热点消息时，将会带来大量用户的涌入，网站的流量会在短时间内急剧上升，导致网站访问速度下降，甚至瘫痪。第二，如果网站服务器假设在离用户很远的位置，用户访问请求就必须经过广域网较多网络节点，导致长时间的延时。第三，当两个用户使用不同网络服务提供商提供的服务时，这两个用户可能有不同的服务感受（或质量）。

为了解决这些问题，学者们提出了许多方法。目前，CDN（内容分发网络）技术是最常用的技术，关于CND系统及其概念是已知的。

图2所示为CDN网络系统的结构图。如图2所示，CDN网络主要由原始服务器和若干与原始服务器连接的边缘服务器构成。原始服务器包括CDN网管中心和全局负载均衡DNS重定向解析系统，负责整个CDN网络的分发及管理。边缘服务器主要指异地分发节点，由负载均衡设备、高速缓存服务器两部分组成。CDN通过将网站内容发布到靠近用户的边缘节点上，使得不同地域的用户在访问相同页面是可以就近获取。这样不仅可以减轻源服务器的负担，而且可以减少整个网络中流量分布不均的情况，进而改善整个网络的性能。

图3所示为图2中CDN系统的访问流程，如图3所示，步骤1：用户向浏览器提供要访问网站的域名，域名解析的请求被发往本地DNS进行域名解析；步骤2：CDN对域名解析过程进行了智能调整，解析得到的是该域名对应的别名CNAME记录，为了得到实际IP地址，浏览器通过CNAME域名进行解析以得到实际的边缘节点IP地址；在此过程中，使用的全局负载均衡DNS解析，可以根据访问用户的地理位置和实际的网络流量信息，使用户得到最可能合理的边缘服务器IP地址。浏览器在得到实际的IP地址以后，向边缘服务器发出访问请求；边缘服务器根据浏览器提供的访问请求，判断是否能够直接处理响应，或通过原始服务器协调处理。边缘服务器一方面将请求在本地进行保存，以备以后使用，另一方面把获取的数据返回给客户端，完成数据服务过程；用户端得到由边缘服务器返回的数据以后显示出来并完成整个浏览的数据请求过程。

原理上第一次访问，CDN系统的边缘服务器将回到原始服务器获取用户请求的数据并发给用户。当有其他用户再次访问同样内容时，CDN系统将直接将数据返回给客户，完成请求/服务过程。通过以上的分析我们可以看出，CDN服务对网站访问提供加速的同时，可以实现对普通访问用户透明，即加入缓存以后用户客户端无需进行任何设置，直接输入被加速网站原有的域名即可访问。

在CDN系统中，数据安置是一个比较关键的问题，其目标是将数据放置到合适的边缘服务器之中，以便使用户访问请求的总时延最小。如果用户请求类型包含很少的更新，那么CDN系统可以将数据复制到边缘服务器，比较好地改善用户请求时延问题。但是，如果数据族(数据服务)有大量的更新请求和少量的读请求时，增加复制数据的范围越大，将会降低系统性能。因为更新数据可能并不是正在访问的某个边缘服务器用户，而是来自于别的用户访问其他边缘服务器。因此，根据这种情况，需要将数据单元安置到最常发生更新的边缘服务器上，并且把这个边缘服务器作为此类数据族的主服务器。