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CDN内容分配的模式

2018-12-20
       在CDN服务器租用中,制定内容分配规则基于以下假设:用户从其ISP网络内放置的代理服务器/缓存中获取内容,因为代理服务器缓存直接向端用户提供内容,而源服务器和副本服务器都是不可见的。每一个请求的对象都必须存在于这些代理服务器/缓存中的至少一台服务器上,假设用户从一个节点处获得一个完整的内容。在内容播放过程中切换到其他代理服务器/缓存处的情况极为少见,仅仅出现在存在节点故障时。存储在一个ISP网络内的代理服务器/缓存处的一组对象主要由用户请求决定,与标准的缓存系统一样。因此内容副本的数量和它们在CDN中ISP网络层的放置地点也取决于用户请求。一般来说每一个内容都存储在一个IsP网络内预先定义好数量的代理服务器/缓存处。目前该数字设置为2,即两个节点。
 
       CDN的内容分配可以被视为内容缓存和内容复制的集成。内容在缓存未命中的情况下,即在ISP网络内任何代理服务器/缓存处都无法获得该内容的情况下,由用户启动拉取模式来将内容分配至代理服务器/缓存处。另外一个推送模式也可以被一个内容提供商或者CDN运营者启动,并在一个新内容被分发或者提供商预计对该内容的访问量会很大时使用,另外也在内容的流行度因时间变化而增加的情况下使用。推送模式下的内容分配或复制的目的在于降低缓存未命中的几率,并由此减少内容访问时间。拉取模式下的内容分配,会调整内容可用度以便匹配内容访问量。访问量大的内容会存储在大量节点处,访问量小的内容可能仅仅存在于少量代理服务器/缓存处。每一个代理服务器/缓存都使用一个存储空间,供内容缓存和内容复制同时使用。这种内容分配的解决方案允许CDN将不同方法的优势进行结合。
 

       因为平台提供的内容特性,代理服务器/缓存无法长期存储所有被请求或者复制的内容。因此需要管理存储空间,以确保高命中率以及确保由于缺少存储空间导致的服务拒绝事件不会发生。缓存内容的替换策略可以被描述为一种改进的LRU算法。修改过程考虑了内容大小,因为相对于访问量不高的大文件而言,一个访问量高的小对象可以考虑被优先替换。对内容大小的考虑降低了分配中的带宽使用成本,这对于大文件而言非常重要。对于给定内容的分配模式(如缓存或复制),在内容替换的选择中并未加以考虑。因为替换过程非常消耗系统资源,需要定期实行并将存储空间释放到一个预先定义好的大小。替换频率的选择和将存储空间释放到何种程度对CDN的性能有极大影响。释放过多空间会增加分配成本和缓存未命中的几率,相反如果存储空间释放不够会导致服务被拒绝。

 

       代理服务器/缓存需要从它们所在区域的高一级节点处获取内容。分配给某一给定副本服务器站点的内容被存储在至少一个缓存服务器处。为了最小化存储需求,每一个内容只能存储在一个区域内的一个缓存服务器处,这也是CDN中的现行策略。一个区域内位于高一层的内容副本数量如果多于1个,会提高服务的可靠性并增加服务器的可用带宽;但这样做无形中增加了存储成本。因此缓存处存储的内容副本数量的选择被用于平衡存储成本和带宽成本。通过源服务器或另一个副本服务器的缓存,内容被分配到缓存服务器。CDN区域通过推送和拉取的方式与内容分配协作,这就实现了协作式的内容复制和缓存。这种协作方式更进一步降低了源服务器的负载和分配成本。代理服务器/缓存之间的协作被限定在一个ISP网络内的一组节点上一个IsP网络没有理由为另外一个IsP网络提供内容。在一个ISP网络内部,内容可以从一个代理服务器缓存处分配到另外一个代理服务器缨缓存处,但是这样的传输会增加代理服务器/缓存的负载,并影响端用户的服务质量。对副本服务器站点的存储空间管理方式类似于代理服务器/缓存空间管理,一种情况除外即前者的缓存替换过程不是定期进行,而是当需要释放存储空间时才进行。


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