思科CDN的特点和优势

1、 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialC25-452149-021视频应视频应用及其解决方案用及其解决方案徐建锋徐建锋思科思科中国中国 运营商事业部首席架构师运营商事业部首席架构师内容提内容提纲纲一、全球视频发展趋势和热点二、CDN技术发展趋势三、中国电信IPTV现状分析四、思科CDN/IPTV架构特点和优势 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialPresentation_ID3互联网视频成为互联网发展的主要驱动力

2、互联网视频成为互联网发展的主要驱动力无穷无尽内容，无穷无尽内容，2013年超过年超过90%的网络流量的网络流量 终端：PC终端、互联网电视、平板电脑、智能手机等等终端、互联网电视、平板电脑、智能手机等等质量：由质量：由256K-512K SD向向1-2Mbps HD迈进迈进内容：用户自产生内容：用户自产生UGC，相机、摄像机、手机等视频制作和共享，相机、摄像机、手机等视频制作和共享挑战：带宽需求、挑战：带宽需求、 智能智能CDN、质量保证、质量保证 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialPresentat

3、ion_ID4Web 2.0PersonalSocial富媒体Broadcast & More 更加交互化、个性化和社区化Interactive Personal SocialIPTV和三屏融合成为运营商的主要发展方向之一和三屏融合成为运营商的主要发展方向之一但是但是IPTV发展遇到互联网视频的巨大挑战发展遇到互联网视频的巨大挑战 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialPresentation_ID5高清视频通信高清视频通信身临其境的、传神的面对面体验身临其境的、传神的面对面体验 质量：质量：480P、7

4、20P和和1080P带宽：动态自适应，双向对称带宽：动态自适应，双向对称2-5Mbps服务：客户自服务开通、网络支付服务：客户自服务开通、网络支付挑战：对称带宽需求，端到端质量保证挑战：对称带宽需求，端到端质量保证You and Me你 和 我 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialPresentation_ID6运运营营商自商自营营内容内容第三方内容第三方内容全国全国数据中心数据中心全国全国数据中心数据中心区域区域数据中心数据中心区域区域数据中心数据中心互联网视频和互联网视频和IPTV相关的技术范围相关

5、的技术范围视频传输视频传输和传和传输控制协议输控制协议内容内容分发分发技术技术CDN视频文件视频文件封装格式封装格式视频编码视频编码技术格式技术格式终端播放软件终端播放软件 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialPresentation_ID7主流互联网视频主流互联网视频/IPTV视频技术视频技术一一二二三三四四五五编码格式H.264MPEG4VP8VC-1文件格式FLVMP4WebM3GPMKV视频分发技术CDNP2P传输和传输控制协议RTP/RTSPHTTP终端播放RealPlayerAdobe Fl

6、ash PlayerMediaplayer 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialPresentation_ID8近期视频领域的热点（近期视频领域的热点（1）Flash、H.264和和WebM的背后：行业话语权之争的背后：行业话语权之争 AdobeAdobe和苹果的和苹果的FlashFlash之争之争苹果不允许苹果不允许FlashFlash在在iPhoneiPhone和和iPadiPad中运行。苹果的解中运行。苹果的解释是，这会影响性能。释是，这会影响性能。苹果反对在苹果反对在iPhoneiPhone中使

7、用中使用Flash Flash CS5CS5等开发工具，因等开发工具，因为这些工具最终是由为这些工具最终是由AdobeAdobe一家公司控制的。一家公司控制的。AppleApple坚持用坚持用H.264H.26420102010年年5 5月，月，GoogleGoogle推出推出WebMWebM，放弃，放弃H.264H.264理由：理由：H.264H.264封闭，并且要专利费封闭，并且要专利费WebMWebM开源并且免费。开源并且免费。WebMWebM：WebMWebM由由GoogleGoogle提出，是一个开放、免费的媒提出，是一个开放、免费的媒体文件格式。体文件格式。WebMWebM 以以

