CN103716251B - 用于内容分发网络的负载均衡方法及设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于内容分发网络的负载均衡方法及设备，所述方法包括：接收用户端的内容请求；解析用户端的内容请求，以确定用户端的位置；根据用户端的位置选取节点服务器；根据选取的节点服务器确定处理用户端的内容请求的候选路由路径；根据候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽选出处理用户端的内容请求的最终路由路径。根据本发明，可以提供最佳的路由路径将用户端请求的内容发送到用户端，从而实现最短的响应时间、最佳的用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及网络领域，更具体地讲，涉及一种用于内容分发网络的负载均衡方法及设备。
背景技术
随着互联网技术的快速发展，互联网用户不断增加，导致网络流量巨大，流量堵塞导致长时间的等待和较高的丢包率。内容分发网络是解决这些问题的有效方法，通过在现有的网络层之上叠加一层新的网络架构，将内容从源内容服务器分发到靠近用户的节点服务器，从而实现内容的分布式就近访问。内容分发网络一般为三级结构，包括源内容服务器、区域节点服务器、边缘节点服务器。源内容服务器是存储原始数据的服务器。区域节点服务器是用来中转数据的服务器，作为增快边缘节点服务器获取数据的一种桥梁，通常按照客户需要划分区域，每个区域至少有一个区域节点服务器。边缘节点服务器是直接与用户端进行数据交互的服务器，一般分为缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器和没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器。
现有的用于内容分发网络的负载均衡方法是将一个区域内的用户端的内容请求发给固定的边缘节点服务器，由该边缘节点服务器将用户端请求的内容发送到用户端，但当此边缘节点服务器总体负载较高、比较繁忙时，会使用户体验变差，降低访问的可靠性、即时性。
因此，需要一种用于内容分发网络的负载均衡方法及设备，可以提供最佳的路由路径将用户端请求的内容发送到用户端，以实现最短的响应时间、最佳的用户体验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于内容分发网络的负载均衡方法及设备，其能够提供最佳的路由路径将用户端请求的内容发送到用户端。
本发明的一方面提供一种用于内容分发网络的负载均衡方法，包括：接收用户端的内容请求；解析用户端的内容请求，以确定用户端的位置；根据用户端的位置选取节点服务器；根据选取的节点服务器确定处理用户端的内容请求的候选路由路径；根据候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽选出处理用户端的内容请求的最终路由路径。
可选地，根据候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽选出处理用户端的内容请求的最终路由路径的步骤包括：当一候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力越大和/或选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽越大时，该候选路由路径被选为最终路由路径的概率越大。
可选地，根据选取的节点服务器的类型和选取的节点服务器是否缓存了用户端请求的内容将候选路由路径划分为N种候选路由路径，其中，N为大于零的整数。
可选地，根据候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽选出处理用户端的内容请求的最终路由路径的步骤包括：根据每种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，在N种候选路由路径中选出每种候选路由路径中的最优候选路由路径；根据N条最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，在N条最优候选路由路径中选出最终路由路径。
可选地，根据每种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，在N种候选路由路径中选出每种候选路由路径中的最优候选路由路径的步骤包括：当一种候选路由路径中的一候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力越大和/或选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽越大时，该候选路由路径被选为该种候选路由路径中的最优候选路由路径的概率越大。
可选地，根据N条最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，在N条最优候选路由路径中选出最终路由路径的步骤包括：当一最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力越大和/或选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽越大时，该最优候选路由路径被选为最终路由路径的概率越大。
可选地，当所述选取的节点服务器包括边缘节点服务器和区域节点服务器时，根据选取的节点服务器的类型和选取的节点服务器是否缓存了用户端请求的内容将候选路由路径划分为第一种候选路由路径、第二种候选路由路径、第三种候选路由路径，其中，第一种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器将用户端请求的内容发送到用户端的路由路径，第二种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器将从选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器获取的用户端请求的内容发送到用户端的路由路径，第三种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器将从选取的区域节点服务器获取的用户端请求的内容发送到用户端的路由路径。
可选地，所述选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽包括：用户端到选取的边缘节点服务器的带宽、选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器到选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器的带宽、选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器到选取的区域节点服务器的带宽。
可选地，根据候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽选出处理用户端的内容请求的最终路由路径的步骤包括：根据每条候选路由路径所包含的每个选取的节点服务器的负载能力的量值和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，计算所述每个选取的节点服务器处理访问端的内容请求的处理请求能力值；根据第一种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第一种候选路由路径中的最优候选路由路径，根据第二种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第二种候选路由路径中的最优候选路由路径，根据第三种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第三种候选路由路径中的最优候选路由路径；根据第一种候选路由路径中的最优候选路由路径、第二种候选路由路径中的最优候选路由路径、第三种候选路由路径中的最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值在三条最优候选路由路径中选出最终路由路径。
可选地，根据第一种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第一种候选路由路径中的最优候选路由路径，根据第二种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第二种候选路由路径中的最优候选路由路径，根据第三种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第三种候选路由路径中的最优候选路由路径的步骤包括：根据第一种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第一种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(A,U)，选出具有最小的1/Cost(A,U)的第一种节点服务器，将包含该第一种节点服务器的候选路由路径选为第一种候选路由路径中的最优候选路由路径；根据第二种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第二种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(B,U)和第一种节点服务器处理第二种节点服务器的内容请求的处理请求能力值Cost(A,B)，选出具有最小的1/Cost(B,U)和1/Cost(A,B)之和的第一种节点服务器和第二种节点服务器，将包含该第一种节点服务器和该第二种节点服务器的候选路由路径选为第二种候选路由路径中的最优候选路由路径；根据第三种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第二种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(B,U)和第三种节点服务器处理第二种节点服务器的内容请求的处理请求能力值Cost(C,B)，选出具有最小的1/Cost(B,U)和1/Cost(C,B)之和的第二种节点服务器和第三种节点服务器，将包含该第二种节点服务器和该第三种节点服务器的候选路由路径选为第三种候选路由路径中的最优候选路由路径，其中，第一种节点服务器是选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器，第二种节点服务器是选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器，第三种节点服务器是选取的区域节点服务器。
