CN101005369A - 一种分布式内容分发网及分布式内容分发和上传的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种分布式内容分发网及分布式内容分发及上传的方法，所述分布式内容分发网，包括边缘服务器及管理中心，所述各边缘服务器是数据存储的一部分，所有的边缘服务器的数据并集构成完整的内容分发网的存储内容；所述边缘服务器也能提供数据服务；所述管理中心中至少包括一调度服务器，负责将用户的请求定向到最佳边缘服务器。所述分布式内容分发网分发内容的方法，包括：RBS将根据终端用户的位置和ES的分布情况选择逻辑上离用户最近的ES，终端用户将向该ES提出播放请求；如果ES上有被请求的文件则直接向用户提供服务，如果该ES上没有这个文件，则ES将向RBS询问哪个ES上有这个文件，然后用代理的方式从那个ES上将流引下来，然后转发给用户等步骤。采用本发明创造的方案，架构简单，成本低，并可方便对SP/CP也提供就近服务。

Description

一种分布式内容分发网及分布式内容分发和上传的方法
技术领域
本发明创造涉及一种内容分发网络技术，特别是涉及一种融合了分布式存储和分布式分发的内容分发网。
背景技术
随着互联网用户的迅速增长和用户对提高互联网服务质量的需求不断增强，传统的由互联网内容提供端(ICP，Internet Content Provider)直接提供信息服务的模式正面临严重的挑战，ICP应用站点一般是在一个或少数几个地方建立物理站点，面向全国乃至全球互联网用户提供信息服务。互联网的自身结构特点和网络带宽瓶颈等问题使得人们访问全球站点时延迟长，效率低。为了解决上述技术问题，便采用了内容分发技术，即通过在现有的Internet中增加一个应用层的网络CDN(Content Delivery Network----内容分发网)，将网站的内容发布到最接近用户的网络“边缘”，使用户可以就近取得所需的内容，解决Internet网络拥塞状况，提高用户访问的响应速度。
如图1所示为目前的一种CDN组网结构，其主要组成部件有全局负载均衡器，中央服务器(CS-Central Server)和边缘服务器(ES-Edge Server)等设备，其网络架构主要可以分为中心和边缘两大部分。中心部分一般由全局负载均衡器，中心服务器等设备组成，边缘部分一般由众多的边缘服务器组成，作为给用户提供访问信息的边缘设备部分。ICP站点的信息通过中心服务器被预先发布到各边缘服务器上，各用户对ICP站点的访问请求由全局负载均衡器来调度。从图1所示CDN的组网结构可以看出，虽然CDN的边缘服务器分布在网络的边缘，但作为调度器的全局负载均衡器却仍集中在网络中心。在上述的CDN网络结构中，一般的用户访问调度流程如图2所示，包括以下步骤：
步骤100，用户通过浏览器访问环球网(WEB)网站，点击该网站中的内容。
步骤101，用户终端的浏览器请求本地域名服务器(DNS，Domain Name Server)对该网站的域名进行解析。
步骤102，本地DNS向该网站的授权DNS请求解析。
步骤103，该网站的授权DNS通知本地DNS，该网站域名的子域名的授权DNS为全局负载均衡器，并返回全局负载均衡器的IP地址。
步骤104，本地DNS向全局负载均衡器发出解析请求。
步骤105，该网站的授权DNS通知本地DNS，该网站域名的子域名的授权DNS为全局负载均衡器，并返回全局负载均衡器的IP地址。
步骤106，本地DNS向全局负载均衡器发出解析请求。
步骤107，全局负载均衡器基于一定的预设策略，一般是以轮循方式，选择一个最佳的ES，并向本地DNS返回该ES的IP地址。
步骤108，本地DNS向上述用户终端的浏览器返回上述ES的IP地址。
步骤109，用户根据返回的IP地址访问上述ES，向其发出请求。
步骤110，如果该ES上没有该用户所需的内容，则ES从中心服务器上获取用户所需内容，再执行步骤109；否则，直接执行步骤110。
