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随着互联网的发展流媒体视频内容日趋增多已经成为互联网信息的主要承载方式。相对传统的文字图片等传统WEB应用流媒体具有高数据量高带宽、高访问量和高服务质量要求的特点而现阶段互联网“尽力而为”的特点决定了在现有网络架构下大规模流媒体应用是存在困难的。而向受众提供高速且高质的视频内容是许多专业电视及视频内容提供商的重要目标因此支持视频流的CDN 和相关辅助技术很重要因为他们不仅可以优化视频传输速率同时还可以兼顾传输的视频文件质量水平。 本文火伞云将为大家探讨融合CDN与视频流P2P视频传输技术相结合的一些细节比如我们将探讨该技术是什么如何实现融合CDNP2P架构并向大家说明将CDN架构与P2P视频传输技术相结合的好处。
一、什么是融合CDN
在深入探讨融合CDN之前我们先有必要再了解一下CDN。CDN的全称是Content Delivery Network即内容分发网络。其目的是通过在现有的Internet中增加一层新的网络架构通过智能化策略将中心的内容发布到最接近用户、服务能力最好的的网络”边缘”节点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网站的响应速度。
然而传统的CDN技术仍然是一种客户机-服务器(C/S)的计算模式。尽管传统CDN将服务能力和服务内容在网络上进行了分布可以在一定程度上加速流媒体内容的分发提高服务质量。但由于其核心仍然是基于C/S的架构其服务的扩展能力取决于分布节点的不断部署由此造成了CDN服务能力扩展的成本非常高需要不断的投资。同时用户访问是具有随意性突发性等特点的而传统CDN系统不具备弹性动态扩展的能力难以从根本上提升CDN系统的效率。 融合CDN是在传统CDN基础上通过技术手段融合全球各主流CDN厂商的优质节点以实现全业务处理能力的智能调度加速管理服务融合CDN通过强大的智能调度策略来综合利用上述资源来解决实际场景中的问题可以带来更加优质的服务效果、更加稳定的质量和相对降低的服务成本。
二、什么是P2P视频传输
P2P即Peer to Peer也就是节点对节点的对等传输。P2P技术将各个用户互相结合成的一个网络共享其间的带宽、共同处理其中的信息。与传统的客户机-服务器模式(C/S模式)不同P2P工作方式中每一个客户终端既是客户机又是服务器。采用P2P架构可以有效地利用大量普通计算设备的计算资源和带宽资源将计算任务或存储数据分布到所有结点上达到高性能计算、高I/O能力、高带宽和海量存储的目的。同时由于P2P的特性系统在大规模并发服务时凸显优势整体系统具备动态扩展能力整体系统的部署成本低系统效率高同时具有系统级的服务可靠性。
然而单纯的客户端P2P应用也存在自身的缺点首先P2P系统天生具有可控性、可管理性差的特点同时面临可用性问题从整个系统而言P2P是可靠的但是对于单个内容或者单个任务而言P2P是不稳定的每个Peer具有随意性随时可以退出系统;交换的内容随时可能被删除或者被终止共享。另外由于传统P2P技术中Peer之间交换数据的通道更多的是由自动寻找最优逻辑链路而忽视实际的物理链路的情况对电信运营商IP承载网的实际构架考虑不多造成骨干网拥塞、网络流量风暴等损害电信运营商利益的问题。这些问题都阻碍了单纯的客户端P2P技术难以进一步发展成为电信级的技术平台。 为了使 P2P 传输发挥作用系统首先在设备或对等点之间建立连接。然后对等方可以在将视频流传送给其他对等方时共享视频流这样您的设备就可以传输和接收视频。然而为了使该系统正常工作对等点必须存储一定量的数据并相互交换状态信息以便保留连接性并共享数据。只要这些对等点提供足够的传出带宽每个对等点都应该能够从其连接的对等点传送和接收视频内容。点对点传输旨在以最低带宽要求提供高质量和可扩展的视频流而不管每个对等点的能力或网络速度是否不规则。
三、P2P与CDN融合的可行性探讨
P2P系统弹性好可扩展性强、服务效率高但是在内容版权管理、用户管理、QoS服务保障、流量有序性等方面比较弱。而CDN技术则是拥有突出的服务质量保障、极强的内容、用户管理能力但扩展性差大规模服务投入成本高且效率难以提升。