可选地，根据第一种候选路由路径中的最优候选路由路径、第二种候选路由路径中的最优候选路由路径、第三种候选路由路径中的最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值在三条最优候选路由路径中选出最终路由路径的步骤包括：比较1/Cost(A,U)最小值、1/Cost(B,U)和1/Cost(A,B)之和最小值、1/Cost(B,U)和1/Cost(C,B)之和最小值，选出具有该三个值中的最小值的选取的节点服务器，将包含该选取的节点服务器的最优候选路由路径选为最终路由路径。
可选地，所述选取的节点服务器处理访问端的内容请求的处理请求能力值是选取的节点服务器的负载能力的量值和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽的加权和。
可选地，所述选取的节点服务器的负载能力的量值根据下述因素中的至少一个因素确定：选取的节点服务器的CPU使用率、选取的节点服务器的内存使用率、选取的节点服务器的网卡使用率、选取的节点服务器的连接数率。
可选地，所述选取的节点服务器的负载能力的量值与选取的节点服务器的CPU使用率、选取的节点服务器的内存使用率、选取的节点服务器的网卡使用率、选取的节点服务器的连接数率中的至少一个成反比。
可选地，所述选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽由执行下述步骤获取：获取选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽；根据选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽计算选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽。
可选地，获取选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽的步骤包括：按预定周期从选取的节点服务器接收访问日志；根据选取的节点服务器的访问日志获取访问端的IP、访问端的请求文件的大小、选取的节点服务器处理访问端的内容请求所用的时间；根据所述访问端的请求文件的大小和所述处理访问端的内容请求所用的时间计算选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽。
可选地，根据用户端的位置选取节点服务器的步骤包括：检测第一预定区域内可用的边缘节点服务器；检测在第一预定区域内可用的边缘节点服务器中处于第二预定区域的边缘节点服务器；根据用户端的位置计算用户端到所述处于第二预定区域的边缘节点服务器的距离，选取距离最近的预定数量的边缘节点服务器，其中，第二预定区域包括用户端的位置且第一预定区域包括第二预定区域。
可选地，检测第一预定区域内可用的边缘节点服务器的步骤包括：检测第一预定区域内满足预定条件的边缘节点服务器，其中，所述预定条件包括下述条件中的至少一个：CPU使用率小于等于CPU使用率阈值、内存使用率小于等于内存使用率阈值、网卡使用率小于等于网卡使用率阈值、实时连接数率小于等于实时连接数率阈值。
可选地，根据用户端的位置选取节点服务器的步骤包括：检测服务区域覆盖用户端的位置的区域节点服务器。
根据本发明的另一方面，提供一种用于内容分发网络的负载均衡设备，包括：接收单元，接收用户端的内容请求；解析单元，解析用户端的内容请求，以确定用户端的位置；节点服务器选取单元，根据用户端的位置选取节点服务器；候选路由路径确定单元，根据选取的节点服务器确定处理用户端的内容请求的候选路由路径；最终路由路径确定单元，根据候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽选出处理用户端的内容请求的最终路由路径。
可选地，当一候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力越大和/或选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽越大时，最终路由路径确定单元将该候选路由路径选为最终路由路径的概率越大。
可选地，候选路由路径确定单元根据选取的节点服务器的类型和选取的节点服务器是否缓存了用户端请求的内容将候选路由路径划分为N种候选路由路径，其中，N为大于零的整数。
可选地，最终路由路径确定单元包括：最优候选路由路径确定单元，根据每种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，在N种候选路由路径中选出每种候选路由路径中的最优候选路由路径；最优候选路由路径比较单元，根据N条最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，在N条最优候选路由路径中选出最终路由路径。
可选地，当一种候选路由路径中的一候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力越大和/或选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽越大时，最优候选路由路径确定单元将该候选路由路径选为该种候选路由路径中的最优候选路由路径的概率越大。
可选地，当一最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力越大和/或选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽越大时，最优候选路由路径比较单元将该最优候选路由路径选为最终路由路径的概率越大。
可选地，当所述选取的节点服务器包括边缘节点服务器和区域节点服务器时，候选路由路径确定单元根据选取的节点服务器的类型和选取的节点服务器是否缓存了用户端请求的内容将候选路由路径划分为第一种候选路由路径、第二种候选路由路径、第三种候选路由路径，其中，第一种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器将用户端请求的内容发送到用户端的路由路径，第二种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器将从选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器获取的用户端请求的内容发送到用户端的路由路径，第三种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器将从选取的区域节点服务器获取的用户端请求的内容发送到用户端的路由路径。
可选地，所述选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽包括：用户端到选取的边缘节点服务器的带宽、选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器到选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器的带宽、选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器到选取的区域节点服务器的带宽。
可选地，最终路由路径确定单元包括：计算单元，根据每条候选路由路径所包含的每个选取的节点服务器的负载能力的量值和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，计算所述每个选取的节点服务器处理访问端的内容请求的处理请求能力值；选取单元，根据第一种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第一种候选路由路径中的最优候选路由路径，根据第二种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第二种候选路由路径中的最优候选路由路径，根据第三种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第三种候选路由路径中的最优候选路由路径；确定单元，根据第一种候选路由路径中的最优候选路由路径、第二种候选路由路径中的最优候选路由路径、第三种候选路由路径中的最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值在三条最优候选路由路径中选出最终路由路径。
