CN101989951A

CN101989951A - 一种选择服务节点的方法、***和设备

Info

Publication number: CN101989951A
Application number: CN2010105299721A
Authority: CN
Inventors: 蒋萃
Original assignee: BEIJING RUIXUN CENTURY SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING RUIXUN CENTURY SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2011-03-23

Abstract

本发明涉及网络技术领域，公开了一种选择服务节点的方法、***和设备，能够根据网络距离为客户端选择合适的服务节点，提高了CDN***的服务质量。本发明的选择服务节点的方法包括：接收客户端的服务请求，所述服务请求用于请求服务节点的地址信息；获得客户端和每一个服务节点的网络距离，并根据网络距离选择服务节点；将选择的服务节点的地址信息发送给客户端。

Description

一种选择服务节点的方法、***和设备

技术领域

本发明涉及网络技术领域，特别是涉及一种选择服务节点的方法、***和设备。

背景技术

近年来宽带的普及，大大加速了互联网应用的发展，尤其是流媒体应用，其用户总量大而且增长很快，流媒体市场容量大大增加。传统的由互联网内容提供商(ICP，Internet Content Provider)直接提供内容服务的模式正面临严重的挑战。ICP通常是在一个或者少数几个地方建立物理节点，各节点由部署的若干服务器或者集群组成，通过这些节点直接面向全国乃至全球互联网用户提供内容服务。但由于ICP的物理节点的网络带宽瓶颈和处理能力瓶颈等问题，使得用户访问ICP网站的用户体验下降甚至出现无法访问的情况。

内容分发网络(CDN，Content Delivery Network)是解决这些问题的有效办法，即通过在现有的互联网的基础上建立一层覆盖网络，来高效稳定地将服务内容从ICP分发给互联网用户。CDN能够极大地缓解互联网的拥塞情况，为用户提供低延迟、稳定的内容服务。具体来说，CDN的技术原理是：

1)通过在全国多地部署若干服务节点，并将这些服务节点通过互联网络相互连接，形成内容分发网络；

2)选择距离ICP源站节点最近或者连接状况最好的一个或多个节点，从ICP源站节点上获取服务内容，并通过1)中建立好的分发网络，将服务内容推送到最接近用户的服务节点上；

3)互联网用户通过域名解析***(DNS，Domain Name System)解析获得合适的CDN服务节点，并连接该服务节点从而访问所需的服务内容。

其中，3)中的用户通过DNS解析获得合适CDN服务节点的技术，又称为全局负载均衡技术，其具体流程包括：

1)互联网用户在客户端输入要访问的内容网站的域名，客户端的浏览器向本地域名解析***(LDNS，Local DNS)请求对该域名的解析；

2)LDNS检查自身是否缓存有该域名的解析记录，有则将解析结果(即服务节点的IP地址)返回给客户端，否则将请求发到CDN的主DNS；

3)CDN的主DNS根据一系列策略确定当时适合该客户端的CDN服务节点，并将该CDN服务节点的IP地址(即解析结果)返回给LDNS，LDNS缓存该解析结果，并将结果返回给客户端；

4)客户端根据返回的服务节点的IP地址向给定的服务节点请求相应的服务内容。

全局负载均衡技术的应用能够避免服务器、数据中心等的单点失效，能够部分解决网络拥塞问题，提高服务器的响应速度，服务就近提供，达到更好的访问质量。但是传统的基于DNS的GLSB中CDN的主DNS根据一系列的策略确定合适的CDN服务节点的依据主要是：LDNS的地理位置和CDN服务节点的服务器的负载状况，这样就会存在一些问题：

根据LDNS的地理位置选取的服务节点对客户端来说并不一定是服务质量最好的服务节点，原因在于：CDN的主DNS根据LDNS的地理位置选择服务节点一定会选择距离该LDNS地理位置最近的服务节点，并发送给该LDNS，再由LDNS发送给客户端；但地理距离最近的服务节点由于性能等方面的因素并不一定比地理距离稍远的服务节点提供的服务质量好，此外，客户端设置的LDNS也可能配置错误，CDN的主DNS所维护的IP地址库也可能因为没有更新或数据不准确导致确定LDNS地理位置时出现错误等，同时，现有技术较难适应网络性能变化频繁的互联网，因此现有技术的服务节点的选择方式导致CDN***的服务质量不高。