8、MKVMKV容器格式为基础的新容器容器格式为基础的新容器格式，里面包括了格式，里面包括了 VP8VP8 影片轨和影片轨和 OggOgg VorbisVorbis 音轨音轨 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialPresentation_ID9近期视频领域的热点（近期视频领域的热点（2）HTTP/Flash快速增长与快速增长与RTSP/RTP的衰退的衰退 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialPresentation_

9、ID10近期视频领域的热点（近期视频领域的热点（3）CDN的稳定增长与的稳定增长与P2P的衰退的衰退 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialPresentation_ID11Move Simulcode Master ServerVideo FileLive FeedRaw 2 Second Streamlets1600 kbps1400 kbps1130 kbps900 kbps750 kbps570 kbps440 kbps330 kbps220 kbps164 kbps2500 kbps2000 k

10、bps1800 kbps1600 kbps1400 kbps1130 kbps900 kbps750 kbps570 kbps440 kbps330 kbps220 kbps164 kbpsHDSDOriginServerMove Networks Player2-second QSS filesper profile (media)QMX metadata/indexVOD/Pre-Encoded5-second QMXmetadata/IndexLive/Real-Time Encoded Persistent HTTP Multiple TCP Connections 3 Byte-Ra

11、nge Reqs/Streamlet Periodic refresh of QMX (Live)MoveDirector Communicates with Move Director for CDN selection Software Decode Decode Performance Monitor TCP Connection Monitor Upshift/downshift Decisions2-second QSS filesper profile (media)Codecs supported:On2 VP7H.264 (Future)近期视频领域的热点（近期视频领域的热点（

12、4）ABR（Adaptive Bit Rate）编码技术）编码技术应用适应网络的应用适应网络的QOS解决方案解决方案内容提内容提纲纲一、全球视频发展趋势和热点二、CDN技术发展趋势三、中国电信IPTV现状分析四、思科CDN/IPTV架构特点和优势 挑战： 一个业务一个CDN，导致投资大、维护成本高、利用率低下 CDN体系封闭，缺乏有力的市场竞争，导致技术进步慢 CDN分发和调度技术无法适应海量视频年代的需求 CDN架构无法同时承载多种视频应用 趋势： 标准化和开放化 应用无关化，实现传送透明化，从而实现多业务承载 CDN网络架构重构 存储与网络的协同全球运全球运营营商商IPTV/CDN的困的困

13、难难和和发发展展趋势趋势Next Generation On Demand（ （NGOD 2.0） ）Architectural building block for CDNNext Generation On Demand（ （NGOD 2.0） ）Concept architectureNext Generation On Demand（ （NGOD 2.0） ）Supported content formats by CDN中国中国电电信信IPTV2.0标标准化平台系准化平台系统统架构架构CMSIPTV BSSCDN/EPGVASCT融合融合CDN部署架构（部署架构（级联级联部署部署逻辑

14、图逻辑图接口定接口定义义） ）CDNCDN与承载网络的协同发展，获得最佳投入产出与承载网络的协同发展，获得最佳投入产出三要素分析：存储、带宽和并发数三要素分析：存储、带宽和并发数19省中心节点内容库区域中心区域中心2 2区域中心区域中心X X边缘N+M边缘流媒体服务器边缘Y边缘N+M+1城域骨干城域骨干省内长途文广内容管理CMS并发数并发数带宽带宽1GE/3.5万万带宽带宽0.2GE/1.5万万存储存储存储存储投资计算依据：投资计算依据：带宽价格：带宽价格：5万万/GE存储价格：存储价格：4000/T（SAS 15000转）转）存储与带宽投资拐点计算方法存储与带宽投资拐点计算方法20边缘节点存