可选地，选取单元包括：第一选取单元，根据第一种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第一种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(A,U)，选出具有最小的1/Cost(A,U)的第一种节点服务器，将包含该第一种节点服务器的候选路由路径选为第一种候选路由路径中的最优候选路由路径；第二选取单元，根据第二种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第二种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(B,U)和第一种节点服务器处理第二种节点服务器的内容请求的处理请求能力值Cost(A,B)，选出具有最小的1/Cost(B,U)和1/Cost(A,B)之和的第一种节点服务器和第二种节点服务器，将包含该第一种节点服务器和该第二种节点服务器的候选路由路径选为第二种候选路由路径中的最优候选路由路径；第三选取单元，根据第三种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第二种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(B,U)和第三种节点服务器处理第二种节点服务器的内容请求的处理请求能力值Cost(C,B)，选出具有最小的1/Cost(B,U)和1/Cost(C,B)之和的第二种节点服务器和第三种节点服务器，将包含该第二种节点服务器和该第三种节点服务器的候选路由路径选为第三种候选路由路径中的最优候选路由路径，其中，第一种节点服务器是选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器，第二种节点服务器是选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器，第三种节点服务器是选取的区域节点服务器。
可选地，确定单元比较1/Cost(A,U)最小值、1/Cost(B,U)和1/Cost(A,B)之和最小值、1/Cost(B,U)和1/Cost(C,B)之和最小值，选出具有该三个值中的最小值的选取的节点服务器，将包含该选取的节点服务器的最优候选路由路径选为最终路由路径。
可选地，所述选取的节点服务器处理访问端的内容请求的处理请求能力值是选取的节点服务器的负载能力的量值和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽的加权和。
可选地，所述选取的节点服务器的负载能力的量值根据下述因素中的至少一个因素确定：选取的节点服务器的CPU使用率、选取的节点服务器的内存使用率、选取的节点服务器的网卡使用率、选取的节点服务器的连接数率。
可选地，所述选取的节点服务器的负载能力的量值与选取的节点服务器的CPU使用率、选取的节点服务器的内存使用率、选取的节点服务器的网卡使用率、选取的节点服务器的连接数率中的至少一个成反比。
可选地，计算单元包括：历史带宽获取单元，获取选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽；带宽获取单元，根据选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽计算选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽。
可选地，历史带宽获取单元包括：访问日志接收单元，按预定周期从选取的节点服务器接收访问日志；信息获取单元，根据选取的节点服务器的访问日志获取访问端的IP、访问端的请求文件的大小、选取的节点服务器处理访问端的内容请求所用的时间；历史带宽计算单元，根据所述访问端的请求文件的大小和所述处理访问端的内容请求所用的时间计算选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽。
可选地，节点服务器选取单元包括：第一检测单元，检测第一预定区域内可用的边缘节点服务器；第二检测单元，检测在第一预定区域内可用的边缘节点服务器中处于第二预定区域的边缘节点服务器；边缘节点服务器选取单元，根据用户端的位置计算用户端到所述处于第二预定区域的边缘节点服务器的距离，选取距离最近的预定数量的边缘节点服务器，其中，第二预定区域包括用户端的位置且第一预定区域包括第二预定区域。
可选地，第一检测单元检测第一预定区域内满足预定条件的边缘节点服务器，其中，所述预定条件包括下述条件中的至少一个：CPU使用率小于等于CPU使用率阈值、内存使用率小于等于内存使用率阈值、网卡使用率小于等于网卡使用率阈值、实时连接数率小于等于实时连接数率阈值。
可选地，节点服务器选取单元检测服务区域覆盖用户端的位置的区域节点服务器。
根据本发明的用于内容分发网络的负载均衡方法及设备，可以提供最佳的路由路径将用户端请求的内容发送到用户端，以实现最短的响应时间、最佳的用户体验。将在接下来的描述中部分阐述本发明总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明总体构思的实施而得知。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更易于理解，其中：
图1示出根据本发明的实施例的用于内容分发网络的负载均衡方法的流程图。
图2示出根据本发明的实施例的根据用户端的位置选取边缘节点服务器的方法的流程图。
图3示出根据本发明的实施例的根据候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽选出处理用户端的内容请求的最终路由路径的方法的流程图。
图4示出根据本发明的实施例的用于内容分发网络的负载均衡设备的框图。
图5示出根据本发明的实施例的节点服务器选取单元的框图。
图6示出根据本发明的实施例的最终路由路径确定单元的框图。
具体实施方式
现在对本发明实施例进行详细的描述，其示例表示在附图中，其中，相同的标号始终表示相同部件。下面通过参照附图对实施例进行描述以解释本发明。
图1示出根据本发明的实施例的用于内容分发网络的负载均衡方法的流程图。
在步骤101，接收用户端的内容请求。例如，接收用户端的超文本传输协议（HTTP）请求。
在步骤102，解析用户端的内容请求，以确定用户端的位置。具体地说，用户端的内容请求（例如，请求消息）通常包含自己的位置信息，因此可以从用户端的内容请求提取出用户端的位置信息来确定用户端的位置。
例如，可首先解析用户端的内容请求，以获取用户端的IP地址。随后，根据用户端的IP地址确定用户端的位置。具体地说，根据用户端的IP地址在位置信息数据库中查询用户端的位置信息，位置信息数据库中存储了与用户端的IP地址对应的用户端的位置信息。位置信息可以是用户端所在位置的经纬度。此外，也可以使用其他的方式根据用户端的内容请求来获取用户端的位置。
在步骤103，根据用户端的位置选取节点服务器。具体地说，根据用户端的位置选取边缘节点服务器和/或区域节点服务器。
根据用户端的位置选取边缘节点服务器时，可选取距离用户端的位置最近的预定数量的可用的边缘节点服务器。在一个优选的实施例中，利用图2所示的方法来根据用户端的位置选取边缘节点服务器。
根据用户端的位置选取区域节点服务器时，可检测服务区域覆盖用户端的位置的区域节点服务器，选取检测到的区域节点服务器。
在步骤104，根据选取的节点服务器确定处理用户端的内容请求的候选路由路径。具体地说，根据选取的节点服务器的类型和选取的节点服务器是否缓存了用户端请求的内容确定处理用户端的内容请求的候选路由路径。
在一个实施例中，根据选取的节点服务器的类型和选取的节点服务器是否缓存了用户端请求的内容将候选路由路径划分为N种候选路由路径，其中，N为大于零的整数。
具体地说，根据选取的节点服务器的不同类型（例如，区域节点服务器、边缘节点服务器）和选取的节点服务器是否缓存了用户端请求的内容，其中，缓存了用户端请求的内容的选取的节点服务器直接将用户端请求的内容发送到用户端，没有缓存用户端请求的内容的选取的节点服务器从其它缓存了用户端请求的内容的选取的节点服务器获取用户端请求的内容发送到用户端，将候选路由路径划分为N种候选路由路径。
在一个实施例中，当选取的节点服务器是边缘节点服务器，且选取的边缘节点服务器包括缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器和没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器时，根据选取的节点服务器的类型和选取的节点服务器是否缓存了用户端请求的内容将候选路由路径划分为第一种候选路由路径、第二种候选路由路径，其中，第一种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器将用户端请求的内容发送到用户端的路由路径，第二种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器将从选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器获取的用户端请求的内容发送到用户端的路由路径。在这个实施例中，所述选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽包括：用户端到选取的边缘节点服务器的带宽、选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器到选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器的带宽。
在一个优选的实施例中，当所述选取的节点服务器包括边缘节点服务器和区域节点服务器，且选取的边缘节点服务器包括缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器和没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器时，根据选取的节点服务器的类型和选取的节点服务器是否缓存了用户端请求的内容将候选路由路径划分为第一种候选路由路径、第二种候选路由路径、第三种候选路由路径其中，第一种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器将用户端请求的内容发送到用户端的路由路径，第二种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器将从选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器获取的用户端请求的内容发送到用户端的路由路径，第三种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器将从选取的区域节点服务器获取的用户端请求的内容发送到用户端的路由路径。