发明内容

本发明提供一种选择服务节点的方法、***和设备，能够根据网络距离为客户端选择合适的服务节点，提高了CDN***的服务质量。

一种选择服务节点的方法，包括：

接收客户端的服务请求，所述服务请求用于请求服务节点的地址信息；

获得客户端和每一个服务节点的网络距离，并根据网络距离选择服务节点；

将选择的服务节点的地址信息发送给客户端。

一种内容分发***，包括：

客户端，用于向负载均衡单元发送服务请求，所述服务请求用于请求服务节点的地址信息；

负载均衡单元，用于接收所述服务请求，并获得客户端和每一个服务节点的网络距离，并根据网络距离选择服务节点，将选择的服务节点的地址信息发送给客户端。

一种负载均衡设备，包括：

接收单元，用于接收客户端的服务请求，所述服务请求用于请求服务节点的地址信息；

选取单元，用于获得客户端和每一个服务节点的网络距离，并根据网络距离选择服务节点；

响应单元，用于将选择的服务节点的地址信息发送给客户端。

本发明实施例提供的选择服务节点的方法，能够确定客户端和服务节点在网络坐标系中的网络坐标，并在接收到客户端的服务请求时，获得客户端和每一个服务节点的网络距离，并根据网络距离选择服务节点，以及将选择的服务节点的地址信息发送给客户端。因为网络距离反映的是客户端和服务节点之间的网络链路状况，根据客户端和服务节点之间的网络距离选择服务节点，能够提高CDN***的服务质量。进一步，在选择服务节点时，还要考虑到服务节点的服务状况信息，避免选择负载较大或资源不够的服务节点，更进一步提高了CDN***的服务质量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的内容分发***的结构图；

图2为本发明实施例提供的负载均衡单元的结构图；

图3为本发明实施例提供的选择服务节点的方法流程图；

图4为本发明实施例提供的确定客户端和每一个服务节点的网络坐标的方法流程图。

具体实施方式

由于现有技术中CDN的主DNS是依据LDNS的地理位置为客户端分配服务节点，因此会使得CDN***的服务质量不高，并且根据LDNS的地理位置分配服务节点，分配粒度太粗，较容易引起网络拥塞和服务器压力过大，同时由于LDNS的地理位置固定不变，因此这种分配无法适应网络性能变化频繁的互联网。

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种选择服务节点的方法、***和设备，利用网络坐标找出距离客户端的网络距离较近的服务节点，并进一步结合服务节点的服务状况信息，将客户端的服务请求调度到合适的服务节点上，能够有效提高CDN***的服务质量。

正是由于LDNS的地理位置在分配服务节点时存在上述问题，因此在本发明中采用客户端、服务节点的网络坐标确定客户端和服务节点的网络距离，并根据网络距离为客户端选择合适的服务节点。下面先对网络坐标进行说明。

在互联网应用中有很多场合需要估计网络距离，即往返时延(round-trip delay)。比如：在CDN服务器负载均衡时，选择离客户端网络距离较近的服务节点作为客户端的服务节点，以使得客户端能够获得较好的服务质量，这时，就需要估计网络中的客户端到各个服务节点的网络距离。目前，采用网络坐标估计网络中端到端的网络距离是比较有效的方法，其基本思想是：根据网络节点之间的网络距离信息，将网络节点映射到一个N维坐标系中(即初始网络坐标系)，确定各网络节点的网络坐标，根据网络坐标即可估算各网络节点之间的网络距离。