15、储节省的投资边缘节点存储节省的投资=区域节点到边缘节点增加的带宽投资区域节点到边缘节点增加的带宽投资参考计算：五万小时内容，参考计算：五万小时内容，5000并发用户并发用户存储与带宽投资拐点（存储与带宽投资拐点（5000/100005000/10000并发）并发）210%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%5%10% 15% 20% 25% 30% 35% 40%5万小时7万小时10万小时15万小时实际数据5000并发数并发数10000并发数并发数存储与带宽投资拐点（存储与带宽投资拐点（15000/2000015000/20000并发）并发）2215000并发数并发数

16、20000并发数并发数带宽与存储投资小结第一：在相同并发数下，内容越多，拐点越低，也就是边缘存储比例越低。第二：在相同内容下，并发用户数越多，拐点位置越高，也就是边缘存储比例越高。第三：现在IPTV典型节点是：5000并发数/节点，5-10万小时数有如下结论：边缘存储配置10%就可以满足要求。为什么不采用低价的硬盘？或者外置存储？问题：SATA硬盘的价格是SAS的30%，IO能力是40%，可以增加SATA的数量，增加容量，同时增加IO能力。为什么不行呢？答案：内置存储。受到服务器硬盘槽位数量的限制。服务器最大是24个，如果采用SATA硬盘，IO的能力将下降60%，支持的并发流数量下降60%。间

17、接浪费了服务器CPU、内存、网卡等能力的60%。存储的成本只占整个服务器的约1/3，所以很不划算。外置存储。采用SAN或者NAS，网络IO的能力限制。比如FC的IO能力一般是8G，实际只有6G的有效传送。也只能3000个2M码流。由于增加了8G的FC网络和网卡，成本也增加了很多，所以还是不划算。这也就是为什么大家采用内置硬盘的方式。内容提内容提纲纲一、全球视频发展趋势和热点二、CDN技术发展趋势三、中国电信IPTV现状分析四、思科CDN/IPTV架构特点和优势中国电信典型中国电信典型IPTVIPTV 三级部署方案三级部署方案 省中心、区域中心、边缘节点省中心、区域中心、边缘节点26省中心节点内

18、容库区域中心区域中心1 1边缘节点1区域中心区域中心2 2区域区域中心中心区域中心区域中心X X深边缘节点NA、省中心：一个省一个，全部内容库，维护管理，认证计费B、区域中心：全部内容库，中小型城域网一个，大型/特大型城域网2-4个，大约15-20万用户/区域中心C、边缘节点：BRAS/SR边，大约1-3万用户/边缘节点边缘N+M边缘N+1边缘Y边缘N+M+1城域骨干城域骨干城域骨干省内长途文广内容管理CMS挑战挑战1 1：边缘存储模式不可持续发展：边缘存储模式不可持续发展内容的不断增加，用户的有限增长，存储成本无法承受内容的不断增加，用户的有限增长，存储成本无法承受27注：300万用户规模，

19、约30个区域中心，150个边缘节点，意味着一个内容，需要保存1+30+150=181份.某城域网10万小时IPTV扩容18万流，扩容了2700 T 的存储！如果是50万小时内容呢？用户数不再增加。省中心节点内容库区域中心区域中心1 1边缘节点1区域中心区域中心2 2区域区域中心中心区域中心区域中心X X深边缘节点N边缘N+M边缘N+1边缘Y边缘N+M+1城域骨干城域骨干城域骨干省内长途文广内容管理CMS存储与内容成正比，内容是无限的，而存储与内容成正比，内容是无限的，而用户数是有限用户数是有限内容的无限增长导致每个用户的成本在无限增长内容的无限增长导致每个用户的成本在无限增长挑战挑战2 2：基