在这个实施例中，所述选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽包括：用户端到选取的边缘节点服务器的带宽、选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器到选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器的带宽、选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器到选取的区域节点服务器的带宽。
在步骤105，根据候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽选出处理用户端的内容请求的最终路由路径。
具体地说，当一候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力越大和/或选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽越大时，该候选路由路径被选为最终路由路径的概率越大。选取的节点服务器的负载能力表示选取的节点服务器可再带负载的能力。例如，当一选取的节点服务器的负载能力较大时，表示该选取的节点服务器当前的负载较小、可再带负载的能力较大。
在一个优选的实施例中，可首先根据每种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，在N种候选路由路径中选出每种候选路由路径中的最优候选路由路径。具体地说，当一种候选路由路径中的一候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力越大和/或选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽越大时，该候选路由路径被选为该种候选路由路径中的最优候选路由路径的概率越大。
然后，根据N条最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，在N条最优候选路由路径中选出最终路由路径。具体地说，当一最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力越大和/或选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽越大时，该最优候选路由路径被选为最终路由路径的概率越大。
在一个优选的实施例中，利用图3所示的方法根据候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽选出处理用户端的内容请求的最终路由路径。
图2示出根据本发明的实施例的根据用户端的位置选取边缘节点服务器的方法的流程图。可在执行步骤103时执行图2所示的方法。
在步骤201，检测包括用户端的位置的第一预定区域内可用的边缘节点服务器。具体地说，检测第一预定区域内满足预定条件的边缘节点服务器。所述预定条件包括下述条件中的至少一个：CPU使用率小于等于CPU使用率阈值、内存使用率小于等于内存使用率阈值、网卡使用率小于等于网卡使用率阈值、实时连接数率小于等于实时连接数率阈值。可通过现有的各种检测技术来检测第一预定区域内满足预定条件的边缘节点服务器。
在步骤202，检测在第一预定区域内可用的边缘节点服务器中处于第二预定区域的边缘节点服务器。第二预定区域包括用户端的位置且第一预定区域包括第二预定区域。例如，第二预定区域可以是用户端所在的国家，即检测在第一预定区域内可用的边缘节点服务器中与用户端处于同一个国家的边缘节点服务器。
在步骤203，根据用户端的位置计算用户端到所述处于第二预定区域的边缘节点服务器的距离，选取距离最近的预定数量的边缘节点服务器。例如，根据用户端和所述处于第二预定区域的边缘节点服务器所在位置的经纬度，计算用户端到所述处于第二预定区域的边缘节点服务器的距离，按照距离远近进行排序，选取距离最近的预定数量的边缘节点服务器。
图3示出根据本发明的实施例的根据候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽选出处理用户端的内容请求的最终路由路径的方法的流程图。可在执行步骤105时执行图3所示的方法。
在步骤301，根据每条候选路由路径所包含的每个选取的节点服务器的负载能力的量值和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，计算所述每个选取的节点服务器处理访问端的内容请求的处理请求能力值。
具体地说，根据第一种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第一种节点服务器的负载能力的量值和用户端到第一种节点服务器的带宽，计算第一种候选路由路径所包含的第一种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(A,U)。根据第二种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第二种节点服务器的负载能力的量值和用户端到第二种节点服务器的带宽、第一种节点服务器的负载能力的量值和第二种节点服务器到第一种节点服务器的带宽，计算第二种候选路由路径所包含的第二种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(B,U)和第一种节点服务器处理第二种节点服务器的内容请求的处理请求能力值Cost(A,B)。根据第三种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第二种节点服务器的负载能力的量值和用户端到第二种节点服务器的带宽、第三种节点服务器的负载能力的量值和第二种节点服务器到第三种节点服务器的带宽，计算第三种候选路由路径所包含的第二种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(B,U)和第三种节点服务器处理第二种节点服务器的内容请求的处理请求能力值Cost(C,B)。
其中，Cost(X,Y)表示选取的节点服务器X处理其访问端Y的内容请求的处理请求能力值，U表示用户端，A表示第一种节点服务器，B表示第二种节点服务器，C表示第三种节点服务器。
其中，第一种节点服务器是选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器，第二种节点服务器是选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器，第三种节点服务器是选取的区域节点服务器。
在一个实施例中，选取的节点服务器处理访问端的内容请求的处理请求能力值可以是该节点服务器的负载能力的量值和该节点服务器的访问端到该节点服务器的带宽的加权和。可通过下面的等式(1)来表示选取的节点服务器处理访问端的内容请求的处理请求能力值Cost：
Cost=α×Shd+β×Sbw， (1)
其中，Shd表示选取的节点服务器的负载能力的量值，Sbw表示选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，α和β为权值系数。
所述选取的节点服务器的负载能力的量值可根据下述因素中的至少一个因素确定：选取的节点服务器的CPU使用率、选取的节点服务器的内存使用率、选取的节点服务器的网卡使用率、选取的节点服务器的连接数率。选取的节点服务器的负载能力的量值与上述因素中的至少一个的量值成反比。
在一个实施例中，可通过下面的等式(2)来表示选取的节点服务器的负载能力的量值Shd：
其中，Rcpu表示节点服务器的CPU使用率，Rmem表示节点服务器的内存使用率，Rnet表示节点服务器的网卡使用率，Rcon表示节点服务器的连接数率，Thcpu表示节点服务器的CPU使用率的阈值，Thmem表示节点服务器的内存使用率的阈值，Thnet表示节点服务器的网卡使用率的阈值，Thcon表示节点服务器的连接数率的阈值，ρcpu、ρmem、ρnet、ρcon为权值系数，且ρcpu+ρmem+ρnet+ρcon=1。
在一个实施例中，所述选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽可执行下述步骤获取：
可首先获取选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽。具体地说，首先按预定周期从选取的节点服务器接收访问日志，根据选取的节点服务器的访问日志获取访问端的IP、访问端的请求文件的大小、选取的节点服务器处理访问端的内容请求所用的时间，根据所述访问端的请求文件的大小和所述处理访问端的内容请求所用的时间计算选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽。例如，选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽可以由表示访问端的请求文件的大小的量值除以处理访问端的内容请求所用的时间计算得到。
然后，根据选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽计算选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽。例如，计算一选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的多次历史带宽的加权和，作为该选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽。
在步骤302，根据第一种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第一种候选路由路径中的最优候选路由路径，根据第二种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第二种候选路由路径中的最优候选路由路径，根据第三种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第三种候选路由路径中的最优候选路由路径。
