内容分发网络与边缘云协同建设分析*

2023-02-02刘长瑞于绍晨

通信技术 2023年12期

刘长瑞，于绍晨

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

0 引言

内容分发网络（Content Delivery Network，CDN）构建在IP 承载网络之上，通过贴近用户和业务需求就近提供服务，能够显著降低访问时延，提升用户业务感知。CDN 边缘节点采用分布式部署方式，是典型边缘计算业务，在选址、资源、服务规划方面与边缘云有诸多天然的相似性，具有天然的基础网络资源。因此，统筹建设内容分发网络与边缘云是建设智能弹性互联网络的重要手段和内容服务提质转型的发展趋势。

1 网络发展现状

1.1 统建CDN 现状

统建CDN 采用“内容管理层+调度分发层+边缘服务层”的3 层架构，构建了“全网统一调度+分省调度”的两级调度能力[1]。

内容管理平台作为互联网内容的统一分析和展现平台，通过采集和分析域名系统（Domain Names System，DNS）日志、CDN 日志，中央节点实现互联网内容视图呈现、资源质量评估、统计分析等功能，各省部署日志预处理节点。

调度控制中心负责对内容网络提供统一运营管理与访问调度控制服务。

内容中心采用大区方式部署，负责内容注入，为本省及周边省份边缘节点就近提供内容分发与回源服务。

边缘服务节点按照承载业务类型不同，分为ToB CDN 平面和ToC CDN 平面，负责相关内容在网络边缘处的存储，并面向用户提供分发服务。ToB CDN 通过合营已实现三网分发能力，已具备与专业CDN 服务公司、互联网公司全面竞争的能力。ToC CDN 覆盖全国，网络能力持续提升，可以满足家宽用户快速增长、高码率视频产品快速推广的需求。

1.2 移动边缘云现状

在边缘计算发展初期，结合业务场景差异进行针对性的边缘计算资源配置，确保投资效益，快速响应市场需求。中国移动采用了云边协同和网边协同两种路径协同推进，现网有移动边缘云、网络边缘云及省内自建边缘云等多种边缘计算形态。

移动边缘云采用云边协同的发展思路，将移动中心云能力下沉至地市边缘。以CDN 升级为主，结合新建、中心云节点升级等多种方式建设移动边缘云，作为中心云能力向边缘的延伸，具备对外提供服务的能力，主要应用于广域场景。目前，移动边缘云已部署300+节点，覆盖31 省、200+地市，其中CDN 升级节点256 个，实现CDN 能力共享。

2 协同发展思路

根据算力网络发展趋势，为实现算力泛在的发展目标，CDN 与移动边缘云应积极完善边缘计算资源布局，夯实底层资管能力，积极推动边缘计算资源一体纳管。

移动边缘云是移动云重要的组成部分，坚持“统一管理、统一架构、统一运营”的原则，快速推动业务发展。为充分发挥CDN 网络资源优势，促进算力网络发展，可以通过以下举措协同发展CDN与移动边缘云建设。

（1）扩大覆盖范围，快速构建覆盖全网的边缘云网络。CDN 已覆盖全部地市，移动边缘云采用新建、CDN 云化等多种方式已覆盖220 个地市。应充分发挥CDN 覆盖范围优势，积极推进CDN 云化改造，补足边缘云覆盖空白，尽快实现全网覆盖的目标。

（2）下沉网络能力，按需下沉边缘节点，贴近客户提供服务。CDN 已覆盖500+重点业务区县，移动边缘云主要覆盖地市，尚未向重点业务区县延伸下沉。应充分利用CDN 区县节点资源，按需进行CDN 云化改造，满足区县客户对移动边缘云的业务需求。

