[發(fā)明專利]應(yīng)用于內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的互聯(lián)網(wǎng)訪問加速方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310047162.6
• 申請(qǐng)日: 2013-02-05
• 公開（公告）號(hào): CN103139301A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范冰冰;陳振洲;柳楊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L29/08
• 分類號(hào): H04L29/08;G06F17/30
• 代理公司: 廣州新諾專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44100
• 代理人: 張玲春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，尤其是涉及一種應(yīng)用于內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)訪問加速方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著3G,WiFi,WiMax等網(wǎng)絡(luò)的普及，以及令人眼花繚亂的智能終端和豐富的動(dòng)態(tài)應(yīng)用的不斷出現(xiàn)(例如手機(jī)閱讀、移動(dòng)電視、移動(dòng)商務(wù)等)，這給運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)帶來巨大的挑戰(zhàn)。根據(jù)國(guó)際電聯(lián)2012年1月發(fā)布的報(bào)告，2011年年底時(shí)全球手機(jī)用戶為59億，移動(dòng)寬帶用戶接近12億。根據(jù)2012年1月中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心在京發(fā)布的報(bào)告顯示，截至2011年12月底，中國(guó)網(wǎng)民數(shù)量突破5億，其中手機(jī)網(wǎng)民規(guī)模達(dá)到3.56億，同比增長(zhǎng)17.5%。

如圖1所示，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模式中，用戶和內(nèi)容提供商位于服務(wù)的兩端，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商將兩者聯(lián)系起來。用戶利用傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模式訪問網(wǎng)站的過程如下：

首先，用戶向?yàn)g覽器提供要訪問網(wǎng)站的域名。然后，瀏覽器向域名服務(wù)器請(qǐng)求對(duì)域名進(jìn)行解析，以得到此域名對(duì)應(yīng)的IP地址。接著，瀏覽器使用所得到的IP地址，向網(wǎng)站服務(wù)器發(fā)出數(shù)據(jù)訪問請(qǐng)求。最后，瀏覽器根據(jù)網(wǎng)站服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)顯示網(wǎng)頁的內(nèi)容。

用戶發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求后，需要經(jīng)過DNS服務(wù)器進(jìn)行域名解析后得到所訪問網(wǎng)站的真實(shí)IP，然后利用這個(gè)IP訪問網(wǎng)站。在這種訪問模式下，網(wǎng)站服務(wù)器處于中心地位，所有的訪問者都必須直接和網(wǎng)站服務(wù)器連接才能訪問相關(guān)內(nèi)容，這會(huì)帶來如下幾個(gè)問題：第一，由于網(wǎng)站服務(wù)器可容納的訪問量是有限的，如果網(wǎng)站發(fā)布了重大或者熱點(diǎn)消息時(shí)，將會(huì)帶來大量用戶的涌入，網(wǎng)站的流量會(huì)在短時(shí)間內(nèi)急劇上升，導(dǎo)致網(wǎng)站訪問速度下降，甚至癱瘓。第二，如果網(wǎng)站服務(wù)器假設(shè)在離用戶很遠(yuǎn)的位置，用戶訪問請(qǐng)求就必須經(jīng)過廣域網(wǎng)較多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間的延時(shí)。第三，當(dāng)兩個(gè)用戶使用不同網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商提供的服務(wù)時(shí)，這兩個(gè)用戶可能有不同的服務(wù)感受（或質(zhì)量）。

為了解決這些問題，學(xué)者們提出了許多方法。目前，CDN（內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)是最常用的技術(shù)，關(guān)于CND系統(tǒng)及其概念是已知的。