根据第一种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第一种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(A,U)，选出具有最小的1/Cost(A,U)的第一种节点服务器，将包含该第一种节点服务器的候选路由路径选为第一种候选路由路径中的最优候选路由路径。
根据第二种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第二种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(B,U)和第一种节点服务器处理第二种节点服务器的内容请求的处理请求能力值Cost(A,B)，选出具有最小的1/Cost(B,U)和1/Cost(A,B)之和的第一种节点服务器和第二种节点服务器，将包含该第一种节点服务器和该第二种节点服务器的候选路由路径选为第二种候选路由路径中的最优候选路由路径。
根据第三种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第二种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(B,U)和第三种节点服务器处理第二种节点服务器的内容请求的处理请求能力值Cost(C,B)，选出具有最小的1/Cost(B,U)和1/Cost(C,B)之和的第二种节点服务器和第三种节点服务器，将包含该第二种节点服务器和该第三种节点服务器的候选路由路径选为第三种候选路由路径中的最优候选路由路径。
在步骤303，根据第一种候选路由路径中的最优候选路由路径、第二种候选路由路径中的最优候选路由路径、第三种候选路由路径中的最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值在三条最优候选路由路径中选出最终路由路径。
具体地说，比较1/Cost(A,U)最小值、1/Cost(B,U)和1/Cost(A,B)之和最小值、1/Cost(B,U)和1/Cost(C,B)之和最小值，选出具有该三个值中的最小值的选取的节点服务器，将包含该选取的节点服务器的最优候选路由路径选为最终路由路径。
应该理解，上述方法所涉及的处理用户端的内容请求的路由路径是指将用户端请求的内容发送到用户端的路由路径。
图4示出根据本发明的实施例的用于内容分发网络的负载均衡设备的框图。
如图4所示，根据本发明的用于内容分发网络的负载均衡设备400包括：接收单元410、解析单元420、节点服务器选取单元430、候选路由路径确定单元440、最终路由路径确定单元450。
接收单元410接收用户端的内容请求。例如，接收用户端的超文本传输协议（HTTP）请求。
解析单元420解析用户端的内容请求，以确定用户端的位置。具体地说，用户端的内容请求（例如，请求消息）通常包含自己的位置信息，因此解析单元420可以从用户端的内容请求提取出用户端的位置信息来确定用户端的位置。
例如，解析单元420可首先解析用户端的内容请求，以获取用户端的IP地址。随后，根据用户端的IP地址确定用户端的位置。具体地说，根据用户端的IP地址在位置信息数据库中查询用户端的位置信息，位置信息数据库中存储了与用户端的IP地址对应的用户端的位置信息。位置信息可以是用户端所在位置的经纬度。此外，解析单元420也可以使用其他的方式根据用户端的内容请求来获取用户端的位置。
节点服务器选取单元430根据用户端的位置选取节点服务器。具体地说，节点服务器选取单元430根据用户端的位置选取边缘节点服务器和/或区域节点服务器。
节点服务器选取单元430根据用户端的位置选取边缘节点服务器时，可选取距离用户端的位置最近的预定数量的可用的边缘节点服务器。节点服务器选取单元430根据用户端的位置选取区域节点服务器时，可检测服务区域覆盖用户端的位置的区域节点服务器，选取检测到的区域节点服务器。
候选路由路径确定单元440根据选取的节点服务器确定处理用户端的内容请求的候选路由路径。具体地说，候选路由路径确定单元440根据选取的节点服务器的类型和选取的节点服务器是否缓存了用户端请求的内容确定处理用户端的内容请求的候选路由路径。
在一个实施例中，候选路由路径确定单元440根据选取的节点服务器的类型和选取的节点服务器是否缓存了用户端请求的内容将候选路由路径划分为N种候选路由路径，其中，N为大于零的整数。
在一个实施例中，当选取的节点服务器是边缘节点服务器，且选取的边缘节点服务器包括缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器和没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器时，候选路由路径确定单元440根据选取的节点服务器的类型和选取的节点服务器是否缓存了用户端请求的内容将候选路由路径划分为第一种候选路由路径、第二种候选路由路径，其中，第一种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器将用户端请求的内容发送到用户端的路由路径，第二种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器将从选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器获取的用户端请求的内容发送到用户端的路由路径。在这个实施例中，所述选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽包括：用户端到选取的边缘节点服务器的带宽、选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器到选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器的带宽。
在一个优选的实施例中，当所述选取的节点服务器包括边缘节点服务器和区域节点服务器，且选取的边缘节点服务器包括缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器和没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器时，候选路由路径确定单元440根据选取的节点服务器的类型和选取的节点服务器是否缓存了用户端请求的内容将候选路由路径划分为第一种候选路由路径、第二种候选路由路径、第三种候选路由路径其中，第一种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器将用户端请求的内容发送到用户端的路由路径，第二种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器将从选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器获取的用户端请求的内容发送到用户端的路由路径，第三种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器将从选取的区域节点服务器获取的用户端请求的内容发送到用户端的路由路径。
在这个实施例中，所述选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽包括：用户端到选取的边缘节点服务器的带宽、选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器到选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器的带宽、选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器到选取的区域节点服务器的带宽。
最终路由路径确定单元450根据候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽选出处理用户端的内容请求的最终路由路径。
具体地说，当一候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力越大和/或选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽越大时，最终路由路径确定单元450将该候选路由路径选为最终路由路径的概率越大。
在一个优选的实施例中，最终路由路径确定单元450包括：最优候选路由路径确定单元（未示出）和最优候选路由路径比较单元（未示出）。
最优候选路由路径确定单元根据每种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，在N种候选路由路径中选出每种候选路由路径中的最优候选路由路径。具体地说，当一种候选路由路径中的一候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力越大和/或选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽越大时，最优候选路由路径确定单元将该候选路由路径选为该种候选路由路径中的最优候选路由路径的概率越大。
最优候选路由路径比较单元根据N条最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，在N条最优候选路由路径中选出最终路由路径。具体地说，当一最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力越大和/或选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽越大时，最优候选路由路径比较单元将该最优候选路由路径选为最终路由路径的概率越大。
图5示出根据本发明的实施例的节点服务器选取单元的框图。