步骤111，该ES根据上述用户的请求提供其所需的内容。
采用上述方案的CDN虽然在一定程度提高了用户的访问质量，但是其难以进行大规模的CDN组网；另外，由于采用统一集中的调度方式，所以不论覆盖范围有多广，作为调度器的全局负载均衡器都是集中在一起，导致调度器的负载重、响应慢，对调度器的并发负载能力要求也很高。
为了解决上述CDN中存在的缺陷，申请号为03156104.6的中国专利揭示了一种分层内容分发网结构，其包括内容发布层、包含至少一级分发子层的内容分发层以及服务层组成；所述内容发布层包括至少一个ICP操作端和至少一个ICP，所述内容分发层的每级分发子层由至少一个媒体管理器(MM)、一个中心服务器(CS)；所述边缘服务层由至少一个边缘服务区组成；内容发布层所需发布内容通过与其直接相连的一级分发子层中的分发节点逐级向下分发到边缘服务层。采用这样的架构，由于其采用了分层分级式的内容分发管理，所以可以组建各种规模的网络，CDN的组网方式更加灵活，同时实现了业务负载的地域均衡。但是由于每一边缘服务层都还是通过中央服务器(CS)来存储内容，其成本较高；另外，当SP(服务提供商)/CP(内容提供商)的分布较分散时或较多时，上传压力较大，因为各个SP/CP都要将数据上传到CS，不能对SP/CP也提供就近服务。
发明内容
本发明的目的在于针对上述CDN中存在的技术缺陷，提供一种架构简单，成本低，充分考虑到终端用户的分散性和SP/CP的分散性，能满足对终端用户和SP/CP都能提供就近服务，具有高QoS的CDN方案。
本发明的技术方案是这样实现的，一种分布式内容分发网，包括若干边缘服务器及管理中心，其特征在于：所述各边缘服务器是数据存储的一部分，所有的边缘服务器的数据并集构成完整的内容分发网的存储内容；所述边缘服务器也能提供数据服务；所述管理中心中至少包括调度服务器，用来将用户的请求定向到最佳边缘服务器；还括有内容分布管理服务器，用来管理文件分布，并提供文件统一索引；网管服务器，用来收集各个边缘节点的状态，负载情况，为调度服务器提供调度的依据。
一种分布式内容分发网分发内容的方法，包括如下步骤：
步骤301，终端用户首先将DNS的解析请求发送到RBS；
步骤302，RBS将根据终端用户的位置和ES的分布情况选择逻辑上离用户最近的ES，将ES的地址通过DNS回应消息回给用户；
步骤303，终端用户将向该ES提出播放请求；
步骤304，如果ES上有被请求的文件则直接向用户提供服务，如果该ES上没有这个文件，则ES将向RBS询问哪个ES上有这个文件，然后用代理的方式从那个ES上将流引下来，然后转发给用户；
步骤305，ES在代理频度或者次数达到一定阀值的时候，会将这个文件下载到本地，那么以后有用户向该ES请求该节目，则可以直接提供服务。
一种分布式内容分发网上传内容的方法，包括如下步骤：
步骤401，首先SP向CDMS提出上传请求；
步骤402，CDMS将要上传的文件进行注册，将状态设为已注册；
步骤403，CDMS向RBS询问哪个ES是最适合这个SP上传的，RBS计算的依据是SP的位置，上传文件大小和ES的位置，存储空间的大小进行对比，找出最优的ES；
步骤404，CDMS将这个ES的地址返回给SP，SP将连接这个ES，进行文件上传；
步骤405，上传结束后，ES将向CDMS上报，CDMS更新记录，将记录的状态更新为已存在。CDMS将维护整个CDN网络中文件存储的分布情况，提供统一文件索引；
步骤406，CDMS根据冗余需求，以及用户请求的分布情况，如某个地区有较多的用户点播这个文件，则CDMS向一个没有该文件的合适的ES发出指令，命令其从已有这个文件的ES下载这个文件。这个过程就是存储分布的调整。
步骤407，在CDMS的不断调整下，文件将会按照最合理的情况分布到CDN的各个ES上。
采用本发明的方案，由于数据分布存储在各边缘服务器上，没有传统的中央服务器，节约了存储成本。另外由于每个SP上传文件时，可以就近选择ES上传，而不需要上传到中央服务器CS，所以使SP也能得到就近的服务，提高对SP服务的质量。