（3）精准建设确保效益，在京津冀、长三角、大湾区、成渝等热点区域加大投入，精准配置资源；面向游戏、AV/VR 等业务超前配置资源等多样化算力。

根据CDN 升级成为移动边缘云后承载的业务需求不同，可形成两种边缘云架构方式[2]。

（1）架构方式1：仅CDN 云化节点，升级为移动边缘云后仅承载CDN 业务的节点，主要部署在没有明确边缘云业务需求的非热点地区。

（2）架构方式2：CDN 升级为标准配置节点，升级为移动边缘云后除承载CDN 业务外，还承载其他业务的节点，主要部署在有明确边缘云业务需求的热点地区。

架构1 节点可通过增配SDN 以及多样化算力资源快速演进为架构2 节点，灵活响应业务需求的变化[3]。

CDN 节点升级移动边缘云架构如图1 所示。

图1 CDN 节点升级移动边缘云架构

图2 移动边缘云体系架构

3 建设方案分析

3.1 内容分发网络建设方案

3.1.1 内容管理平台部署方案

内容管理平台是实施互联网内容集中化分析、展现和决策的支撑平台，由数据采集、用户交互及数据展现、基础数据管理、资源视图管理、统计分析、缓存运营管理、运营统计分析、节点设备管理、平台管理等模块组成。

（1）中央内容管理平台节点

随着业务规模快速增长且对日志实时性、准确性要求越来越高，为确保业务稳定发展，结合业务规划，按需进行能力扩容。

（2）省级日志预处理节点

省级预处理节点用于在省端对实时日志进行预处理，提升日志质量和处理时效，降低中央平台处理工作量。省内日志预处理节点是分省建设的日志预处理节点，结合业务规划，各省日志预处理节点增加实时统计数据计算、实时日志补传等功能。

3.1.2 调度控制中心部署方案

调度分发层负责内容网络业务的统一运营、统一配置、统一管理，以及用户请求的统一调度。通过内容中心网元实现对签约CP 系统的对接和内容注入，并为边缘节点提供内容分发与回源服务；通过区域调度中心实现对视频和大文件场景下的精准调度功能[4]。

目前调度控制中心共设置了两套生产节点。调度控制中心是CDN 系统的运行大脑，出现故障会影响全网业务运行。为提升业务安全性，对最核心的调度模块进行异地容灾，并按需对调度控制中心进行能力扩容和业务功能完善。

3.1.3 内容中心部署方案

内容中心作为内容分发网络的内容主动注入接口，负责存储内容网络中由内容源主动注入的内容，并且提供内容的删除、分发、处理、存储等功能。在边缘服务节点内容未命中的场景下，根据回源策略配置，内容中心可作为回源汇聚的核心点，为边缘节点提供统一回源服务。

目前内容中心采用大区方式部署，为本省及周边省份边缘节点就近提供内容回源服务。为确保业务稳定发展，结合业务规划，对内容中心进行架构优化，调整网络接入方式以及功能完善，满足业务发展需求。

3.1.4 边缘服务节点部署方案

边缘服务层由边缘节点子系统组成，边缘节点作为直接面向用户终端提供内容服务的实体[5]，负责内容在网络边缘处的临时性存储，同时还提供本地调度、访问控制、Web 服务、媒体服务、文件下载服务等功能。在边缘节点内容未命中时，可根据回源策略向上一级内容源获取内容。

根据业务发展规划，结合业务规划，分为ToB CDN 平面和ToC CDN 平面部署方案[6]。

（1）ToB CDN

按需建设确保效益：结合业务发展情况分阶段进行能力建设，充分保障业务发展需要，同时确保投资效益；结合业务需求统筹规划和集中采购，便于后续快速响应业务需求。

统筹规划节点布局：CDN 节点布局应与移动边缘云未来发展统筹考虑，适度向地市进行布局，为下阶段移动边缘云建设提前做好资源准备。

自主可控统一云管：积极推动CDN 云化部署，实现CDN 资源和边缘云资源的融合及统一纳管，支撑统一运营。

（2）ToC CDN

持续提升CDN 网络能力：以提升用户感知为目标，根据业务需求进行CDN 系统2C 平面边缘节点能力扩容，持续提升智能疏导能力。

进一步完善CDN 系统功能：面向内容网络生产运营需要，完善CDN 系统软件功能，完善系统维护管理能力。

推动技术革新实现降本增效：继续推动存量服务器配置优化和软件适配，提升存量视频服务器的业务承载能力，降低建设实施难度。

3.2 移动边缘云建设方案

3.2.1 体系架构

移动边缘云建设以“统一管理、统一架构、统一运营”为原则，继续采用业务节点拉远方案，边缘节点通过边缘智能云（Edge Intelligence Cloud，EIC）属地化模块实现资源云边协同管理[7]，快速构建覆盖全网的边缘云网络，有序下沉网络能力提供就近服务。