20、于：基于RTPRTP/ /RTSPRTSP的多节点服务架构，服务质量无的多节点服务架构，服务质量无法保证，网络规划难度增加，统一承载不可能法保证，网络规划难度增加，统一承载不可能28注：为了降低存储成本，边缘节点只保存30%的内容，服务70-80%请求。20-30%的请求由区域中心和省中心服务。省中心节点内容库区域中心区域中心1 1边缘节点1区域中心区域中心2 2区域区域中心中心区域中心区域中心X X深边缘节点N边缘N+M边缘N+1边缘Y边缘N+M+1城域骨干城域骨干城域骨干省内长途文广内容管理CMS端到端稳定端到端稳定2M无法保证无法保证端到端稳定端到端稳定2M可以保证可以保证Caching

21、 NodeCaching NodeCaching NodeStreamersStreamersStreamersStreamersStreamersStreamersStreamers热点由管理员确定热点由管理员确定，Push到边缘，导致边缘命中到边缘，导致边缘命中率低下，降低了客户体验，浪费了存储空间率低下，降低了客户体验，浪费了存储空间内容库Content Library挑战挑战3 3：主动：主动PushPush模式无法适应长尾消费行为模式无法适应长尾消费行为挑挑战战4： ：设备设备性能低，集成度低，空性能低，集成度低，空间间和能耗居高不下和能耗居高不下30内容提内容提纲纲一、全球视频发展

22、趋势和热点二、CDN技术发展趋势三、中国电信IPTV现状分析四、思科CDN/IPTV架构特点和优势思科融合思科融合视频视频平台平台逻辑逻辑架构架构图图在思科在思科VVI架构上，架构上，实现实现了了电电信信CDN1.0和和IPTV2.0规规范范IP Network中心存储Vault缓存Cache虚拟视频基础设施VVIPC/MobileStreamerC2接口机业务管理系统BackofficeTV Streamer 流服务系统Streamer内容管理系统CMS内容管理内容注入内容转码时移文件版权管理数字版权VVI管理系统VVIMSTB客户端ClientS4C2PlusD1.1M4P4流媒体服务器管

23、理系统CDSMEPG门户C2PLusC2Plus思科优势（1）：基于标准的分发与服务分离的融合理念骨干骨干IPIP 网络网络Vault Group AVault Group BCache group ACache group B区域区域IPIP 网络网络 Streamer Group TVMaster BC区域EPGSR中心EPG Streamer Group TVMasterBC Streamer Group PCMasterBC Streamer Group PCMasterBC中心 Portal重定向服务器授权DNS网元管理系统CDSM业务管理系统IPTV 服务PC/手机服务省缓存DNS

24、VVIVVI基于HTTP的 C2/D1.1接口思科优势（2）：大容量，高性能，低功耗，小空间p高度：高度：4RUp200频道频道/600MBps同同时注入时注入p32G 内存内存p24*1T SATA存储存储p8*GE+2*GEp支持支持1：1的的备份备份，容量可，容量可以无限制扩大以无限制扩大中心存储中心存储 CDE420-4ACDE420-4A区域缓存区域缓存 CDE420-4GCDE420-4G边缘流媒体服务边缘流媒体服务 CDE250CDE250p高度：高度：4RUp支持支持2400个个3.75M并发流并发流p支持支持4500个个2M并并发流发流p支持支持2250个个 8M HD并发流

25、并发流p9G吞吐量吞吐量p24*450G SAS存存储储p12*GE+2*GEp最大最大10台台/Groupp高度：高度：2RUp功耗：功耗：450Wp支持支持8000个个3.75M SD并发流并发流p支持大于支持大于1万个万个2M SD并发并发流流p30G吞吐量吞吐量p24*680G SAS存存储储p48G内存内存p4*10GE端口端口p最大最大6台台/Group5000个个2M流流/RU，超过现在主流设备的，超过现在主流设备的10倍倍0.045W/2M流：小于现在主流设备的流：小于现在主流设备的1/20性能的决性因素：硬盘选择800元2500元5000元5年来硬盘容量增加了几十倍，但是年来