全球网络定位(GNP，Global Network Positioning)是其中一种算法复杂度较低、置信度较高的网络坐标算法。下面简要说明GNP算法估计网络节点间的网络距离的计算步骤：1)在网络中确定一些节点作为路标节点，实际测量路标节点之间的网络距离(即往返时延)；2)根据各路标节点之间的网络距离，确定路标节点在N维坐标系中的坐标，确定依据是：使得各路标节点的坐标间的距离和各路标节点的网络距离的均方差最小；3)根据需要测量的普通主机和各路标节点之间的网络距离，确定需要测量的普通主机在N维坐标系中的坐标，确定方法是：测量普通主机和各个路标节点之间的网络距离，并确定普通主机在N维坐标系中的坐标，使得普通主机和各个路标节点坐标间距离与网络距离的均方差最小；4)根据两台普通主机在N维坐标系中的坐标(即GNP坐标)确定两台普通主机网络坐标间的距离，并将该距离作为两台普通主机的网络距离的估计值。采用网络坐标的方法，根据网络坐标即可估算各网络节点之间的网络距离，而不用实际测量各网络节点之间的网络距离。并且，通过实验证明，直接通过GNP坐标确定得到的两台主机间的坐标距离，能比较精确反映网络中两台主机间的网络距离。

本发明正是利用了网络坐标，提供一种基于网络坐标的服务节点的选择方法及***，能够利用网络坐标确定距离客户端网络距离较近的服务节点并结合服务节点的服务状况，将客户端的服务请求调度到较佳的服务节点上，有效提高CDN服务***的服务质量，并提高用户体验。

如图1所示，为本发明实施例提供的内容分发***，包括：

客户端101，用于向负载均衡单元发送服务请求，其中，服务请求用于请求服务节点的地址信息；

服务请求中同时包含客户端的IP地址；

负载均衡单元102，用于接收客户端101发送的服务请求，并获得客户端和服务节点的网络距离，并根据网络距离选择服务节点，并将服务节点103的地址信息返回给客户端；

具体为：获取客户端101在网络坐标系中的网络坐标，根据客户端101与预先确定的CDN网络中的服务节点103间在网络坐标系中的网络坐标，获得客户端和服务节点的网络距离；

当然负载均衡单元102，还可以预先确定各个客户端和每一个服务节点的网络距离，生成路由决策表，则在接收到服务请求后，可直接从路由决策表中按照网络距离直接选择服务节点，而不用再进行网络距离的计算，可节省时间；

负载均衡单元接收到客户端的服务请求，并根据服务请求中的客户端的IP地址获取客户端在网络坐标系中的网络坐标，具体的获取方式有：

1)指派设定数目的服务节点和客户端之间进行数据包探测，获得客户端和该服务节点间的网络距离，并根据网络距离以及预先确定的该服务节点的网络坐标确定客户端在网络坐标系中的网络坐标；

由客户端向网络坐标系中已有的设定个节点发送探测数据包(或者由网络坐标系中已有的的设定个节点向客户端发送探测数据包)获得设定个网络距离，根据该设定个节点的网络坐标以及客户端和该设定个节点之间的网络距离确定客户端在网络坐标系中的网络坐标。

2)负载均衡单元预先确定客户端在网络坐标系中的网络坐标，在接收到服务请求时，直接获得即可，不必再进行探测，节省时间；

其中，预先确定客户端在网络坐标系中的网络坐标的方法参照1)；

3)负载均衡单元预先确定客户端的IP地址段内任意IP地址在网络坐标系中的网络坐标，在接收到服务请求时，直接将IP地址段内任意IP地址对应的网络坐标确定为该客户端的IP地址对应的网络坐标；

其中，预先确定客户端的IP地址段内任意IP地址在网络坐标系中的网络坐标的方法同样和1)相同，只是3)中可以将客户端的IP地址段内任意IP地址的网络坐标确定为客户端的IP地址的网络坐标，同样能够节省时间，不必对每个客户端均计算网络坐标；

其中，负载均衡单元102可根据网络距离选择网络距离最近的服务节点103，并将该服务节点103的地址信息返回给客户端；

较佳地，负载均衡单元102具体根据客户端101和每一个服务节点103的网络距离以及每一个服务节点的服务状况信息选择服务节点，这样既考虑了客户端和服务节点间的网络距离，使得客户端能够就近获得服务，同时考虑了服务节点的服务状况，(即服务节点的是否可服务，服务节点的负载状况等信息)，能够有效提高CDN***的服务质量。