如图5所示，节点服务器选取单元430包括：第一检测单元510、第二检测单元520、边缘节点服务器选取单元530。
第一检测单元510检测包括用户端的位置的第一预定区域内可用的边缘节点服务器。具体地说，第一检测单元510检测第一预定区域内满足预定条件的边缘节点服务器。所述预定条件包括下述条件中的至少一个：CPU使用率小于等于CPU使用率阈值、内存使用率小于等于内存使用率阈值、网卡使用率小于等于网卡使用率阈值、实时连接数率小于等于实时连接数率阈值。
第二检测单元520检测在第一预定区域内可用的边缘节点服务器中处于第二预定区域的边缘节点服务器。第二预定区域包括用户端的位置且第一预定区域包括第二预定区域。例如，第二预定区域可以是用户端所在的国家，即第二检测单元520检测在第一预定区域内可用的边缘节点服务器中与用户端处于同一个国家的边缘节点服务器。
边缘节点服务器选取单元530根据用户端的位置计算用户端到所述处于第二预定区域的边缘节点服务器的距离，选取距离最近的预定数量的边缘节点服务器。例如，边缘节点服务器选取单元530根据用户端和所述处于第二预定区域的边缘节点服务器所在位置的经纬度，计算用户端到所述处于第二预定区域的边缘节点服务器的距离，按照距离远近进行排序，选取距离最近的预定数量的边缘节点服务器。
图6示出根据本发明的实施例的最终路由路径确定单元的框图。
如图6所示，最终路由路径确定单元450包括：计算单元（未示出）、选取单元620（未示出）、确定单元630（未示出）。
计算单元610根据每条候选路由路径所包含的每个选取的节点服务器的负载能力的量值和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，计算所述每个选取的节点服务器处理访问端的内容请求的处理请求能力值。
具体地说，根据第一种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第一种节点服务器的负载能力的量值和用户端到第一种节点服务器的带宽，计算第一种候选路由路径所包含的第一种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(A,U)。根据第二种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第二种节点服务器的负载能力的量值和用户端到第二种节点服务器的带宽、第一种节点服务器的负载能力的量值和第二种节点服务器到第一种节点服务器的带宽，计算第二种候选路由路径所包含的第二种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(B,U)和第一种节点服务器处理第二种节点服务器的内容请求的处理请求能力值Cost(A,B)。根据第三种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第二种节点服务器的负载能力的量值和用户端到第二种节点服务器的带宽、第三种节点服务器的负载能力的量值和第二种节点服务器到第三种节点服务器的带宽，计算第三种候选路由路径所包含的第二种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(B,U)和第三种节点服务器处理第二种节点服务器的内容请求的处理请求能力值Cost(C,B)。
其中，Cost(X,Y)表示选取的节点服务器X处理其访问端Y的内容请求的处理请求能力值，U表示用户端，A表示第一种节点服务器，B表示第二种节点服务器，C表示第三种节点服务器。
其中，第一种节点服务器是选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器，第二种节点服务器是选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器，第三种节点服务器是选取的区域节点服务器。
在一个实施例中，选取的节点服务器处理访问端的内容请求的处理请求能力值可以是该节点服务器的负载能力的量值和该节点服务器的访问端到该节点服务器的带宽的加权和。可通过等式(1)来表示选取的节点服务器处理访问端的内容请求的处理请求能力值Cost。
所述选取的节点服务器的负载能力的量值可根据下述因素中的至少一个因素确定：选取的节点服务器的CPU使用率、选取的节点服务器的内存使用率、选取的节点服务器的网卡使用率、选取的节点服务器的连接数率。选取的节点服务器的负载能力的量值与上述因素中的至少一个的量值成反比。
在一个实施例中，可通过等式(2)来表示选取的节点服务器的负载能力的量值Shd。
在一个实施例中，计算单元还包括：历史带宽获取单元（未示出）、带宽获取单元（未示出）。
历史带宽获取单元用于获取选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽。历史带宽获取单元包括：访问日志接收单元（未示出）、信息获取单元（未示出）、历史带宽计算单元（未示出）。
访问日志接收单元按预定周期从选取的节点服务器接收访问日志。信息获取单元根据选取的节点服务器的访问日志获取访问端的IP、访问端的请求文件的大小、选取的节点服务器处理访问端的内容请求所用的时间。历史带宽计算单元根据所述访问端的请求文件的大小和所述处理访问端的内容请求所用的时间计算选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽。例如，选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽可以由表示访问端的请求文件的大小的量值除以处理访问端的内容请求所用的时间计算得到。
带宽获取单元根据选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽计算选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽。例如，带宽获取单元计算一选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的多次历史带宽的加权和，作为该选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽。
选取单元620根据第一种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第一种候选路由路径中的最优候选路由路径，根据第二种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第二种候选路由路径中的最优候选路由路径，根据第三种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第三种候选路由路径中的最优候选路由路径。
优选地，选取单元620包括：第一选取单元（未示出）、第二选取单元（未示出）、第三选取单元（未示出）。
第一选取单元根据第一种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第一种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(A,U)，选出具有最小的1/Cost(A,U)的第一种节点服务器，将包含该第一种节点服务器的候选路由路径选为第一种候选路由路径中的最优候选路由路径。
第二选取单元根据第二种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第二种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(B,U)和第一种节点服务器处理第二种节点服务器的内容请求的处理请求能力值Cost(A,B)，选出具有最小的1/Cost(B,U)和1/Cost(A,B)之和的第一种节点服务器和第二种节点服务器，将包含该第一种节点服务器和该第二种节点服务器的候选路由路径选为第二种候选路由路径中的最优候选路由路径。
第三选取单元根据第三种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第二种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(B,U)和第三种节点服务器处理第二种节点服务器的内容请求的处理请求能力值Cost(C,B)，选出具有最小的1/Cost(B,U)和1/Cost(C,B)之和的第二种节点服务器和第三种节点服务器，将包含该第二种节点服务器和该第三种节点服务器的候选路由路径选为第三种候选路由路径中的最优候选路由路径。
确定单元630根据第一种候选路由路径中的最优候选路由路径、第二种候选路由路径中的最优候选路由路径、第三种候选路由路径中的最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值在三条最优候选路由路径中选出最终路由路径。
具体地说，确定单元630比较1/Cost(A,U)最小值、1/Cost(B,U)和1/Cost(A,B)之和最小值、1/Cost(B,U)和1/Cost(C,B)之和最小值，选出具有该三个值中的最小值的选取的节点服务器，将包含该选取的节点服务器的最优候选路由路径选为最终路由路径。
应该理解，上述设备所涉及的处理用户端的内容请求的路由路径是指将用户端请求的内容发送到用户端的路由路径。
此外，根据本发明的示例性实施例的上述方法可以被实现为计算机程序，从而当运行该程序时，实现上述方法。根据本发明的示例性实施例的用于内容分发网络的负载均衡设备中的各个单元可被实现硬件组件。本领域技术人员根据限定的各个单元所执行的处理，可以例如使用现场可编程门阵列（FPGA）或专用集成电路（ASIC）来实现各个单元。
根据本发明的用于内容分发网络的负载均衡方法及设备，可以提供最佳的路由路径将用户端请求的内容发送到用户端，以实现最短的响应时间、最佳的用户体验。
虽然已表示和描述了本发明的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。
Claims (38)
1.一种用于内容分发网络的负载均衡方法，包括：
