前言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，流媒體視頻內容日趨增多，已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)信息的主要承載方式。相對傳統(tǒng)的文字，圖片等傳統(tǒng)WEB應用，流媒體具有高數(shù)據(jù)量，高帶寬、高訪問量和高服務質量要求的特點，而現(xiàn)階段互聯(lián)網(wǎng)“盡力而為”的特點決定了在現(xiàn)有網(wǎng)絡架構下大規(guī)模流媒體應用是存在困難的。而向受眾提供高速且高質的視頻內容是許多專業(yè)電視及視頻內容提供商的重要目標，因此支持視頻流的CDN 和相關輔助技術很重要，因為他們不僅可以優(yōu)化視頻傳輸速率，同時還可以兼顧傳輸?shù)囊曨l文件質量水平。

本文火傘云將為大家探討融合CDN與視頻流P2P視頻傳輸技術相結合的一些細節(jié)，比如我們將探討該技術是什么，如何實現(xiàn)融合CDN+P2P架構，并向大家說明將CDN架構與P2P視頻傳輸技術相結合的好處。

一、什么是融合CDN？

在深入探討融合CDN之前，我們先有必要再了解一下CDN。CDN的全稱是Content Delivery Network，即內容分發(fā)網(wǎng)絡。其目的是通過在現(xiàn)有的Internet中增加一層新的網(wǎng)絡架構，通過智能化策略，將中心的內容發(fā)布到最接近用戶、服務能力最好的的網(wǎng)絡”邊緣”節(jié)點，使用戶可以就近取得所需的內容，解決Internet網(wǎng)絡擁塞狀況，提高用戶訪問網(wǎng)站的響應速度。

然而，傳統(tǒng)的CDN技術仍然是一種客戶機-服務器(C/S)的計算模式。盡管傳統(tǒng)CDN將服務能力和服務內容在網(wǎng)絡上進行了分布，可以在一定程度上加速流媒體內容的分發(fā)，提高服務質量。但由于其核心仍然是基于C/S的架構，其服務的擴展能力取決于分布節(jié)點的不斷部署，由此造成了CDN服務能力擴展的成本非常高，需要不斷的投資。同時，用戶訪問是具有隨意性，突發(fā)性等特點的，而傳統(tǒng)CDN系統(tǒng)不具備彈性動態(tài)擴展的能力，難以從根本上提升CDN系統(tǒng)的效率。

融合CDN是在傳統(tǒng)CDN基礎上，通過技術手段融合全球各主流CDN廠商的優(yōu)質節(jié)點，以實現(xiàn)全業(yè)務處理能力的智能調度加速管理服務，融合CDN通過強大的智能調度策略來綜合利用上述資源來解決實際場景中的問題，可以帶來更加優(yōu)質的服務效果、更加穩(wěn)定的質量和相對降低的服務成本。

二、什么是P2P視頻傳輸？

P2P即Peer to Peer，也就是節(jié)點對節(jié)點的對等傳輸。P2P技術將各個用戶互相結合成的一個網(wǎng)絡，共享其間的帶寬、共同處理其中的信息。與傳統(tǒng)的客戶機-服務器模式(C/S模式)不同，P2P工作方式中，每一個客戶終端既是客戶機又是服務器。采用P2P架構可以有效地利用大量普通計算設備的計算資源和帶寬資源，將計算任務或存儲數(shù)據(jù)分布到所有結點上，達到高性能計算、高I/O能力、高帶寬和海量存儲的目的。同時，由于P2P的特性，系統(tǒng)在大規(guī)模并發(fā)服務時凸顯優(yōu)勢，整體系統(tǒng)具備動態(tài)擴展能力，整體系統(tǒng)的部署成本低，系統(tǒng)效率高，同時具有系統(tǒng)級的服務可靠性。

然而，單純的客戶端P2P應用也存在自身的缺點，首先P2P系統(tǒng)天生具有可控性、可管理性差的特點，同時面臨可用性問題，從整個系統(tǒng)而言，P2P是可靠的，但是對于單個內容或者單個任務而言，P2P是不穩(wěn)定的，每個Peer具有隨意性，隨時可以退出系統(tǒng);交換的內容隨時可能被刪除或者被終止共享。另外，由于傳統(tǒng)P2P技術中Peer之間交換數(shù)據(jù)的通道，更多的是由自動尋找最優(yōu)邏輯鏈路，而忽視實際的物理鏈路的情況，對電信運營商IP承載網(wǎng)的實際構架考慮不多，造成骨干網(wǎng)擁塞、網(wǎng)絡流量風暴等損害電信運營商利益的問題。這些問題都阻礙了單純的客戶端P2P技術難以進一步發(fā)展成為電信級的技術平臺。

