分层结构ｃｄｎ的负载均衡

1 / 7分层结构的 负载均衡摘 要：根据内容分送网络的现状和发展要求，针对大型 CDN 覆盖网络，提出构建覆盖网的分层拓扑结构和逻辑组织思想，并在此基础上提出分级均衡。 关键词：内容分送网络；内容路由；负载均衡；分层覆盖网1 构建 CDN 分层覆盖网 CDN 通过减少骨干网络中冗余数据的重复传输，使之最小化，以分布式节点设备的增加为代价，将广域传输转为本地或就近访问，提高边缘丰富网络资源的利用率来实现改善网络内容发布环境的。充分考虑底层网络环境的结构和性能是部署 CDN 设备节点的关键。在一个分层结构的因特网环境中，大部分基于平面拓扑结构的覆盖网都不能很好地运用于大型 CDN 网。借鉴 Internet 的分层拓扑结构，2 / 7针对大型 CDN 网，采用分层拓扑结构是一个合理的方向。 根据典型的 Internet 网络拓扑，构建如图 1 所示CDN 覆盖网。图中包含了节点分布和组织模型。 普通客户 H：H 为局域网节点 L1 所在局域网内或者离 L1 最“近”的一个发起内容请求的用户。H 与内容服务节点 L1 的这种关系绑定是基于 H 与 L1 之间的网络资源决定的，这种绑定假设 H 的服务请求如果通过 L1 提供服务将得到最好的服务质量。 经过这样的关系绑定，客户 H 访问 CDN 网的所有请求都将经过 L1。由 L1 对 H 的内容请求提供内容服务或发起内容路由。 局域网节点 L：作为分布在最边缘的 CDN 服务节点 L是 CDN 覆盖网最基本的服务节点，它可以是单个缓存也可以是由交换机控制的内容服务器群，它负责为重定向到该节点的内容请求提供服务或者重定向该请求到其他节点。我们把相邻的 L 节点逻辑组织成一个群，我们把 L1、L2 和3 / 7L3 组织成一个群，同理 L4、L5、L6 和 L7，L8、L9 和 L10分别组成另外两个群。且这三个群分别隶属于 C4、C3 和C5。由节点 L 构成群也是基于网络资源的，一般我们把同属于一个域的节点组织成一个群，我们基于这样的事实，通常属于同一个域内的网络连接资源比跨域连接更加丰富。同时我们划分群也要考虑群的规模，如果域内存在过多节点，我们也可以把域内节点组织成多个群，甚至也可以根据其他因素把不同域内节点组织成到同一个群内。群的构建是逻辑上的。 群内 L 节点的关系和与隶属节点 C 的关系可以通过配置得到，因为 CDN 网络提供上部署的节点相对还是稳定的，添加和删除节点或者更新节点组织只需要简单的配置就可以完成。地区级节点 C：地区级节点 C 分布与一个自治系统的不同地区网中，节点 C 本身可以是提供内容服务的节点，同时它也作为地区网内某些 L 节点构成群的管理控制中心，本质上它也属于这个群，只是作为这个群的代表节点，以构建更高级的群。 C 节点依照 L 节点构建群的原则构建更高级的群，通常我们把属于同一个自治系统的 C 节点构成群，并隶属于该自治系统级节点 A。也可以在一个自治系统内构建多个 C4 / 7群。同样，这样的构建过程也是逻辑上的，基于网络和应用需要，我们甚至可以在所有节点中不论级别选取节点构成群。 群内 C 节点的关系和与隶属节点 A 的关系同样可以通过配置得到。在我们的模型中，我们将 C2 和 C3 构成隶属于 A1 的群，C4、C5 和 C6 构成隶属于 A2 的群。 自治系统级节点 A：自治系统级节点 A 分布与因特网不同自治系统中，节点 A 本省也可以是提供内容服务的节点，同时它也作为自治系统网内某些 C 节点构成群的管理中心，本质上它也属于这个群，只是作为这个群的代表节点。 CDN 中心节点 O：CDN 中心节点作为 CDN 的控制和数据中心，负责统一管理整个 CDN 覆盖网。CDN 中心可以运行实现全局均衡的重定向服务器、内容分发驱动设备、集中式的内容分发管理和网络管理设备以及对用户和内容提供商的 CDN 使用情况进行统计和计费的设备等。在我们的 CDN分级覆盖网模型中，它主要通过分级收集 CDN 系统信息和分级控制管理方法运行整个 CDN 网。 5 / 7在以上节点定义和组织过程中，我们主要是依据Internet 网络结构进行的。但是实际上还有很多因素可以影响这些定义和组织方式，我们只是为了简单起见，未考虑其他因素。在定义和组织节点过程中，我们的出发点是尽量利用网络环境信息，为在定义组织好的覆盖网上实现负载均衡和相应路由提供有利条件。 2 分级负载均衡 当前投入使用 CDN 系统几乎都是分布式 CDN 节点加集中控制和全局负载均衡模式的。不论采用那种具体方法，实现全局均衡都必须获取全局负载信息和网络状态信息，在 CDN 系统规模足够大的时候，这些信息的获取、分析和传输开销是不可忽视的。我们从实际应用调查中发现，实际上，当在一个自治系统内部存在多个 CDN 内容服务节点时，该自治系统内用户的内容请求几乎不会被重定向到该自治系统以外的 CDN 内容服务节点。所以，对于这种场合，6 / 7实行全局均衡带来了不必要的开销。我们完全可以考虑只是在自治系统内部实现负载均衡。这就是提出分级均衡思想的出发点。 针对不同规模、不同网络环境和不同业务特点的 CDN网，存在不同的最佳均衡策略。本节以下内容提出了一个在 CDN 分层覆盖网结构下的分级均衡策略，它不是一个单一的内容路由算法，而是针对大型 CDN 网实现有效负载均衡的策略。 3 总结 采用分层结构 CDN 覆盖网及分级均衡策略，可以避免传统的基于 DNS 全局重定向机制 CDN 网的主要弊端，可大大加快内容