接收用户端的内容请求；
解析用户端的内容请求，以确定用户端的位置；
根据用户端的位置选取节点服务器，其中，选取的节点服务器包括缓存了用户端请求的内容的节点服务器和没有缓存用户端请求的内容的节点服务器；
根据选取的节点服务器的类型和选取的节点服务器是否缓存了用户端请求的内容确定处理用户端的内容请求的候选路由路径，其中，候选路由路径包括：缓存了用户端请求的内容的选取的节点服务器直接将用户端请求的内容发送到用户端的路由路径、没有缓存用户端请求的内容的选取的节点服务器从其它缓存了用户端请求的内容的选取的节点服务器获取用户端请求的内容发送到用户端的路由路径；
根据候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽选出处理用户端的内容请求的最终路由路径。
2.如权利要求1所述的方法，其中，根据候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽选出处理用户端的内容请求的最终路由路径的步骤包括：
当一候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力越大和/或选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽越大时，该候选路由路径被选为最终路由路径的概率越大。
3.如权利要求1所述的方法，其中，根据选取的节点服务器的类型和选取的节点服务器是否缓存了用户端请求的内容将候选路由路径划分为N种候选路由路径，
其中，N为大于零的整数。
4.如权利要求3所述的方法，其中，根据候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽选出处理用户端的内容请求的最终路由路径的步骤包括：
根据每种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，在N种候选路由路径中选出每种候选路由路径中的最优候选路由路径；
根据N条最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，在N条最优候选路由路径中选出最终路由路径。
5.如权利要求4所述的方法，其中，根据每种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，在N种候选路由路径中选出每种候选路由路径中的最优候选路由路径的步骤包括：
当一种候选路由路径中的一候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力越大和/或选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽越大时，该候选路由路径被选为该种候选路由路径中的最优候选路由路径的概率越大。
6.如权利要求4所述的方法，其中，根据N条最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，在N条最优候选路由路径中选出最终路由路径的步骤包括：
当一最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力越大和/或选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽越大时，该最优候选路由路径被选为最终路由路径的概率越大。
7.如权利要求3所述的方法，其中，当所述选取的节点服务器包括边缘节点服务器和区域节点服务器时，根据选取的节点服务器的类型和选取的节点服务器是否缓存了用户端请求的内容将候选路由路径划分为第一种候选路由路径、第二种候选路由路径、第三种候选路由路径，
其中，第一种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器将用户端请求的内容发送到用户端的路由路径，
第二种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器将从选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器获取的用户端请求的内容发送到用户端的路由路径，
第三种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器将从选取的区域节点服务器获取的用户端请求的内容发送到用户端的路由路径。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽包括：用户端到选取的边缘节点服务器的带宽、选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器到选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器的带宽、选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器到选取的区域节点服务器的带宽。
9.如权利要求8所述的方法，其中，根据候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽选出处理用户端的内容请求的最终路由路径的步骤包括：
根据每条候选路由路径所包含的每个选取的节点服务器的负载能力的量值和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，计算所述每个选取的节点服务器处理访问端的内容请求的处理请求能力值；
根据第一种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第一种候选路由路径中的最优候选路由路径，根据第二种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第二种候选路由路径中的最优候选路由路径，根据第三种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第三种候选路由路径中的最优候选路由路径；
根据第一种候选路由路径中的最优候选路由路径、第二种候选路由路径中的最优候选路由路径、第三种候选路由路径中的最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值在三条最优候选路由路径中选出最终路由路径。
10.如权利要求9所述的方法，其中，根据第一种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第一种候选路由路径中的最优候选路由路径，根据第二种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第二种候选路由路径中的最优候选路由路径，根据第三种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第三种候选路由路径中的最优候选路由路径的步骤包括：
根据第一种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第一种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(A,U)，选出具有最小的1/Cost(A,U)的第一种节点服务器，将包含该第一种节点服务器的候选路由路径选为第一种候选路由路径中的最优候选路由路径；
根据第二种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第二种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(B,U)和第一种节点服务器处理第二种节点服务器的内容请求的处理请求能力值Cost(A,B)，选出具有最小的1/Cost(B,U)和1/Cost(A,B)之和的第一种节点服务器和第二种节点服务器，将包含该第一种节点服务器和该第二种节点服务器的候选路由路径选为第二种候选路由路径中的最优候选路由路径；
根据第三种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第二种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(B,U)和第三种节点服务器处理第二种节点服务器的内容请求的处理请求能力值Cost(C,B)，选出具有最小的1/Cost(B,U)和1/Cost(C,B)之和的第二种节点服务器和第三种节点服务器，将包含该第二种节点服务器和该第三种节点服务器的候选路由路径选为第三种候选路由路径中的最优候选路由路径，
其中，第一种节点服务器是选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器，第二种节点服务器是选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器，第三种节点服务器是选取的区域节点服务器。
11.如权利要求10所述的方法，其中，根据第一种候选路由路径中的最优候选路由路径、第二种候选路由路径中的最优候选路由路径、第三种候选路由路径中的最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值在三条最优候选路由路径中选出最终路由路径的步骤包括：
比较1/Cost(A,U)最小值、1/Cost(B,U)和1/Cost(A,B)之和最小值、1/Cost(B,U)和1/Cost(C,B)之和最小值，选出具有该三个值中的最小值的选取的节点服务器，将包含该选取的节点服务器的最优候选路由路径选为最终路由路径。
12.如权利要求9所述的方法，其中，所述选取的节点服务器处理访问端的内容请求的处理请求能力值是选取的节点服务器的负载能力的量值和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽的加权和。
13.如权利要求9或12所述的方法，其中，所述选取的节点服务器的负载能力的量值根据下述因素中的至少一个因素确定：选取的节点服务器的CPU使用率、选取的节点服务器的内存使用率、选取的节点服务器的网卡使用率、选取的节点服务器的连接数率。
