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P2P与CDN视频传输技术:流媒体内容分发网络

2021-03-19 16:54云杰小编阅读:82

P2P与CDN视频传输技术:流媒体内容分发网络

融合P2P与CDN技术的流媒体内容分发技术

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。

1.传统CDN与P2P技术简介

1)传统CDN技术介绍

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。从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等原因,解决用户访问响应速度慢的问题。

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。

2)P2P技术简介

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。

2.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是各有所长,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。

3.P2P与CDN融合

1)融合模式探讨

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叠加。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、叠加,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。

可以以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,可以采用以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。

P2P也可对借鉴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。

综上,CDN与P2P融合,并不只是简单的把两种技术叠加,而是一方面在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。

2)融合模式优势

经过P2P与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。

大大减少了中心节点数据源的压力。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,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。

中心数据源数据多点备份,提高系统服务能力可靠性。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。

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。

增加了系统的可扩展性,提升服务效率。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。

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。

4.结束语

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。


文章标题:《P2P与CDN视频传输技术:流媒体内容分发网络》

作  者:云杰小编。本文部分资料来源于网络,转载目的在于传递更多信息及学习参考:https://www.gdyunjie.cn/showinfo-114-4150-0.html

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