孫壯橋

(河北廣播電視大學(xué)，河北 石家莊 050071)

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CDN技術(shù)在河北干部網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)中的應(yīng)用研究

孫壯橋

(河北廣播電視大學(xué)，河北 石家莊 050071)

河北干部網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)要支持分布于河北省各地市的20萬名注冊學(xué)員進(jìn)行在線學(xué)習(xí)。采用CDN技術(shù)，將中心節(jié)點(diǎn)服務(wù)器中的內(nèi)容分發(fā)至分布式部署的服務(wù)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量和各節(jié)點(diǎn)的連接、負(fù)載狀況以及到用戶的距離和響應(yīng)時(shí)間等綜合信息將用戶的請求自動(dòng)指向到全局最優(yōu)的服務(wù)節(jié)點(diǎn)，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率，從技術(shù)上解決網(wǎng)絡(luò)帶寬有限、用戶訪問量大造成的網(wǎng)絡(luò)延遲問題，提升服務(wù)能力。

CDN技術(shù)；培訓(xùn)平臺(tái)；負(fù)載均衡；節(jié)點(diǎn)

一、引言

1.CDN

CDN的全稱是Content Delivery Network，即內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。原理是將中心節(jié)點(diǎn)服務(wù)器中的內(nèi)容分發(fā)至分布式部署的服務(wù)節(jié)點(diǎn)中，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量和各節(jié)點(diǎn)的連接、負(fù)載狀況以及到用戶的距離和響應(yīng)時(shí)間等綜合信息將用戶的請求自動(dòng)指向到全局最優(yōu)的服務(wù)節(jié)點(diǎn)，由該節(jié)點(diǎn)就近為用戶提供服務(wù)，提高用戶訪問網(wǎng)站的響應(yīng)速度。[1]

2.河北干部網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)

中共中央頒布的《2010-2020年干部教育培訓(xùn)改革綱要》中指出，加快建設(shè)干部教育培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。適應(yīng)現(xiàn)代信息技術(shù)迅猛發(fā)展的新形勢，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，規(guī)范干部網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)管理，更好地滿足干部多樣化的學(xué)習(xí)需求。習(xí)近平同志在全國干部教育培訓(xùn)工作會(huì)議上多次部署了開展干部在線學(xué)習(xí)和網(wǎng)上培訓(xùn)工作，以適應(yīng)現(xiàn)代培訓(xùn)發(fā)展的新趨勢，并有效解決工學(xué)矛盾之重任。“干部網(wǎng)上學(xué)習(xí)”以其獨(dú)特的優(yōu)勢，有望成為創(chuàng)新干部培訓(xùn)模式、推進(jìn)十八大提出的“完善終身教育體系，建設(shè)學(xué)習(xí)型社會(huì)”和“學(xué)習(xí)型組織”的重要渠道。[2]河北干部網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)(以下簡稱：培訓(xùn)平臺(tái))以現(xiàn)代信息技術(shù)為手段，以互聯(lián)網(wǎng)為支撐，面向全省20多萬公務(wù)員和參照公務(wù)員法管理的工作人員，以及省管企業(yè)、省屬高校中層以上干部，著力建立兼容、開放、共享、規(guī)范的干部網(wǎng)絡(luò)在線培訓(xùn)體系。

根據(jù)估算，培訓(xùn)平臺(tái)高峰時(shí)期在線瀏覽視頻資源人數(shù)要達(dá)到2-3萬人，分布于河北省十一個(gè)地市。采用CDN技術(shù)，將內(nèi)容從單一中心節(jié)點(diǎn)分發(fā)至節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，能夠減少中心系統(tǒng)壓力，緩解流量對網(wǎng)絡(luò)的沖擊，提升服務(wù)能力。

二、河北干部網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)部署現(xiàn)狀分析

1.全國干部網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)部署現(xiàn)狀

目前，全國大多數(shù)省市已經(jīng)構(gòu)建了干部網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)，部署方式也各不相同，主要有以下幾種形式。

(1)按功能模塊部署服務(wù)器，每臺(tái)服務(wù)器負(fù)載一個(gè)或多個(gè)模塊，負(fù)載較重時(shí)，增設(shè)服務(wù)器分離各模塊。但當(dāng)一個(gè)模塊負(fù)載過大時(shí)，通過更換高性能服務(wù)器來提升性能，沒有做到一個(gè)功能模塊的多臺(tái)服務(wù)器負(fù)載均衡功能。