為了使 P2P 傳輸發(fā)揮作用，系統(tǒng)首先在設備或對等點之間建立連接。然后，對等方可以在將視頻流傳送給其他對等方時共享視頻流，這樣您的設備就可以傳輸和接收視頻。然而，為了使該系統(tǒng)正常工作，對等點必須存儲一定量的數(shù)據(jù)并相互交換狀態(tài)信息，以便保留連接性并共享數(shù)據(jù)。只要這些對等點提供足夠的傳出帶寬，每個對等點都應該能夠從其連接的對等點傳送和接收視頻內容。點對點傳輸旨在以最低帶寬要求提供高質量和可擴展的視頻流，而不管每個對等點的能力或網(wǎng)絡速度是否不規(guī)則。

三、P2P與CDN融合的可行性探討

P2P系統(tǒng)彈性好，可擴展性強、服務效率高，但是在內容版權管理、用戶管理、QoS服務保障、流量有序性等方面比較弱。而CDN技術則是擁有突出的服務質量保障、極強的內容、用戶管理能力，但擴展性差，大規(guī)模服務投入成本高，且效率難以提升。

由此，我們可以看出作為當前的兩種主流內容傳送技術，CDN和P2P各有所長，在計算模型上的差異具有一定的互補性，如果能夠結合P2P的擴展能力和CDN的可靠性、可管理性，就可以構建一個可管理的、能夠承載電信級內容應用的流媒體內容分發(fā)平臺。

四、如何實現(xiàn)融合CDN+P2P架構？

目前就P2P與CDN融合現(xiàn)有的研究，有人提出了一種上層傳統(tǒng)CDN架構，下層采用P2P技術進行分發(fā)的模式。也就是流媒體內容通過傳統(tǒng)CDN技術，從中心推送至網(wǎng)絡邊緣服務節(jié)點緩存，然后從邊緣服務節(jié)點到用戶之間的傳輸則采用P2P技術，而P2P的范圍一般是控制在本地節(jié)點服務范圍之內。如果用戶需要的內容，本地節(jié)點沒有，則節(jié)點通過CDN網(wǎng)絡向中心服務器索取，拿到本地之后再向本地用戶進行P2P分發(fā)。這種模式基本上利用了傳統(tǒng)P2P與CDN各自的特性，一方面利用CDN服務高保障的特性推送至離用戶最近的服務節(jié)點，同時又利用了P2P的可擴展性提升了節(jié)點的可服務能力。

然而這種P2P與CDN的混合只是利用了其各自的外部特性，從本質上而言，P2P自身沒有改造，CDN也沒有優(yōu)化，自身架構沒有發(fā)生融合，只相當于把兩種技術的服務方式做了迭加。

P2P與CDN的融合應該是充分的利用了雙方各自的最優(yōu)之處，不僅能夠在服務上能各自在不同的階段發(fā)揮各自的優(yōu)勢，同時也應該利用對方的優(yōu)勢對自身弱勢的地方進行改造與完善，最后再加以統(tǒng)一、迭加，形成一個真正優(yōu)化的，CDN與P2P互相融合的流媒體內容分發(fā)平臺。

火傘云以P2P技術對CDN網(wǎng)絡進行優(yōu)化、改造。在傳統(tǒng)CDN中，從中心到邊緣服務器之間的數(shù)據(jù)鏈路需要相當大的投資，同時資源的效率不高、帶寬復用率低;另外在跨ISP等情況下，鏈路的暢通也難以得到保障。針對這一問題，火傘云采用以P2P的方式組織CDN節(jié)點設備，利用P2P的目錄服務和多點傳輸能力，實現(xiàn)CDN節(jié)點設備之間的內容交換、互相備份，由此可增強從中心到邊緣節(jié)點的CDN網(wǎng)絡的內容傳送效率、使系統(tǒng)冗余性得以提高，從而提升CDN的內容分發(fā)能力。

同時P2P也借鑒CDN技術的一些優(yōu)點，將CDN的管理機制和服務能力引入P2P網(wǎng)絡，增加超級節(jié)點的地位，形成以CDN為可靠的內容核心，以P2P為擴展機制的架構，增加內容、用戶的可管理性，同時使得網(wǎng)絡流量更加有序。

