[发明专利]一种融合型内容分发网络的内容路由管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种内容路由管理方法，属于互联网技术领域。

背景技术

随着Internet技术的不断升级，服务端—网络转发设备—终端机器的性能都大幅度提升，如带宽、转发速率、处理能力等，高清视频传输等在线实时应用已经普及，促使Internet流量成倍增长。日益增长的流量与复杂多变的结构以及服务器与客户端能力与资源的不对称性促使内容分发技术的产生，从而保证网络边缘用户能够获得良好的访问体验。早期的CDN中，通过在网络边缘架设内容相同的服务器，利用DNS的动态解析分散对网络的访问流量，从而降低用户的访问延迟。内容分发网络中的路由机制主要涵盖两个方面：(1)部署方式，即将内容代理服务器部署在网络中的哪些位置，以期满足边缘用户对服务请求的服务速率；(2)内容路由策略，即采用哪种内容路由算法以降低网络负载与访问延迟。

1)部署机制

内容分发网络的部署策略主要分为两类：边缘化部署与核心域部署。边缘化部署的思想是将内容代理服务器部署于多个ISP内，从而降低跨域网络传输的时延，这种部署策略的代表是Akamai，其在全球范围内78个国家的1,000个网络中部署超过105,00台服务器。核心交换区域部署的思想是将大规模数据中心部署于高速光纤骨干网络，通过高带宽，高处理能力降低用户访问时延，这种部署策略的代表是Limelight，其在全球范围72个光纤交换区域部署数据中心，与超过578个ISP进行光纤直连。

边缘化部署机制是内容分发网络的主流部署方式，主要是考虑到全球性网络传输距离过长，而且以往的cache机制并不能很好的解决核心网络拥塞现象，为了减少数据在网络内的“最后一里”(last mile)传输时延，将资源前置于离用户更近的区域以期有效改善访问体验。通常而言，这种部署方法都是在大量的网络接入点中放置服务器。为保证内容分发的服务质量，内容分发网络管理者需要维护大量分布式服务器数据的同步和更新。总体而言，该问题等价于在N个不同的位置部署M个服务器(N>M)以达到最小代价消耗，即K-median问题，而最小化K-center问题已被证明是NP完全的。

内容代理服务器的位置部署策略是内容分发网络中的一项关键技术，其直接影响分发服务质量、网络流量负载以及成本代价。尤其对于ISP而言，合适的部署机制能够降低其域间流量结算成本和域内重复流量，节约带宽消耗。Vakali等人指出内容分发网络管理者通常依据用户所在的网络类型选择部署策略，主要分为Single-ISP与Multi-ISP两类。针对Single-ISP而言，在单个ISP域内至少部署40个内容代理服务器以保证在地理位置上覆盖整个ISP边缘网络。Multi-ISP的部署策略则是尽可能在所有ISP的接入点假设内容代理服务器，提升内容分发的速率与可靠性，该策略的最大优势在于能够将请求访问流量控制在本域内，从而降低了ISP的域间流量。

2)路由策略

内容分发网络作为内容网络的一种，内容路由策略的优劣直接影响整个内容分发网络的性能。内容路由主要负责将用户请求通过一定的路由算法重定向至最靠近用户的内容代理服务器上，并通过给定的资源选择策略从而达到内容的快速分发。内容路由主要分为两个部分：(1)资源路由算法，即通过监测当前网络各项性能指标与服务负载压力，选择最佳的内容代理服务器进行响应；(2)请求转发机制，即依据哪种策略对服务请求进行转发。典型的内容分发网络资源路由流程为(如图1所示)：

(1)用户向请求解析服务器进行资源请求；

(2)全局性能监测服务机群收集分析分布于互联网中的内容代理服务机群的服务质量以及网络链路各项性能参数；

(3)节点选择服务器根据实时性能监视服务的反馈信息，动态调整选择算法与资源定位策略；

(4)解析服务器通过资源定位结果，将用户请求转发至最佳的内容代理服务器；

(5)内容代理服务器将数据发送至用户。

请求路由属于应用层路由策略，其主要思想是根据应用层服务需求，对资源请求进行相应的转发。与IP层路由的显著不同在于资源可能存在于多个位置，因此对于同一资源的请求可能到达不同位置，而IP层路由则是确定的。请求路由算法分为静态与动态两类：静态路由是指当内容分发网络部署后，对于用户的请求都根据给定的路由转发策略重定向至内容代理服务器，该算法不随网络状态与服务负载发生变化；动态路由是指实时监视网络参数与服务端负载，动态修改转发策略，尽可能保证当前服务维持在最佳状态。