(2)現(xiàn)有平臺(tái)不能實(shí)現(xiàn)多方位的集群或分布式部署，部分服務(wù)能夠多服務(wù)器負(fù)載調(diào)節(jié)?，F(xiàn)狀是不易大面積擴(kuò)展，如果規(guī)模小，運(yùn)行沒有問題。

(3)智能DNS(域名解析)開發(fā)不夠完善，只能根據(jù)學(xué)員所在地市在平臺(tái)上手動(dòng)劃撥到各地市，也就是靜態(tài)指向，沒有做到智能解析，自動(dòng)指向。

2.當(dāng)前河北干部網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)部署方式

培訓(xùn)平臺(tái)采用不同網(wǎng)絡(luò)接入商的雙條鏈路出口，設(shè)備全部采用雙機(jī)熱備。通過鏈路負(fù)載均衡設(shè)備和服務(wù)器負(fù)載均衡設(shè)備對雙鏈路和WEB、流媒體服務(wù)器進(jìn)行動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡調(diào)節(jié)，保證網(wǎng)絡(luò)流量和硬件的動(dòng)態(tài)平衡，為全省干部提供服務(wù)。

三、CDN系統(tǒng)設(shè)計(jì)

采用CDN技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將硬件采用分布式的部署方式：一個(gè)主站點(diǎn)，部署在中心系統(tǒng)，采用三層部署，即Web應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及流媒體服務(wù)器，各應(yīng)用根據(jù)需求采用多臺(tái)服務(wù)器使用負(fù)載均衡技術(shù)或集群模式部署。分中心節(jié)點(diǎn)根據(jù)用戶需求，可先選擇2-3個(gè)試點(diǎn)地市，逐步擴(kuò)展到其他地市，多級節(jié)點(diǎn)。分節(jié)點(diǎn)根據(jù)需求分布式部署視頻、期刊等服務(wù)資源。

四、CDN技術(shù)在河北干部網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)中的應(yīng)用

利用CDN及相關(guān)內(nèi)容管理技術(shù)，培訓(xùn)平臺(tái)可以把內(nèi)容從中心節(jié)點(diǎn)服務(wù)器有效地分發(fā)到分節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，在干部網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)中通過邊緣服務(wù)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)最終用戶的資源點(diǎn)播服務(wù)。提高了網(wǎng)絡(luò)資源利用率，從技術(shù)上解決了節(jié)點(diǎn)分布不均勻、網(wǎng)絡(luò)帶寬有限、用戶訪問量大造成的網(wǎng)絡(luò)延遲的問題。

1.CDN技術(shù)在河北干部網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)中的實(shí)現(xiàn)

(1)利用智能DNS實(shí)現(xiàn)就近訪問。智能DNS調(diào)度器主要實(shí)現(xiàn)全局負(fù)載均衡及客戶端的就近訪問。通過分布式內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，用戶通過傳統(tǒng)DNS別名方式把域名的解析權(quán)交給智能DNS調(diào)度器。智能DNS調(diào)度器通過自有協(xié)議與各個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器交互，獲得各個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)能力及網(wǎng)絡(luò)狀況等信息。當(dāng)有用戶請求解析時(shí)，智能DNS的決策模塊根據(jù)服務(wù)狀況、網(wǎng)絡(luò)狀況等相關(guān)信息，判定用戶到各個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器的訪問效果，然后選定最優(yōu)的節(jié)點(diǎn)作為解析的結(jié)果返回給用戶，由該節(jié)點(diǎn)響應(yīng)用戶的請求。[3]通過減少解析記錄的緩存時(shí)間，可以提高決策模塊對用戶訪問控制的靈敏度。

(2)實(shí)現(xiàn)用戶就近訪問資源服務(wù)。學(xué)員用戶分布在教育、網(wǎng)通、電信等不同網(wǎng)絡(luò)，該系統(tǒng)能夠使用戶訪問最近的邊緣服務(wù)器(節(jié)點(diǎn)多媒體服務(wù)器)，利用定向技術(shù)確定最接近用戶的最佳CDN節(jié)點(diǎn)，同時(shí)將用戶的請求指向該節(jié)點(diǎn)。當(dāng)用戶的請求到達(dá)指定節(jié)點(diǎn)時(shí)，CDN節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器負(fù)責(zé)將用戶請求的內(nèi)容提供給用戶。

