新时期CDN体系架构及运营部署方案研究

摘  要：CDN即内容分发网络，简单理解就是网站加速，它是一种新型的网络内容服务体系，是一个经策略性部署的整体系统，是一种高质量、高效率的网络应用服务模式，该模式的有效应用可以有效的实现不同运营商以及不同地区之间的网络信息传递，而且也能够在很大程度上解决服务器负载能力过低、宽带过少等造成的网站打开速度过慢等问题。基于此，本文将介绍新时期CDN体系架构和系统网络逻辑功能，总结CDN组网方案和相关部署原则，研究和探索CDN建设模式的发展方向。

关键词：新时期;CDN体系架构;运营部署

中图分类号：TN915.0       文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）20-0071-03

Abstract：CDN is content distribution network，simple understanding is website acceleration，it is a new type of network content service system，is a strategic deployment of the overall system，is a high quality，high efficiency network application service model，the effective application of this model can effectively achieve different operators and different regions of the network information transmission，and to a large extent，it can solve the problem of server load capacity is too low. Too little broadband and so on caused by the slow opening of the website and other problems. Based on this，this paper will introduce the CDN architecture and system network logic function in the new period，summarize the CDN networking scheme and related deployment principles，and study the CDN networking scheme and related deployment principles. And explore the development direction of CDN construction mode.

Keywords：new era;CDN architecture;operational deployment

0  引  言

CDN构建在基础IP承载网络之上，基于用户访问内容与应用的效率要求、质量要求和内容秩序而提供内容的分发和服务。CDN系统按照指定策略实时地根据网络流量和各节点的连接、负载状况以及到用户的距离和响应时间等综合信息将用户的请求重新导向离用户最近的服务节点上。从而加快内外网用户网页访问速度，提升用户体验，减轻网络承载负荷，减少网络拥堵状况，优化网络流量，降低网络成本。

1  CDN体系架构

CDN网络按照逻辑架构的划分特点，具体可以划分为三个层面的内容：调度控制层、内容中心层、服务节点层。

CDN网络的整体逻辑架构由三个网络层和所下属的各个子系统共同构成，组成一个松耦合架构，实现跨平台易构模式组网。调度控制层主要包含运营管理中心和调度控制中心，该层的主要功能是负责用户请求的统一调度、业务运营管理等。内容中心层就直接通过内容中心来实现其主要工作内容，即实现对签约内容提供商和服务供应商系统的对接和内容注入，向边远服务节点提供内容分发与回源服务。服务节点层主要工作内容是面向客户终端提供内容服务，它主要通过边缘节点来完成，具有内容缓存和媒体服务的功能。

2  CDN组网方案

按照用户规模来划分，组网架构可以分为全国骨干架网节点、省网核心节点和城域骨干节点三种组网。前两种组网构成两级组网架构，三种共同组成三级组网架构。CDN网络可以采用分层、分布式的架构部署，灵活选择不同级的组网架构。

在全国骨干网节点层面可以部署全局调度控制中心、区域调度中心、运营管理中心以及全网中心内容。区域调度中心、省级内容中心或区域缓存节点的部署可以在省级核心节点部署。

边缘节点部署，一般使用副省级的骨干节点，这样可以降低机房的成本，又不至于降低太多服务质量。由于CDN目前还采用普通DNS为主，在DNS递归调用的时候仅能够看到local DNS的IP，而对于大多数省份，local DNS并不能精确到城市级别，所以一般在一个省份布置多个边缘节点，也难以做到分城市去进行覆盖分配，一般仅作为省份的冗余覆盖方案。但是随着EDNS的普及，IP地址可以透传，城市级别调度才成为可能。CDN网络管理系统涵盖了对调度控制中心、内容中心、边缘服务节点等各个层面的管理功能。

根据CDN平台的逻辑功能特点，CDN网络可以分为：（1）控制平面。CDN在集中化模式引导下，作出由全局调度控制中心和运营管理中心统一控制全网和省级内容中心、区域调度中心、区域缓存节点（中转节点）、边缘服务节点，区域调度中心通过精细化调度实现方式对区域内中心内容和边缘服务节点的调度。（2）数据平面。CDN网络采用层次化组网方式，在全國范围内对全网内容中心、区域缓存节点、边缘服务节点实现分层式部署，向全国范围内提供逐级内容分发和服务能力。根据用户访问量，采用水平或者垂直扩展的方式，边缘服务节点可以动态扩展容量，实现可就近接入内容源和服务终端客户的目的。