附图说明
图1为现有技术方案的CDN架构示意图
图2为现有技术方案一中用户访问调度流程示意图
图3为本发明一实施例的CDN架构示意图
具体实施方式
为了更加清楚明白的表达本发明的目的、技术方案及优点，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
本发明的分布式CDN，将无中央服务器(CS)，媒体数据将分布存储在各个边缘节点(ES)上，分布的粒度是以文件为单位的，一般情况下，每个边缘节点(ES)上都只有一部分的媒体文件，但所有ES上文件的并集将是完整的CDN内容.在概念上ES将互为ES-CS。节约了CDN的存储成本，并且使分布的SP也能得到就近的服务，提高对SP服务的质量。
如图3所示为本发明的一较佳实施例，一种分布式CDN，其包括边缘服务器100(ES)或者RS及管理中心200，其中管理中心200包括网管服务器201(NMS-Network Manager Server)，内容分布管理服务器202(CDMS-ContentDistributing Manager Server)，调度服务器203(RBS-Resource Balance Server)和接入管理***204(AMS-Access Manager System)。所述CDN区域覆盖的面积的大小将根据实际负载能力和网络情况可大可小，可以是一个城市，也可以是一个省，甚至是一个国家。所述CDN中没有传统的中央服务器，所有的内容都以文件为单位分布的存储到各个ES10中，所有ES10中内容的并集将构成CDN的完整存储内容。当有终端用户(图中未求出)请求时，RBS将根据用户的位置，所处ISP网络的不同，节点的位置，节点的负载状态，节点中的内容情况，以及节点所处ISP网络等信息(这些信息由NMS和CDMS动态更新到管理中心数据库(DB)中)，利用智能调度算法将用户的请求重定向到最合适的ES10，由ES10提供具体的数据服务。ES10的数量可以动态扩展，根据用户分布和用户量动态添加或者移除其中任何ES10。所以采用该结构，使CDN组网更加灵活方便。且由于其所有的内容都是分布存储在各个ES中，而不需要中央服务器CS，所以大大节约了存储成本，且由于每个SP上传文件时，可以就近选择ES上传，而不需要上传到中央服务器CS，所以使SP也能得到就近的服务，提高对SP服务的质量。
在该CDN中，文件的分布情况，即某个文件在哪个ES中，由CDMS统一管理，采用最优的冗余存储方案(如异地冗余，不同ISP网冗余等)保证存储的可靠性。CDMS还会根据数据被访问的情况动态地调整文件的分布，如在某个ES上的某个文件从来没有被访问过，在冗余保证的情况下就可以将此文件删除，如果某个ES上没有某文件，但是该ES所辖区域有或者有较多用户请求该文件，CDMS将发指令使该ES从某个地方将该文件取到本地.另外CDMS还会根据ES所处ISP的不同，使数据在不同的ISP网络中至少有一份拷贝。
基于图3所示的CDN网络结构，一般的内容分发流程包括以下步骤：
步骤301，终端用户首先将DNS的解析请求发送到RBS；
步骤302，RBS将根据终端用户的位置和ES的分布情况选择逻辑上离用户最近的ES，将ES的地址通过DNS回应消息回给用户；
步骤303，终端用户将向该ES提出播放请求；
步骤304，如果ES上有被请求的文件则直接向用户提供服务，如果该ES上没有这个文件，则ES将向RBS询问哪个ES上有这个文件，然后用代理的方式从那个ES上将流引下来，然后转发给用户；
步骤305，ES在代理频度或者次数达到一定阀值的时候，会将这个文件下载到本地，那么以后有用户向该ES请求该节目，则可以直接提供服务。
基于图3所示的CDN网络结构，一般的内容上传流程包括以下步骤：
步骤401，首先SP向CDMS提出上传请求；
步骤402，CDMS将要上传的文件进行注册，将状态设为已注册；