火傘云一方面在CDN網(wǎng)絡核心層(即從中心到邊緣服務器層)采用P2P技術進行優(yōu)化，用P2P技術重新組織原有C/S架構的各服務節(jié)點，另外在P2P網(wǎng)絡中也融入CDN技術的一些優(yōu)點，使其在可控、可管理性上得以提高。在兩種技術充分融合、滲透、改造之后，將兩者統(tǒng)一，形成一個真正優(yōu)化的(上層CDN經(jīng)過P2P化改造，提升了分發(fā)能力，下層P2P可控性強，有管理能力)的CDN與P2P完整融合的流媒體內容分發(fā)平臺。

五、使用融合CDN+P2P 架構的優(yōu)點

經(jīng)過P2P與融合CDN技術的全面融合的流媒體內容分發(fā)平臺，將獲得如下優(yōu)勢:

1、減少中心節(jié)點數(shù)據(jù)源的壓力，降低成本。傳統(tǒng)CDN每個服務節(jié)點如果要獲得中心節(jié)點數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)，均需要直接訪問數(shù)據(jù)源服務器，造成數(shù)據(jù)源壓力大，消耗帶寬多，造成中心到邊緣的數(shù)據(jù)鏈路得不到保障。而通過對CDN服務節(jié)點采用P2P方式進行組織，請求由對等點處理，節(jié)點之間可以通過P2P方式互相共享、緩存數(shù)據(jù)，大大降低了中心數(shù)據(jù)源的壓力，可以顯著減少來自流源（原始服務器和CDN）的請求，直接導致更具成本效益的視頻傳輸。

2、提高系統(tǒng)服務能力可靠性，實施更簡便。不同服務節(jié)點之間對中心數(shù)據(jù)多點備份，這一策略使得CDN系統(tǒng)整體冗余能力、服務的自我恢復能力得以提高。使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性進一步增強。且由于P2P傳輸主要使用WebRTC協(xié)議，該協(xié)議與所有現(xiàn)代瀏覽器兼容。因此實現(xiàn)起來極其方便，并且還可以提供額外的流源隱私保護。

3、增加可提供服務的節(jié)點數(shù)量，提升服務靈活性。過P2P方式互相共享、緩存數(shù)據(jù)，使得可以提供服務的節(jié)點數(shù)量大大增加，同時使得服務節(jié)點的服務更加靈活、智能。如流媒體VOD應用時，幾個鄰近節(jié)點可按照一定規(guī)則各自緩存不同的流媒體數(shù)據(jù)，如果A節(jié)點服務的用戶請求觀看B節(jié)點緩存的內容，可采取A節(jié)點與B節(jié)點通過P2P方式交換數(shù)據(jù)，由A節(jié)點為用戶提供服務。

4、增加了系統(tǒng)的可擴展性，提升服務效率。融合CDN網(wǎng)絡提供了一個可擴展的平臺，可以為越來越多的觀眾提供內容。與單CDN廠商相比，它提供對更多服務器的訪問，從而增加了觀眾的容量，有了更多的服務器，視頻流內容就可以傳送給更多的人，而不會造成網(wǎng)絡癱瘓。下層內容分發(fā)采用P2P技術實現(xiàn)，使得系統(tǒng)的可擴展能力大大提高。整體系統(tǒng)具有良好的彈性，應對用戶訪問突發(fā)性、隨意性的情況，保持良好的服務效率。

5、提高網(wǎng)絡的可管理性，避免流量無序。系統(tǒng)將P2P的范圍嚴格限制在某一邊緣服務節(jié)點的服務區(qū)域內，避免了傳統(tǒng)P2P技術造成的過多的跨地區(qū)、跨ISP造成骨干網(wǎng)擁塞、流量無序的問題。增強了網(wǎng)絡的可管理性和服務高的可靠性。另外，通過客戶端，可以實現(xiàn)對用戶的監(jiān)控，流量的監(jiān)管。

6、提高了視頻質量,提升客戶體驗。我們知道CDN架構中的PoP 越多，信號傳輸?shù)木嚯x就越短，而火傘云作為國內知名的融合CDN廠商結合主流CDN廠商的優(yōu)質節(jié)點，這有助于保持最佳視頻質量并減少緩沖，這對于直播流和虛擬活動尤其有價值。

7、擴大地理覆蓋范圍，獲取更多受眾。利用多融合進來的CDN網(wǎng)絡，您可以接觸到更多國家/地區(qū)的更多觀眾。例如一家 CDN廠商的大部分服務器可能集中在北美，而另一家提供商的服務器可能分布在歐洲各地。 通過將兩者結合起來，您可以根據(jù)目標受眾覆蓋兩個地點的觀眾。