其中，服务节点103的服务状况信息包括：负载状况信息以及服务节点的可服务性信息，可服务性信息是指服务节点是否可提供服务，例如：服务节点软件或硬件故障时则服务节点不可服务；

例如：根据网络距离以及服务状况信息选择服务节点时，首先选择与客户端网络距离最近的服务节点，再查看该服务节点的服务状况，当该服务节点的服务状况信息达到设定的条件时，则选择该服务节点；当该服务节点的服务状况信息没有达到设定的条件，表示该服务节点过于繁忙或者该服务节点被损坏不能提供服务，则选择与客户端距离第二近的服务节点，再依次判断服务状况信息，依此类推，直到为用户选择到合适的服务节点。

其中，设定的条件可以是：服务节点可服务并且服务节点的负载低于一定的阈值。

较佳地，负载均衡单元102根据客户端101和每一个服务节点103的网络距离选择服务节点时，还参照每一个服务节点的实际地理位置信息，也可以结合现有的基于IP地址库的选择方法。IP地址库中存储服务节点的实际地理位置以及所属的电信运营商，在根据网络距离选择服务节点时，还可以参照IP地址库中的信息，选择网络距离较小，且与客户端的实际地理位置之间相隔较近的服务节点，或者结合运营商、实际地理位置和网络距离综合选择服务节点。

负载均衡单元102预先确定CDN网络中的每一个服务节点间在网络坐标系中的网络坐标的方法为：

1)负载均衡单元选取设定数量的服务节点作为路标节点，并由路标节点之间发送探测数据包获得任意两个路标节点之间的网络距离；

2)根据所有两个路标节点之间的网络距离，依据现有的网络坐标算法生成网络坐标系并确定各路标节点的网络坐标；

3)确定CDN***中的其他服务节点在网络坐标系中的网络坐标；

其中，确定其他服务节点中每一个服务节点的方法是：由设定个路标节点向该服务节点发送探测数据包(或者由其他服务节点向路标节点发送探测数据包)，并获得路标节点和该服务节点之间的网络距离(即往返延时)，根据获得的设定个网络距离，确定该服务节点在网络坐标系中的网络坐标。

当网络坐标系中既有路标节点的网络坐标又存在其他服务节点的网络坐标时，若需要在网络坐标系中新加入一个服务节点时，则可通过该服务节点向网络坐标系中的设定个服务节点发送探测数据包，并获得新加入的服务节点和设定个服务节点之间的网络距离，根据该设定个网络距离确定新加入的服务节点在网络坐标系中的网络坐标；

其中，负载均衡单元确定出客户端以及服务节点在网络坐标系中的网络坐标后，定期会对客户端和服务节点的网络坐标进行更新或修正；

更新或修正时，可以重新进行1)至3)，对所有节点的网络坐标进行更新；或者当只对某个节点的网络坐标进行更新或修正时，只需重新在该节点和网络坐标系中的设定个不需修正的节点之间发送探测数据包，获得设定个网络距离后重新确定该节点的网络坐标即可。

考虑到不同时间，网络时延变化比较明显，因此，在生成包含客户端和服务节点的网络坐标时，可以根据时间段生成若干组网络坐标，即对网络坐标进行区分，在任何时间接收到查询请求时，根据当前对应的时间段内的网络坐标确定网络距离，选择服务节点即可。

较佳地，上述***中，客户端101还用于接收负载均衡单元返回的服务节点的地址信息，并根据该地址信息向服务节点发起内容或业务请求；以及上述***还包括：

服务节点103，用于接收客户端的内容或业务请求，并向客户端提供所请求的服务。

其中，如图2所示，负载均衡单元具体包括：

接收单元201，用于接收客户端的服务请求，所述服务请求用于请求服务节点的地址信息；

选取单元202，用于获得客户端和每一个服务节点的网络距离，并根据网络距离选择服务节点；

具体为：获取客户端在网络坐标系中的网络坐标，根据客户端和预先确定的每一个服务节点在网络坐标系中的网络坐标，获得客户端和每一个服务节点的网络距离。

当然，也可以预先确定出各个客户端和每一个服务节点的网络距离，生成路由决策表，并在接收到服务请求后，直接在路由决策表中查找即可；

响应单元203，用于将选择的服务节点的地址信息发送给客户端。

选取单元202，具体用于指派设定数目的服务节点和客户端之间进行数据包探测获得客户端和该服务节点间的网络距离，并根据所述网络距离以及预先确定的该服务节点的网络坐标确定客户端在网络坐标系中的网络坐标。