步骤403，CDMS向RBS询问哪个ES是最适合这个SP上传的，RBS计算的依据是SP的位置，上传文件大小和ES的位置，存储空间的大小进行对比，找出最优的ES；
步骤404，CDMS将这个ES的地址返回给SP，SP将连接这个ES，进行文件上传；
步骤405，上传结束后，ES将向CDMS上报，CDMS更新记录，将记录的状态更新为已存在。CDMS将维护整个CDN网络中文件存储的分布情况，提供统一文件索引；
步骤406，CDMS根据冗余需求，以及用户请求的分布情况，如某个地区有较多的用户点播这个文件，则CDMS向一个没有该文件的合适的ES发出指令，命令其从已有这个文件的ES下载这个文件。这个过程就是存储分布的调整。
步骤407，在CDMS的不断调整下，文件将会按照最合理的情况分布到CDN的各个ES上。

Claims (10)

1、一种分布式内容分发网，包括若干边缘服务器(100)及管理中心(200)，其特征在于：所述各边缘服务器(100)是数据存储的一部分，所有的边缘服务器(100)的数据并集构成完整的内容分发网的存储内容；所述管理中心(200)中至少包括一调度服务器(203)，负责将用户的请求定向到最佳边缘服务器(100)。
2、如权利要求1所述的一种分布式内容分发网，其特征在于，所述边缘服务器(100)也能提供数据服务。
3、如权利要求1所述的一种分布式内容分发网，其特征在于，所述管理中心(200)还包括内容分布管理服务器(202)，用来管理文件分布，并提供文件统一索引。
4、如权利要求3所述的一种分布式内容分发网，其特征在于，所述管理中心(200)还包括网管服务器(201)及接入管理***(204)，所述网管服务器(201)，用来收集各个边缘节点的状态，负载情况，为调度服务器提供调度的依据。
5、如权利要求1所述的一种分布式内容分发网，其特征在于，所述的边缘服务器(100)彼此间可以互相共享数据。
6、一种分布式内容分发网分发内容的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤301，终端用户首先将DNS的解析请求发送到RBS；
步骤302，RBS将根据终端用户的位置和ES的分布情况选择逻辑上离用户最近的ES，将ES的地址通过DNS回应消息回给用户；
步骤303，终端用户将向该ES提出播放请求；
步骤304，如果ES上有被请求的文件则直接向用户提供服务，如果该ES上没有这个文件，则ES将向RBS询问哪个ES上有这个文件，然后用代理的方式从那个ES上将流引下来，然后转发给用户。
7、如权利要求5所述的一种分布式内容分发网分发内容的方法，其特征在于，还包括：  ES在代理频度或者次数达到一定阀值的时候，会将这个文件下载到本地，那么以后有用户向该ES请求该节目，则可以直接提供服务的上骤。
8、一种分布式内容分发网上传内容的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤401，SP向CDMS提出上传请求；
步骤402，CDMS将要上传的文件进行注册，将状态设为已注册；
步骤403，CDMS向RBS询问哪个ES是最适合这个SP上传的，RBS计算的依
据是SP的位置，上传文件大小和ES的位置，存储空间的大小进行对比，找出最优的ES；
步骤404，CDMS将这个ES的地址返回给SP，SP将连接这个ES，进行文件上传。
9、如权利要求7所述分布式内容分发网上传内容的方法，其特征在于，还包括：步骤405，SP上传文件结束后，ES将向CDMS上报，CDMS更新记录，将记录的状态更新为已存在。CDMS将维护整个CDN网络中文件存储的分布情况，提供统一文件索引。
10、如权利要求8所述分布式内容分发网上传内容的方法，其特征在于，还包括：步骤406，CDMS根据冗余需求，以及用户请求的分布情况，进行文件存储分布的调整，使文件按照最合理的情况分布到各边缘服务器上。
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