由此我们可以看出作为当前的两种主流内容传送技术CDN和P2P各有所长在计算模型上的差异具有一定的互补性如果能够结合P2P的扩展能力和CDN的可靠性、可管理性就可以构建一个可管理的、能够承载电信级内容应用的流媒体内容分发平台。
四、如何实现融合CDNP2P架构
目前就P2P与CDN融合现有的研究有人提出了一种上层传统CDN架构下层采用P2P技术进行分发的模式。也就是流媒体内容通过传统CDN技术从中心推送至网络边缘服务节点缓存然后从边缘服务节点到用户之间的传输则采用P2P技术而P2P的范围一般是控制在本地节点服务范围之内。如果用户需要的内容本地节点没有则节点通过CDN网络向中心服务器索取拿到本地之后再向本地用户进行P2P分发。这种模式基本上利用了传统P2P与CDN各自的特性一方面利用CDN服务高保障的特性推送至离用户最近的服务节点同时又利用了P2P的可扩展性提升了节点的可服务能力。
然而这种P2P与CDN的混合只是利用了其各自的外部特性从本质上而言P2P自身没有改造CDN也没有优化自身架构没有发生融合只相当于把两种技术的服务方式做了迭加。
P2P与CDN的融合应该是充分的利用了双方各自的最优之处不仅能够在服务上能各自在不同的阶段发挥各自的优势同时也应该利用对方的优势对自身弱势的地方进行改造与完善最后再加以统一、迭加形成一个真正优化的CDN与P2P互相融合的流媒体内容分发平台。
火伞云以P2P技术对CDN网络进行优化、改造。在传统CDN中从中心到边缘服务器之间的数据链路需要相当大的投资同时资源的效率不高、带宽复用率低;另外在跨ISP等情况下链路的畅通也难以得到保障。针对这一问题火伞云采用以P2P的方式组织CDN节点设备利用P2P的目录服务和多点传输能力实现CDN节点设备之间的内容交换、互相备份由此可增强从中心到边缘节点的CDN网络的内容传送效率、使系统冗余性得以提高从而提升CDN的内容分发能力。
同时P2P也借鉴CDN技术的一些优点将CDN的管理机制和服务能力引入P2P网络增加超级节点的地位形成以CDN为可靠的内容核心以P2P为扩展机制的架构增加内容、用户的可管理性同时使得网络流量更加有序。
火伞云一方面在CDN网络核心层(即从中心到边缘服务器层)采用P2P技术进行优化用P2P技术重新组织原有C/S架构的各服务节点另外在P2P网络中也融入CDN技术的一些优点使其在可控、可管理性上得以提高。在两种技术充分融合、渗透、改造之后将两者统一形成一个真正优化的(上层CDN经过P2P化改造提升了分发能力下层P2P可控性强有管理能力)的CDN与P2P完整融合的流媒体内容分发平台。 五、使用融合CDNP2P 架构的优点
经过P2P与融合CDN技术的全面融合的流媒体内容分发平台将获得如下优势:
1、减少中心节点数据源的压力降低成本。传统CDN每个服务节点如果要获得中心节点数据源数据均需要直接访问数据源服务器造成数据源压力大消耗带宽多造成中心到边缘的数据链路得不到保障。而通过对CDN服务节点采用P2P方式进行组织请求由对等点处理节点之间可以通过P2P方式互相共享、缓存数据大大降低了中心数据源的压力可以显着减少来自流源原始服务器和CDN的请求直接导致更具成本效益的视频传输。
2、提高系统服务能力可靠性实施更简便。不同服务节点之间对中心数据多点备份这一策略使得CDN系统整体冗余能力、服务的自我恢复能力得以提高。使得系统的稳定性进一步增强。且由于P2P传输主要使用WebRTC协议该协议与所有现代浏览器兼容。因此实现起来极其方便并且还可以提供额外的流源隐私保护。
3、增加可提供服务的节点数量提升服务灵活性。过P2P方式互相共享、缓存数据使得可以提供服务的节点数量大大增加同时使得服务节点的服务更加灵活、智能。如流媒体VOD应用时几个邻近节点可按照一定规则各自缓存不同的流媒体数据如果A节点服务的用户请求观看B节点缓存的内容可采取A节点与B节点通过P2P方式交换数据由A节点为用户提供服务。
4、增加了系统的可扩展性提升服务效率。融合CDN网络提供了一个可扩展的平台可以为越来越多的观众提供内容。与单CDN厂商相比它提供对更多服务器的访问从而增加了观众的容量有了更多的服务器视频流内容就可以传送给更多的人而不会造成网络瘫痪。下层内容分发采用P2P技术实现使得系统的可扩展能力大大提高。整体系统具有良好的弹性应对用户访问突发性、随意性的情况保持良好的服务效率。
