CDN技术在流媒体上的应用探讨

山西信息规划设计院有限公司 段 波

CDN技术在流媒体上的应用探讨

山西信息规划设计院有限公司 段 波

随着互联网技术的不断发展，特别是移动互联网的迅速普及，网民对视频信息为代表的多媒体信息的应用需求更加迫切，从而有力促进了流媒体技术的发展。内容分发网络作为一种有效应对视频信息容量大、传输速度慢的网络构建方式，对提高网络运行效率具有很重要的作用。本文对内容分发网络技术在流媒体上的应用进行了深入探讨，以期为互联网发展提供有益借鉴。

CDN技术；流媒体；创新；应用

1 引言

随着信息技术的不断发展，互联网已经成为人们生产、生活、学习的重要工具，也在不断丰富着人们的生活，同时，也为人们的生活提供了平台和手段，提升了效率。据有关部门发布的报告，截至2015年6月，我国网民规模达6.68亿，互联网普及率为48.8%，今年上半年共计新增网民1894万人。随着手机等移动互联网终端设备性能的不断提升，特别是移动互联网技术的不断发展，有力促进了移动互联网的发展，仅以手机互联网用户为例，今年上半年我国手机网民的规模已达到5.94亿人，较上年底增加近4000万人，提升至3.1上百分点，可以毫不夸张地说，中国已经进入了移动互联网时代。根据对网民上网习惯的跟踪调查，有近半数的用户喜欢通过手机观看视频等，享受多媒体带来的快乐。这些都有力促进了流媒体技术在互联网上的广泛应用与创新发展，本文对内容分发网络技术在流媒体上的应用进行了深入探讨，以期为互联网发展提供有益借鉴。

2 流媒体技术与CDN技术的发展

2.1 流媒体技术

流媒体技术是一种对传统TCP/IP协议的改进型信息传送，主要是针对视频、图像等信息进行传送。流媒体技术把视频信息等分成若干独立的数据包，然后按照一定的顺序，将文件发送出去，用户在接受视频信息时，无须接收全部视频数据后，再进行观看。而是按照一定的顺序，实现边下载至缓存边播放的功能，同时，在视频播放的过程中，继续实现下载，从而保障播放的流畅和数据的完整性。流媒体技术由于其独特的传播优势，被广泛应用于需要进行视频传播的领域，比如：媒体网站、远程视频播放等领域，有效解决了带宽的问题、网路拥堵的问题。同时，流媒体技术具有较强的灵活性，可以根据情况的变化，灵活进行调整，从而提高网络的质量和效率。

2.2 CDN技术

流媒体技术的重要表现就是CDN技术，CDN技术是内容分发网络的简称，该技术可以有效缓解因冗余数据的重复传播带来的传输效率低下、网络拥堵等问题，通过一些特殊的网络架构，将网络信息传播到距离使用用户最近的地方，便于用户以最低的时间、最近的距离来调用信息，有效提高访问的效率。这种技术增加了网络带宽，扩大了用户访问量、网络资源分布更趋均衡，缩短了网络的响应时间，使更多的用户可以通过网络就近获得相关的视频资源，同时，也可以有效减轻服务器的压力，提升网站的性能和可扩展性。

2.3 流媒体技术发展趋势

HTTP流媒体解决方案是目前应用得最广泛，适应性最好的方案。目前，视频终端越来越多样化，除了传统的PC，还包含手机、平板电脑乃至机顶盒。从网宿大量的数量来看，视频用户的大量访问量是来自手机等移动设备，随着用户习惯的养成与终端计算能力的增强，移动设备的访问量还将会大量上升。通过分析各个终端平台支持流媒体传输、编解码技术及各种技术的用户体验，我们发现流媒体技术解决方案的发展趋势主要为：传输上使用HTTP协议；文件格式使用MP4/MP3，个别会使用flv；编码使用H.264视频编码、音频使用Mp3编码。从终端设备发展趋势以及技术发展方向来看，后续的流媒体视频会向HTML5、Flash技术靠拢；而在教育培训等应用方面，也将从传统的计算机转移到手机等多种移动终端上。

3 CDN技术在流媒体上的应用

CDN技术作为一种基于内容分发网络技术，其在流媒体上的应用主要表现在：内容路由技术、内容分发技术和内容存储技术等方面。

3.1 内容路由技术

内容路由技术是一种信息查询方式的重大变革，由原来的被查询内容相对固定，转变为查询相对固定的模式，打破了查询内容固定的模式，使这种查询更趋高效、人性化、更具发展前途。内容路由技术可以选择网络中最佳的节点进行信息传递，比如可以通过计算传输距离、节点负荷情况、需要传输内容数量等，选取最佳节点进行信息传递，从而减轻网络传输的压力。CDN的核心是负载均衡系统，其运行效果直接决定着整个网络的运行效率和运行质量。负载均衡主要分为两个方面：一是全局负载均衡，其主要着眼于对网络全局的内容有效分发，主要立足于内容的最有效派发；二是本地负载均衡，其主要着眼于某一区域内进行服务节点的选择，实现传递的最优化。

3.2 内容分发技术

内容分发技术是内容分发包含从内容源到CDN边缘的Cache的过程。从实现上看，有两种主流的内容分发技术：PUSH和PULL。其中PUSH为主动分发、PULL为被动分发。PUSH以内容管理系统作为启动动机，把内容从源或者中心流媒体资源库分发至各节点，这种模式通常是热点内容。PULL则是以乃用户请求作为启动动机，当用户出现请求时，内容实现按需进行分发，当用户的请求内容在本地没有找到时，将利用一定方式从内容源或其它节点获取相关信息，并进行分发。

3.3 内容存储技术

由于视频资源规模比较大，而且内容的吞吐量较大，因此，通常采用海量存储架构。需要考虑的因素包括功能和性能两个方面：在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。其中，多种内容格式的支持要求存储系统根据不同文件格式的读写特点进行优化，以提高文件内容读写的效率，特别是对流媒体文件的读写。部分缓存能力指流媒体内容可以以不完整的方式存储和读取。部分缓存的需求来自用户访问行为的随机性，因为许多用户并不会完整地收看整个流媒体节目，事实上，许多用户访问单个流媒体节目的时间不超过10分钟。因此，部分缓存能力能够大大提高存储空间的利用率，并有效地提高用户请求的响应时间。但是部分缓存可能导致内容出现碎片问题，需要进行良好的设计和控制。

4 结语

内容分发网络（CDN）技术实现了服务点的近距离化，同时，可以实现流媒体内容的预先分发，从而有利于减少流媒体业务对相关网络流向的压力。实践证明，内容分发网络技术可以有效缓解因视频数据庞大而造成的网络拥堵，提高网络运行效率。

[1]王慎娜,高随祥,杨文国.P2P流媒体系统数据调度研究综述[J].计算机仿真,2015(1).

[2]杨铭民，徐元凯.基于云计算平台的网络视频技术应用研究[J].广播与电视技术,2012(11).

[3]Tongqing Qiu,Zihui Ge,Seungjoon Lee,Jia Wang,Qi Zhao,Jun Xu. Modeling channel popularity dynamics in a large IPTV system[J].ACM SIGMETRICS Performance Evaluation Review,2009(1).

[4]Natasha Gude,Teemu Koponen,Justin Pettit,Ben Pfaff,Martín Casado,Nick McKeown,Scott Shenker.NOX[J]. ACM SIGCOMM Computer Communication Review,2008(3).

[5]徐广,唐瑞春,宋佑举.CDN与P2P混合网络架构下一种基于系统稳定状态的流媒体调度策略[J].中国海洋大学学报(自然科学版),2012(Z1).