(3)根據(jù)帶寬與服務(wù)器負(fù)載狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)負(fù)載均衡。利用全局負(fù)載均衡功能通過將相同服務(wù)內(nèi)容部署在處于多個(gè)分節(jié)點(diǎn)的流媒體服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)帶寬、服務(wù)器更高的可用性、性能以及更加經(jīng)濟(jì)和無懈可擊的安全性，以便在全網(wǎng)范圍內(nèi)的學(xué)員獲得更快的響應(yīng)時(shí)間。[4]利用P2P加速分發(fā)技術(shù)，使得每個(gè)分節(jié)點(diǎn)的資源互相共享，加快了分發(fā)速度，節(jié)省了中心節(jié)點(diǎn)的壓力。

(4)當(dāng)中心節(jié)點(diǎn)有資源更新時(shí)，內(nèi)容快速向分節(jié)點(diǎn)分發(fā)功能。當(dāng)中心節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)更新時(shí)，系統(tǒng)采用P2P技術(shù)能夠快速的將內(nèi)容同步到各分節(jié)點(diǎn)。[5]為每個(gè)文件指定啟動(dòng)分發(fā)時(shí)間，或者智能分發(fā)。由于白天訪問用戶通常比較多，如果這些時(shí)間進(jìn)行分發(fā)，則會(huì)影響服務(wù)器的服務(wù)質(zhì)量。選擇一個(gè)訪問用戶很少的時(shí)候進(jìn)行分發(fā)；或?qū)崿F(xiàn)智能分發(fā)，當(dāng)服務(wù)器的訪問量少時(shí)，分節(jié)點(diǎn)服務(wù)器可以主動(dòng)向中心節(jié)點(diǎn)服務(wù)器請求分發(fā)任務(wù)。

(5)分節(jié)點(diǎn)在存儲(chǔ)資源的同時(shí)，對部分內(nèi)容進(jìn)行節(jié)點(diǎn)緩存。對于視頻及課件文件，由于其更新慢，數(shù)量相對較少，占用磁盤空間少，采用全份拷貝方式存儲(chǔ)到分節(jié)點(diǎn)服務(wù)器上。緩存部分內(nèi)容，采用PUSH和PULL兩種方式緩存中心節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。如期刊數(shù)據(jù)容量大，更新頻繁，采用部分內(nèi)容緩存的方式。將最新的期刊緩存下來，將訪問量最少的內(nèi)容淘汰掉，當(dāng)緩存數(shù)據(jù)滿時(shí)，采用最近最少使用等多種淘汰算法淘汰數(shù)據(jù)，對于冷、熱門數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)合理推送和下放。[6]

(6)構(gòu)建運(yùn)維管理系統(tǒng)，對河北干部遠(yuǎn)程培訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和管理 運(yùn)維管理系統(tǒng)對整個(gè)河北干部遠(yuǎn)程培訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置和管理，管理員可以管理分布在各地的分節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，配置、管理每臺(tái)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，監(jiān)控各種服務(wù)的運(yùn)行狀況及節(jié)點(diǎn)服務(wù)器的資源使用情況，包括CPU、內(nèi)存、硬盤、帶寬等。

2.河北干部網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)內(nèi)容分發(fā)管理

(1)Web內(nèi)容分發(fā)。Web 服務(wù)器的內(nèi)容主要是代碼，圖片等，文件小而多，代碼更改頻繁，文件替換、增刪頻繁。在中心節(jié)點(diǎn)的Web服務(wù)器上部署分發(fā)服務(wù)器程序，在每個(gè)分支節(jié)點(diǎn)的Web服務(wù)器上部署分發(fā)客戶端程序。配置好Web內(nèi)容路徑，客戶端檢測本地文件夾與服務(wù)器端文件夾有不同時(shí)，便將服務(wù)器端的內(nèi)容同步下來。同步完成后將通知分發(fā)服務(wù)器程序。

(2)課件分發(fā)。在中心節(jié)點(diǎn)的課件服務(wù)器上部署分發(fā)服務(wù)器程序，在每個(gè)分支節(jié)點(diǎn)的課件服務(wù)器上部署分發(fā)客戶端程序。課件上傳前壓縮成包，分發(fā)程序采用P2P方式將壓縮包傳輸?shù)礁鱾€(gè)分節(jié)點(diǎn)上，然后再解壓縮。分發(fā)完成后將通知分發(fā)服務(wù)器程序。