圖2所示為CDN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，CDN網(wǎng)絡(luò)主要由原始服務(wù)器和若干與原始服務(wù)器連接的邊緣服務(wù)器構(gòu)成。原始服務(wù)器包括CDN網(wǎng)管中心和全局負(fù)載均衡DNS重定向解析系統(tǒng)，負(fù)責(zé)整個(gè)CDN網(wǎng)絡(luò)的分發(fā)及管理。邊緣服務(wù)器主要指異地分發(fā)節(jié)點(diǎn)，由負(fù)載均衡設(shè)備、高速緩存服務(wù)器兩部分組成。CDN通過將網(wǎng)站內(nèi)容發(fā)布到靠近用戶的邊緣節(jié)點(diǎn)上，使得不同地域的用戶在訪問相同頁面是可以就近獲取。這樣不僅可以減輕源服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，而且可以減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中流量分布不均的情況，進(jìn)而改善整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能。

圖3所示為圖2中CDN系統(tǒng)的訪問流程，如圖3所示，步驟1：用戶向?yàn)g覽器提供要訪問網(wǎng)站的域名，域名解析的請(qǐng)求被發(fā)往本地DNS進(jìn)行域名解析；步驟2：CDN對(duì)域名解析過程進(jìn)行了智能調(diào)整，解析得到的是該域名對(duì)應(yīng)的別名CNAME記錄，為了得到實(shí)際IP地址，瀏覽器通過CNAME域名進(jìn)行解析以得到實(shí)際的邊緣節(jié)點(diǎn)IP地址；在此過程中，使用的全局負(fù)載均衡DNS解析，可以根據(jù)訪問用戶的地理位置和實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)流量信息，使用戶得到最可能合理的邊緣服務(wù)器IP地址。瀏覽器在得到實(shí)際的IP地址以后，向邊緣服務(wù)器發(fā)出訪問請(qǐng)求；邊緣服務(wù)器根據(jù)瀏覽器提供的訪問請(qǐng)求，判斷是否能夠直接處理響應(yīng)，或通過原始服務(wù)器協(xié)調(diào)處理。邊緣服務(wù)器一方面將請(qǐng)求在本地進(jìn)行保存，以備以后使用，另一方面把獲取的數(shù)據(jù)返回給客戶端，完成數(shù)據(jù)服務(wù)過程；用戶端得到由邊緣服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)以后顯示出來并完成整個(gè)瀏覽的數(shù)據(jù)請(qǐng)求過程。

原理上第一次訪問，CDN系統(tǒng)的邊緣服務(wù)器將回到原始服務(wù)器獲取用戶請(qǐng)求的數(shù)據(jù)并發(fā)給用戶。當(dāng)有其他用戶再次訪問同樣內(nèi)容時(shí)，CDN系統(tǒng)將直接將數(shù)據(jù)返回給客戶，完成請(qǐng)求/服務(wù)過程。通過以上的分析我們可以看出，CDN服務(wù)對(duì)網(wǎng)站訪問提供加速的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)普通訪問用戶透明，即加入緩存以后用戶客戶端無需進(jìn)行任何設(shè)置，直接輸入被加速網(wǎng)站原有的域名即可訪問。

在CDN系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)安置是一個(gè)比較關(guān)鍵的問題，其目標(biāo)是將數(shù)據(jù)放置到合適的邊緣服務(wù)器之中，以便使用戶訪問請(qǐng)求的總時(shí)延最小。如果用戶請(qǐng)求類型包含很少的更新，那么CDN系統(tǒng)可以將數(shù)據(jù)復(fù)制到邊緣服務(wù)器，比較好地改善用戶請(qǐng)求時(shí)延問題。但是，如果數(shù)據(jù)族(數(shù)據(jù)服務(wù))有大量的更新請(qǐng)求和少量的讀請(qǐng)求時(shí)，增加復(fù)制數(shù)據(jù)的范圍越大，將會(huì)降低系統(tǒng)性能。因?yàn)楦聰?shù)據(jù)可能并不是正在訪問的某個(gè)邊緣服務(wù)器用戶，而是來自于別的用戶訪問其他邊緣服務(wù)器。因此，根據(jù)這種情況，需要將數(shù)據(jù)單元安置到最常發(fā)生更新的邊緣服務(wù)器上，并且把這個(gè)邊緣服務(wù)器作為此類數(shù)據(jù)族的主服務(wù)器。