3  新时期CDN运营部署方案探究

新时期CDN体系架构和运营部署涉及到PCDN、融合CDN、成本管理、边缘计算等各方面的技术构成，各个领域都值得深度构建。

新时期CDN成为红海，各家CDN厂家的价格竞争越来越激烈。CDN运营应该从流量调度方面着手，做好错峰调度，计费规则调度等，使机房带宽达到充分利用。如错峰调度，就是让新增客户的峰值时间段运行在现有客户的低谷时间段，让整体带宽曲线表现为线下阴影面积S比带宽95峰值T要尽可能大，当然很重要的因素就是客户的行业类型要足够多，才能做到错峰填谷。机房带宽总和必须比所有客户计费带宽总和要小得多，如果比值越小，越具有成本优势。

新时期CDN在降低成本方面还有其他不少技术，如在视频点播方面使用P2P技术，实现PCDN，CDN平台仅实现调度功能，数据传输大部分是在终端设备之间进行。成本调度原理如图1所示。

新时期的CDN应该考虑，将CDN的资源进行深度利用，结合边缘计算技术，让客户个性化功能放在边缘节点执行，给客户提供个性化服务，如论坛类客户在边缘做关键词匹配，对相关内容做删除和屏蔽。

新时期的CDN应该考虑多CDN平台的融合调度，确保单一厂家问题不会影响客户的稳定服务输出。

4  CDN系统部署

4.1  全局调度控制中心

全局调度控制中心采用跨地区多点部署模式，在受到网络攻击的时候，个别调度中心工作可以由其他调度中心承担，或者当出现大并发负荷时可以由多个调度中心点进行分担。负荷负担方式是可以在不同的IP地址段、运营商属性、区域、业务的基础上使用不同的调度中心进行相应的设置。

4.2  区域调度中心

区域调度中心可以在全国骨干节点或者省网核心节点完成部署工作。区域调度中心通过和全局调度控制中心一起合作设置部署，在提供分权分域能力的基础上，支持对于本地需求的远程部署和运营管理等功能。

省网核心节点部署，需要考虑到容灾备份需求。尤其在业务发展初期，可以通过在全网集中设置一套区域调度中心备用节点，为省内区域调度中心提供N+1容灾备份服务。在未来发展状态下，在业务规模约束下，一步一步地引入省内主用区域调度中心和备用调度中心联动机制，实现省内1+1灾备份能力。

4.3  运营管理中心

运营管理中心，包括监控、配置管理等，并使用白名单进行安全管控，通过与全局调度控制中心的主用节点在同一局点进行部署工作，可以实现对全局调度控制中心的远程监控和管理，并且实现数据的多点同步。

4.4  内容中心

根据服务范围的不同部署内容中心：（1）全网内容中心。主要实现全网范围内的内容注入和存储功能，多个内容中心之间可以相互提供负荷分担能力，主要减少回源压力，降低源站负载。（2）区域内容中心。主要负责本区域内的本地内容和个性化内容的注入和存储，并做区域请求收敛，以满足各省的特色内容引入、分发、加速需求的目的，也可以由区域缓存节点兼做区域内容中心。

4.5  边缘服务节点

边缘服务节点在最初阶段，部署在省网核心节点，在业务量和用户规模增加的情况下，节点服务能力将逐步下沉到城域网骨干网和宽带接入网。

5  CDN的服务模式

CDN具有通用基础网络服务能力，業务内容涉Web页面、文件下载、音视频流媒体服务等。内容提供方式具体可分为两种，一种是内容全部托管到CDN平台;另一种是运营商内容管理平台进行管理，当边缘没有命中缓存目标的时候再回源获取。随着CDN内容管理能力增强，全托管模式结合云存储正在被越来越多企业使用。

6  结  论

CDN通过内容管理、边缘计算等再进化，承担更多源站承担的角色，并提供出个性化的行业解决方案，合理有效运营部署可高效支撑多样化的业务内容。再通过智能调度，实现精细化成本运营，这就是未来CDN的主要发展趋势。

参考文献：

[1] 乔爱锋.CDN体系架构及运营部署方案 [J].电信快报，2018（10）：17-21.

[2] 王一蓉，王思宁，邹颖，等.电力CDN业务需求分析及网络体系架构研究 [J].电信科学，2015，31（5）：156-163.

作者简介：陈健法（1980.12-），男，汉族，福建南安人，工程师，本科，研究方向：电子工程。