5、提高网络的可管理性避免流量无序。系统将P2P的范围严格限制在某一边缘服务节点的服务区域内避免了传统P2P技术造成的过多的跨地区、跨ISP造成骨干网拥塞、流量无序的问题。增强了网络的可管理性和服务高的可靠性。另外通过客户端可以实现对用户的监控流量的监管。
6、提高了视频质量,提升客户体验。我们知道CDN架构中的PoP 越多信号传输的距离就越短而火伞云作为国内知名的融合CDN厂商结合主流CDN厂商的优质节点这有助于保持最佳视频质量并减少缓冲这对于直播流和虚拟活动尤其有价值。
7、扩大地理覆盖范围获取更多受众。利用多融合进来的CDN网络您可以接触到更多国家/地区的更多观众。例如一家 CDN厂商的大部分服务器可能集中在北美而另一家提供商的服务器可能分布在欧洲各地。 通过将两者结合起来您可以根据目标受众覆盖两个地点的观众。
8、结合非典型区域性法规促进全球传播。如果您要向国际观众广播火伞云融合CDN的特殊设置肯定会派上用场。如前所述更多国家/地区的更多服务器可以帮助您吸引更多观众。当向中国、越南或俄罗斯等非典型监管地区的观众进行流媒体播放时融合CDN 策略对于业务至关重要。并非每个 CDN都拥有绕过防火墙或在中国拥有边缘服务器的许可因此通过在您的融合CDN设置中添加一个可以绕过防火墙的CDN您的公司可以进入受众和市场。
9、增加总体带宽强化网络安全性。
当同伴互相上传视频时他们会增加所有用户可用的总体带宽。同时实施融合CDN解决方案的另一个好处是它可以增强流媒体设置的安全性如果一个CDN厂商遇到安全故障下一个CDN厂商就会介入并继续提供安全的流媒体体验。就像投资时分散风险一样广播公司和视频内容提供商可以高枕无忧因为他们知道自己有备份安全选项。
六、哪些公司需要使用融合CDNP2P解决方案
几乎所有向大量观众分发内容的广播/电视公司和视频内容提供商都将受益于融合CDNP2P解决方案这其中以拥有大量国际观众的广播/电视公司和视频内容提供商为甚。
七、去哪里寻找合适的融合CDNP2P提供商及相关注意事项
最简单、也是最直接的方法是选择一个能够满足您的需求并可以直接投入使用的解决方案提供商这种方法可以让您工作量最小化。
无论您是要自行研发构建还是直接寻找合作伙伴还有一些注意事项可能会对您有所帮助
1、选择合适的CDN厂商。选择合适的CDN厂商取决于您的需求但首先要注意的是您选择的CDN提供商在视频交付方面的经验和既往表现如何。比如还有CDN厂商根本不支持流媒体加速。而且很多CDN厂商只专注于某些地区内容加速并非每个CDN厂商在世界各地的表现都同样强劲。最后需要关注的一个重要因素是该厂商网络节点的数量有的CDN厂商没有很多节点因而体验不好。
2、选择DNS或融合CDN管理解决方案提供商
融合CDN管理解决方案或多CDN DNS提供商可以使管理多个CDN变得更加轻松。通常此类解决方案提供商可以提供设置、工程支持和集成支持方面的帮助不同的解决方案还可以帮助使用数据和智能算法以最有效的方式路由网络流量。
3、明确自己的流量路由策略
DNS负载均衡
市场上有一些DNS解决方案提供商允许用户自定义其流量路由规则。订阅所有所需的CDN后所有CDN 的CNAME都会被复制并粘贴到DNS记录中以便DNS服务器可以根据流量路由规则确定用于请求的 CNAME (CDN)最常见的流量路由规则包括循环、加权循环和地理位置。
RUM/综合监控驱动的负载平衡
一些提供商以套餐形式提供此服务基本思想是利用RUM和综合监控数据作为驱动负载平衡决策的基础。
提供此服务的DNS提供商通常在DNS级别上处理此问题这意味着它与DNS 负载平衡方法非常相似只不过它是根据实际性能数据智能地做出决策。火伞云目前主要采用的也是本策略处理此问题接收请求、测量并将最佳CNAME或IP的值返回给DNS。
八、结语
P2P与CDN技术的融合一方面可以互补自身先天计算模型的缺陷对CDN或者P2P传统架构进行改造;一方面P2P的扩展能力和CDN的可靠性、可管理性也可完美结合。这两方面都为实现一个能够承载电信级超大规模内容分发传送应用的内容分发平台提供了机会火伞云也希望能够为大家提供更优质的大规模流媒体内容分发服务体验。