其中，选取单元202，在根据网络距离选择服务节点时，还参照每一个服务节点的服务状况信息选择服务节点或者参照每一个服务节点的实际地理位置选择服务节点。

如图3所示，本发明实施例还提供一种选择服务节点的方法，包括：

S301、接收客户端的服务请求，其中，服务请求用于请求服务节点的地址信息；

S302、获取客户端在预先生成的网络坐标系中的网络坐标；

具体为：1)指派设定数目的服务节点和客户端之间进行数据包探测，获得客户端和该服务节点间的网络距离，并根据网络距离以及预先确定的该服务节点的网络坐标确定客户端在网络坐标系中的网络坐标；

2)预先确定客户端在网络坐标系中的网络坐标，在接收到服务请求时，直接获得即可，不必再进行探测，节省时间；

3)预先确定客户端的IP地址段内任意IP地址在网络坐标系中的网络坐标，在接收到服务请求时，直接将IP地址段内任意IP地址对应的网络坐标确定为该客户端的IP地址对应的网络坐标；

S303、根据客户端和预先确定的每一个服务节点在网络坐标系中的网络坐标，获得客户端和每一个服务节点的网络距离；

S304、根据网络距离选择服务节点；

根据网络距离选择服务节点可以选择距离客户端网络距离最近的服务节点；

进一步，还可以结合服务节点的服务状况信息，根据网络距离以及服务节点的服务状况信息选择服务节点；

当然，也可以结合服务节点的实际地理位置信息选择服务节点。

S305、将选择的服务节点的地址信息发送给客户端。

当然，在步骤S302、S303中，也可以预先获取客户端(或者客户端所在IP地址段内的任意IP地址)和服务节点在网络坐标系中的网络坐标，并预先获得客户端(或者客户端所在IP地址段内的任意IP地址)和每个服务节点的网络距离，生成路由决策表，则在接收到客户端的服务请求时，可以直接在路由决策表中查找即可，而不必每次接收到请求后都进行计算，可节省时间，提高查询速度，进一步提高了CDN***的服务质量。

其中，步骤S303中，预先确定服务节点的网络坐标的方法如图4所示，具体包括：

S401、负载均衡单元选取设定数量的服务节点作为路标节点，并由路标节点之间发送探测数据包获得任意两个路标节点之间的网络距离；

S402、根据所有路标节点之间的网络距离，依据现有的网络坐标算法生成网络坐标系并确定各路标节点的网络坐标；

S403、确定CDN***中的其他服务节点在网络坐标系中的网络坐标；

其中，确定其他服务节点中每一个服务节点的方法是：由设定个路标节点向该服务节点发送探测数据包，并获得路标节点和该服务节点之间的网络距离，根据获得的设定个网络距离，确定该服务节点在网络坐标系中的网络坐标。

当网络坐标系中既有路标节点的网络坐标又存在其他服务节点的网络坐标时，若需要在网络坐标系中新加入一个服务节点时，则可通过该服务节点向网络坐标系中的设定个服务节点发送探测数据包，并获得新加入的服务节点和设定个服务节点之间的网络距离，根据该设定个网络距离确定新加入的服务节点在网络坐标系中的网络坐标。

采用本发明实施例的方法，能够根据客户端和服务节点的网络距离，选择服务节点，以及将选择的服务节点的地址信息发送给客户端。因为网络距离反映的是客户端和服务节点之间的网络链路状况，根据客户端和服务节点之间的网络距离选择服务节点，能够提高CDN***的服务质量。并且避免了基于LDNS的地理位置选择服务节点时，由于LDNS通常是每个ISP在每个省份部署一套，因此带来的分配节点的时以省份为单位，分配粒度太粗，引起网络拥塞和集中访问对服务造成过大压力的问题，同时避免了LDNS的地理位置固定不变，分配节点时无法适应网络性能变化频繁的互联网的问题。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种选择服务节点的方法，其特征在于，包括：