8、結合非典型區(qū)域性法規(guī)，促進全球傳播。如果您要向國際觀眾廣播，火傘云融合CDN的特殊設置肯定會派上用場。如前所述，更多國家/地區(qū)的更多服務器可以幫助您吸引更多觀眾。當向中國、越南或俄羅斯等非典型監(jiān)管地區(qū)的觀眾進行流媒體播放時，融合CDN 策略對于業(yè)務至關重要。并非每個 CDN都擁有繞過防火墻或在中國擁有邊緣服務器的許可，因此通過在您的融合CDN設置中添加一個可以繞過防火墻的CDN，您的公司可以進入受眾和市場。

9、增加總體帶寬，強化網(wǎng)絡安全性。

當同伴互相上傳視頻時，他們會增加所有用戶可用的總體帶寬。同時實施融合CDN解決方案的另一個好處是它可以增強流媒體設置的安全性，如果一個CDN廠商遇到安全故障，下一個CDN廠商就會介入并繼續(xù)提供安全的流媒體體驗。就像投資時分散風險一樣，廣播公司和視頻內容提供商可以高枕無憂，因為他們知道自己有備份安全選項。

六、哪些公司需要使用融合CDN+P2P解決方案？

幾乎所有向大量觀眾分發(fā)內容的廣播/電視公司和視頻內容提供商都將受益于融合CDN+P2P解決方案，這其中以擁有大量國際觀眾的廣播/電視公司和視頻內容提供商為甚。

七、去哪里尋找合適的融合CDN+P2P提供商及相關注意事項？

最簡單、也是最直接的方法是選擇一個能夠滿足您的需求并可以直接投入使用的解決方案提供商，這種方法可以讓您工作量最小化。

無論您是要自行研發(fā)構建，還是直接尋找合作伙伴，還有一些注意事項可能會對您有所幫助：

1、選擇合適的CDN廠商。選擇合適的CDN廠商取決于您的需求，但首先要注意的是您選擇的CDN提供商在視頻交付方面的經(jīng)驗和既往表現(xiàn)如何。比如還有CDN廠商根本不支持流媒體加速。而且很多CDN廠商只專注于某些地區(qū)內容加速，并非每個CDN廠商在世界各地的表現(xiàn)都同樣強勁。最后，需要關注的一個重要因素是該廠商網(wǎng)絡節(jié)點的數(shù)量，有的CDN廠商沒有很多節(jié)點，因而體驗不好。

2、選擇DNS或融合CDN管理解決方案提供商

融合CDN管理解決方案或多CDN DNS提供商可以使管理多個CDN變得更加輕松。通常此類解決方案提供商可以提供設置、工程支持和集成支持方面的幫助，不同的解決方案還可以幫助使用數(shù)據(jù)和智能算法以最有效的方式路由網(wǎng)絡流量。

3、明確自己的流量路由策略

DNS負載均衡

市場上有一些DNS解決方案提供商允許用戶自定義其流量路由規(guī)則。訂閱所有所需的CDN后，所有CDN 的CNAME都會被復制并粘貼到DNS記錄中，以便DNS服務器可以根據(jù)流量路由規(guī)則確定用于請求的 CNAME (CDN)，最常見的流量路由規(guī)則包括循環(huán)、加權循環(huán)和地理位置。

RUM/綜合監(jiān)控驅動的負載平衡

一些提供商以套餐形式提供此服務，基本思想是利用RUM和綜合監(jiān)控數(shù)據(jù)作為驅動負載平衡決策的基礎。

提供此服務的DNS提供商通常在DNS級別上處理此問題，這意味著它與DNS 負載平衡方法非常相似，只不過它是根據(jù)實際性能數(shù)據(jù)智能地做出決策?；饌阍颇壳爸饕捎玫囊彩潜静呗蕴幚泶藛栴}，接收請求、測量并將最佳CNAME或IP的值返回給DNS。

八、結語

P2P與CDN技術的融合，一方面可以互補自身先天計算模型的缺陷，對CDN或者P2P傳統(tǒng)架構進行改造;一方面P2P的擴展能力和CDN的可靠性、可管理性也可完美結合。這兩方面都為實現(xiàn)一個能夠承載電信級超大規(guī)模內容分發(fā)傳送應用的內容分發(fā)平臺提供了機會，火傘云也希望能夠為大家提供更優(yōu)質的大規(guī)模流媒體內容分發(fā)服務體驗。

審核編輯 黃宇