架构层面采用中心/省节点单Region 多可用区（Availability Zone，AZ）架构，单Region 内包括多个互相独立的AZ，AZ 内部署扩展的管理/控制节点（SDN 控制器/EC 管理节点等）。边缘节点在中心/省节点新增边缘AZ，复用管理控制服务。边缘AZ 包括1 个集中管控面和若干个拉远边缘节点，边缘节点与虚拟可用区一一对应。

在业务层面，用户可按照大区级、省级、城市级3 个粒度进行边缘节点调度和资源分配。为了实现边缘节点级的精细化调度，将调度粒度从可用区级别细化到vAZ 级别，在vAZ 上进行边缘云主机、云硬盘、VPC 等资源开通。

3.2.2 建设方式

结合移动边缘云网络现状，多措并举，采用中心云升级改造、CDN 升级改造、新建等多种方式进行移动边缘云建设。

（1）中心云升级：已经有中心云的城市，优先由中心云提供边缘服务，部署边缘云业务所需的软硬件产品，建成移动边缘云节点。

（2）CDN 升级改造：鉴于2B CDN 与移动边缘云在网络架构、运营模式方面均较为类似，根据业务规划，优选2B CDN 节点升级改造为移动边缘云节点，部署CDN自身扩容所需硬件和云平台软件。

（3）新建边缘云节点：未部署中心云节点及2B CDN 节点的城市，采用新建方式建设边缘云。

3.2.3 节点部署

移动边缘云节点均采用业务节点拉远方案，即仅部署业务服务器，控制面复用本省中心云管理节点。采用业务节点拉远方案后，边缘云在管理面和业务面应与中心云保持一致，与中心云SDN 厂商保持一致。

（1）管理网络：管理节点与边缘业务节点之间采用IP专用承载网组网，实现管理面数据的互通。

（2）业务网络：每个边缘业务节点与本省中心云业务节点之间采用云专网互联，实现云边业务交互协同，以及边缘业务节点之间东西向业务流转。

3.2.4 组网方案

（1）需部署SDN 及边缘云服务器的节点

中心云升级、CDN 改造升级成边缘云和新建边缘云方案均需部署SDN 系统和边缘云相关服务器设备。

①业务处理模块。移动边缘云业务处理模块包括云硬盘、云主机和裸金属服务器等，根据城市不同，服务器采用高、中、低3 种标准配置。

服务器采用25GE 端口上连VXLAN 交换机、业务交换机，承载业务、心跳、存储及备份等流量。服务器的管理流量通过GE 电口接入管理交换机实现上传，所有新增网络及安全设备通过设备管理GE 电口接入管理交换机。

②网络组网。移动边缘云节点采用拉远方案，仅将业务处理模块拉远部署在边缘云节点，边缘云不配置资源管理模块，就近使用本省中心云的管理模块。业务节点与管理节点之间采用IP 专用承载网组网打通管理网络，实现管理流量的流转；每个业务节点与本省中心云采用云专网组网打通业务网络，实现省内各业务节点之间的东西向业务数据的流转。

每个边缘云节点核心交换机和SDN 网关采用10 GE/100 GE 链路接骨干网路由器，满足互联网接入需求。采用10 GE 链路连接IP 专网CE 路由器，满足IP 专网互联需求。采用至少10G 链路连接云专网本地市云PE 设备，满足各边缘云业务节点之间的业务网络组网需求[8]。

（2）CDN 云化升级的节点

云化升级节点采用原有CDN 网络即可，无须部署SDN 及边缘云相关服务器。对于CDN，每个CDN 云化节点增加3 台物理机，用于部署容器管理、监控、日志等功能；增加一个公网IP，用于容器集群被移动云统一管理；需要与所在省的移动云中心和省节点采用IP 专用承载网组网打通管理网络。