将选择的服务节点的地址信息发送给客户端。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得客户端和每一个服务节点的网络距离，具体为：

获取客户端在网络坐标系中的网络坐标，并根据客户端和预先确定的每一个服务节点在网络坐标系中的网络坐标，获得客户端和每一个服务节点的网络距离。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，获取客户端在网络坐标系中的网络坐标具体为：

指派设定数目的服务节点和客户端之间进行数据包探测获得客户端和该服务节点间的网络距离，并根据所述网络距离以及预先确定的该服务节点的网络坐标确定客户端在网络坐标系中的网络坐标。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述每一个服务节点在网络坐标系中的网络坐标的确定方法是：

选取设定数量的服务节点作为路标节点，并由路标节点之间发送探测数据包获得任意两个路标节点之间的网络距离；

根据所有路标节点之间的网络距离，生成网络坐标系并确定各路标节点在网络坐标系中的网络坐标；

确定其他服务节点在网络坐标系中的网络坐标。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：定时更新客户端以及服务节点在网络坐标系中的网络坐标。

6.如权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，根据网络距离选择服务节点时还参照每一个服务节点的服务状况信息选择服务节点。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述服务节点的服务状况信息包括如下之一或其组合：

服务节点的负载状况信息；

服务节点的可服务性信息。

8.如权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，根据网络距离选择服务节点时还参照每一个服务节点的实际地理位置选择服务节点。

9.一种内容分发***，其特征在于，包括：

负载均衡单元，用于接收所述服务请求，获得客户端和每一个服务节点的网络距离，并根据网络距离选择服务节点，将选择的服务节点的地址信息发送给客户端。

10.如权利要求9所述的***，其特征在于，所述负载均衡单元，具体用于获取客户端在网络坐标系中的网络坐标，根据客户端和预先确定的每一个服务节点在网络坐标系中的网络坐标，获得客户端和每一个服务节点的网络距离。

11.如权利要求10所述的***，其特征在于，所述负载均衡单元，具体用于指派设定数目的服务节点和客户端之间进行数据包探测获得客户端和该服务节点间的网络距离，并根据所述网络距离以及预先确定的该服务节点的网络坐标确定客户端在网络坐标系中的网络坐标。

12.如权利要求9、10或11所述的***，其特征在于，所述负载均衡单元在根据网络距离选择服务节点时，还参照每一个服务节点的服务状况信息选择服务节点。

13.如权利要求9、10或11所述的***，其特征在于，所述负载均衡单元在根据网络距离选择服务节点时，还参照每一个服务节点的实际地理位置选择服务节点。

14.如权利要求9、10或11所述的***，其特征在于，所述客户端还用于接收负载均衡单元返回的服务节点的地址信息，并根据该地址信息向服务节点发起内容或业务请求；以及所述***还包括：

服务节点，用于接收所述内容或业务请求，并向客户端提供所请求的服务。

15.一种负载均衡设备，其特征在于，包括：

16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述选取单元，具体用于获取客户端在网络坐标系中的网络坐标，根据客户端和预先确定的每一个服务节点在网络坐标系中的网络坐标，获得客户端和每一个服务节点的网络距离。

17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，所述选取单元，具体用于指派设定数目的服务节点和客户端之间进行数据包探测获得客户端和该服务节点间的网络距离，并根据所述网络距离以及预先确定的该服务节点的网络坐标确定客户端在网络坐标系中的网络坐标。

18.如权利要求15、16或17所述的设备，其特征在于，所述选取单元，在根据网络距离选择服务节点时，还参照每一个服务节点的服务状况信息选择服务节点。

19.如权利要求15、16或17所述的设备，其特征在于，所述所述选取单元，在根据网络距离选择服务节点时，还参照每一个服务节点的实际地理位置选择服务节点。