(3)流媒體分發(fā)。流媒體內(nèi)容主要是視頻文件，由于其更新慢，數(shù)量相對較少，占用磁盤空間少，故采用全份拷貝方式存儲(chǔ)到分節(jié)點(diǎn)服務(wù)器上。在中心節(jié)點(diǎn)的流媒體服務(wù)器上部署分發(fā)服務(wù)器程序，在每個(gè)分節(jié)點(diǎn)的流媒體服務(wù)器上部署分發(fā)客戶端程序。分發(fā)程序采用P2P方式將視頻文件傳輸?shù)礁鱾€(gè)分節(jié)點(diǎn)上。分發(fā)完成后將通知分發(fā)服務(wù)器程序。

(4)期刊內(nèi)容分發(fā)。由于期刊內(nèi)容每月更新，并且每個(gè)期刊都占用較大的磁盤空間，日積月累，必須不斷地?cái)U(kuò)充磁盤容量才能滿足所有期刊的存儲(chǔ)。其實(shí)，在這些期刊中，只有當(dāng)月或最近幾個(gè)月的才是熱點(diǎn)期刊，比較老的期刊幾乎很少甚至沒人訪問。因此，根據(jù)期刊的具體情況，將期刊分成熱門與冷門兩類。最新發(fā)布的期刊當(dāng)作熱門，很少訪問與沒人訪問的期刊當(dāng)作冷門。熱門的期刊采用推(PUSH)方式從中心節(jié)點(diǎn)主動(dòng)推送全份到邊緣節(jié)點(diǎn)。冷門的期刊可以根據(jù)磁盤空間的大小，進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶蕴?；如果這些被淘汰掉的期刊再次被訪問到，則緩存服務(wù)器可以采用拉(PULL)方式即時(shí)從中心節(jié)點(diǎn)將其拉下來，并對訪問用戶及時(shí)提供服務(wù)。

五、結(jié)語

培訓(xùn)平臺(tái)在構(gòu)建分布式硬件網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，完善軟件平臺(tái)和課程資源，完善的多級別管理體系，實(shí)現(xiàn)一個(gè)高質(zhì)量、大容量、系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)平臺(tái)和資源共享、自成體系、獨(dú)立運(yùn)作的學(xué)習(xí)管理平臺(tái)，使干部在線學(xué)習(xí)逐漸成為我省干部教育培訓(xùn)工作的一個(gè)有機(jī)組成部分和推進(jìn)大規(guī)模培訓(xùn)干部工作的一個(gè)重要手段。

[1]陳明基，黃鳳娟.一種內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化,2016(7):87-90.

[2]王曉紅.Web2.0時(shí)代干部網(wǎng)上學(xué)習(xí)發(fā)展策略及保障體系[J].開放教育研究，2013(1):38-43.

[3]王瓊,楊冬,高德云.兼容DNS的一體化網(wǎng)絡(luò)資源解析系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2013(1):1-4.

[4]高理峰.基于CDN技術(shù)的黨員遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D].北京：北京郵電大學(xué)，2011.

[5]馬軍,鄭燴,殷保群.基于CDN和P2P的分布式網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2012(2):50-52.

[6]王必堯,王勁林,吳剛,劉學(xué).一種應(yīng)用于分布式緩存系統(tǒng)中的緩存部署算法[J].小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，2012(8):1645-1649.

Research on the Application of CDN Technology on Hebei Network Cadre Training Platform

SUN Zhuangqiao

(Hebei Radio & TV University, Shijiazhuang, Hebei 050071, China)

Hebei Network Cadre Training Platform is designed to provide online learning support for 200,000 cadre trainees of Hebei province. CDN technology delivers the content of center node servicers to the distributed servicers. According to comprehensive information including network flow, connection of nodes, load, distance from users and response time, CDN technology sends users’ request to the most appropriate node. As a result, using network resources becomes more efficient, technological problems such as limits of broadband, slow speed caused by massive visits are solved, and network service is improved.

CDN technology; training platform; load balance; node

2016-08-02

2015年河北省高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目課題《基于CDN技術(shù)在干部遠(yuǎn)程培訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)中的研究與實(shí)現(xiàn)》(QN2015107)

孫壯橋(1980-)，男，河北邯鄲人，工程碩士，副教授，主要從事遠(yuǎn)程教育信息化建設(shè)研究。

G434

A

1008-469X(2016)05-0031-03