26、硬盘容量增加了几十倍，但是IO性能只有少量的优化性能只有少量的优化磁盘的价格与磁盘的价格与IO的能力成比例，而不是容量。的能力成比例，而不是容量。视频是大吞吐量的应用，视频是大吞吐量的应用，IO性能是关键。性能是关键。性能的决定因素：文件系统存储存储IO的能力基本与磁盘数量成比例的能力基本与磁盘数量成比例任意读取时，任意读取时，SAS是是SATA性能的性能的3倍倍任意读取的性能只有顺序读取的几分之一到几十分之一任意读取的性能只有顺序读取的几分之一到几十分之一SSD的任意读取性能是的任意读取性能是SAS和和SATA的的10倍倍文件系统是文件系统是IO性能的关键性能的关键思科采用思科采用24块高性

27、能的块高性能的SSD和和SAS硬盘硬盘思科自主研发的操作系统内核，包括文件系统思科自主研发的操作系统内核，包括文件系统、内存管理、内存管理、IO驱动等等驱动等等Fullmesh TCPAVSDB思科理念（思科理念（3）：采用集群技）：采用集群技术术， ，实现实现高可靠，基于内容高可靠，基于内容调调度，度，减少内容重复存减少内容重复存储储，提供，提供缓缓存效率存效率Set up/Control server Virtual IP :0/24Setup/control primary Mgmt IP:/24物理端口 IP：-6/24 172.

28、19.1.1-6/24Play Server CMgmt IP:/24物理端口 IP：-12/24Play Server DMgmt IP:/24物理端口 IP：-6/24 Setup/control BackupMgmt IP:/24物理端口 IP：-12/24 n Vault、Cache Node和和Streamer都采用集群技术都采用集群技术集群内部采用统一的数据库集群内部采用统一的数据库,确保设备负载确保设备负载内容内容在线服务在线服务故障等信息同步故障等信息同步集群内部实

29、现负载分担和容灾备份集群内部实现负载分担和容灾备份集群内部，实现基于内容的调度集群内部，实现基于内容的调度思科优势4：实时Pull模式，适应长尾模型，提高命中率骨干骨干IPIP 网络网络Vault Group AVault Group BCache group ACache group B区域区域IPIP 网络网络 Streamer Group TVMaster BCVVIVVI最热点内容，最小的存储，最大的命中率次热点内容永久内容库冷片边缘未命中：Delay 180ms区域未命中：delay 550ms热点由用户消费行为决定，只有用户看的内容，才会分发热点由用户消费行为决定，只有用户看的内容

30、，才会分发到边缘，才会到边缘，才会占用存储，占用存储，这样边缘节点存储不存在浪费这样边缘节点存储不存在浪费思科优势（5）：内容分片，提高缓存效率，提高命中率 IPTV平均平均时长约时长约75分分钟钟，很大部分，很大部分请请求只看求只看1-3分分钟钟骨干骨干IPIP 网络网络Vault Group AVault Group BCache group ACache group B区域区域IPIP 网络网络 Streamer Group TVMaster BCService groupVVIVVI传送并缓存了整个影片内容传送并缓存影片的热点片断思科优势6：根据内容流行度，智能调度、缓存和删除写入硬盘

31、写入硬盘自动删除自动删除留在内存留在内存 视频业务的特点是大流量，体现在视频业务的特点是大流量，体现在CDNCDN设备上的瓶设备上的瓶颈就是磁盘、网络、内存的颈就是磁盘、网络、内存的IOIO能力。能力。 磁盘的写是最耗时的，并且对磁盘损坏最大的。磁盘的写是最耗时的，并且对磁盘损坏最大的。 所以减少磁盘的写是提升性能的关键之一所以减少磁盘的写是提升性能的关键之一时代华纳的实际运行数据采用采用Pull、内容调度、热度调度和内容分片等技术，极大、内容调度、热度调度和内容分片等技术，极大提高了缓存命中率，减少了存储的需求提高了缓存命中率，减少了存储的需求0 00.50.51 11.51.52 22.52.53 33.53.54 44.54.510:00