14.如权利要求9或12所述的方法，其中，所述选取的节点服务器的负载能力的量值与选取的节点服务器的CPU使用率、选取的节点服务器的内存使用率、选取的节点服务器的网卡使用率、选取的节点服务器的连接数率中的至少一个成反比。
15.如权利要求9或12所述的方法，其中，所述选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽由执行下述步骤获取：
获取选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽；
根据选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽计算选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽。
16.如权利要求15所述的方法，其中，获取选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽的步骤包括：
按预定周期从选取的节点服务器接收访问日志；
根据选取的节点服务器的访问日志获取访问端的IP、访问端的请求文件的大小、选取的节点服务器处理访问端的内容请求所用的时间；
根据所述访问端的请求文件的大小和所述处理访问端的内容请求所用的时间计算选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽。
17.如权利要求1所述的方法，其中，根据用户端的位置选取节点服务器的步骤包括：
检测第一预定区域内可用的边缘节点服务器；
检测在第一预定区域内可用的边缘节点服务器中处于第二预定区域的边缘节点服务器；
根据用户端的位置计算用户端到所述处于第二预定区域的边缘节点服务器的距离，选取距离最近的预定数量的边缘节点服务器，
其中，第二预定区域包括用户端的位置且第一预定区域包括第二预定区域。
18.如权利要求17所述的方法，其中，检测第一预定区域内可用的边缘节点服务器的步骤包括：
检测第一预定区域内满足预定条件的边缘节点服务器，
其中，所述预定条件包括下述条件中的至少一个：CPU使用率小于等于CPU使用率阈值、内存使用率小于等于内存使用率阈值、网卡使用率小于等于网卡使用率阈值、实时连接数率小于等于实时连接数率阈值。
19.如权利要求1所述的方法，其中，根据用户端的位置选取节点服务器的步骤包括：
检测服务区域覆盖用户端的位置的区域节点服务器。
20.一种用于内容分发网络的负载均衡设备，包括：
接收单元，接收用户端的内容请求；
解析单元，解析用户端的内容请求，以确定用户端的位置；
节点服务器选取单元，根据用户端的位置选取节点服务器，其中，选取的节点服务器包括缓存了用户端请求的内容的节点服务器和没有缓存用户端请求的内容的节点服务器；
候选路由路径确定单元，根据选取的节点服务器的类型和选取的节点服务器是否缓存了用户端请求的内容确定处理用户端的内容请求的候选路由路径，其中，候选路由路径包括：缓存了用户端请求的内容的选取的节点服务器直接将用户端请求的内容发送到用户端的路由路径、没有缓存用户端请求的内容的选取的节点服务器从其它缓存了用户端请求的内容的选取的节点服务器获取用户端请求的内容发送到用户端的路由路径；
最终路由路径确定单元，根据候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽选出处理用户端的内容请求的最终路由路径。
21.如权利要求20所述的设备，其中，当一候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力越大和/或选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽越大时，最终路由路径确定单元将该候选路由路径选为最终路由路径的概率越大。
22.如权利要求20所述的设备，其中，候选路由路径确定单元根据选取的节点服务器的类型和选取的节点服务器是否缓存了用户端请求的内容将候选路由路径划分为N种候选路由路径，
其中，N为大于零的整数。
23.如权利要求22所述的设备，其中，最终路由路径确定单元包括：
最优候选路由路径确定单元，根据每种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，在N种候选路由路径中选出每种候选路由路径中的最优候选路由路径；
最优候选路由路径比较单元，根据N条最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，在N条最优候选路由路径中选出最终路由路径。
24.如权利要求23所述的设备，其中，当一种候选路由路径中的一候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力越大和/或选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽越大时，最优候选路由路径确定单元将该候选路由路径选为该种候选路由路径中的最优候选路由路径的概率越大。
25.如权利要求23所述的设备，其中，当一最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的负载能力越大和/或选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽越大时，最优候选路由路径比较单元将该最优候选路由路径选为最终路由路径的概率越大。
26.如权利要求22所述的设备，其中，当所述选取的节点服务器包括边缘节点服务器和区域节点服务器时，候选路由路径确定单元根据选取的节点服务器的类型和选取的节点服务器是否缓存了用户端请求的内容将候选路由路径划分为第一种候选路由路径、第二种候选路由路径、第三种候选路由路径，
其中，第一种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器将用户端请求的内容发送到用户端的路由路径，
第二种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器将从选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器获取的用户端请求的内容发送到用户端的路由路径，
第三种候选路由路径是选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器将从选取的区域节点服务器获取的用户端请求的内容发送到用户端的路由路径。
27.如权利要求26所述的设备，其中，所述选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽包括：用户端到选取的边缘节点服务器的带宽、选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器到选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器的带宽、选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器到选取的区域节点服务器的带宽。
28.如权利要求27所述的设备，其中，最终路由路径确定单元包括：
计算单元，根据每条候选路由路径所包含的每个选取的节点服务器的负载能力的量值和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽，计算所述每个选取的节点服务器处理访问端的内容请求的处理请求能力值；
选取单元，根据第一种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第一种候选路由路径中的最优候选路由路径，根据第二种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第二种候选路由路径中的最优候选路由路径，根据第三种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值选出第三种候选路由路径中的最优候选路由路径；
确定单元，根据第一种候选路由路径中的最优候选路由路径、第二种候选路由路径中的最优候选路由路径、第三种候选路由路径中的最优候选路由路径所包含的选取的节点服务器的处理请求能力值在三条最优候选路由路径中选出最终路由路径。
29.如权利要求28所述的设备，其中，选取单元包括：
第一选取单元，根据第一种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第一种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(A,U)，选出具有最小的1/Cost(A,U)的第一种节点服务器，将包含该第一种节点服务器的候选路由路径选为第一种候选路由路径中的最优候选路由路径；
第二选取单元，根据第二种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第二种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(B,U)和第一种节点服务器处理第二种节点服务器的内容请求的处理请求能力值Cost(A,B)，选出具有最小的1/Cost(B,U)和1/Cost(A,B)之和的第一种节点服务器和第二种节点服务器，将包含该第一种节点服务器和该第二种节点服务器的候选路由路径选为第二种候选路由路径中的最优候选路由路径；
第三选取单元，根据第三种候选路由路径中每条候选路由路径所包含的第二种节点服务器处理用户端的内容请求的处理请求能力值Cost(B,U)和第三种节点服务器处理第二种节点服务器的内容请求的处理请求能力值Cost(C,B)，选出具有最小的1/Cost(B,U)和1/Cost(C,B)之和的第二种节点服务器和第三种节点服务器，将包含该第二种节点服务器和该第三种节点服务器的候选路由路径选为第三种候选路由路径中的最优候选路由路径，
其中，第一种节点服务器是选取的边缘节点服务器中缓存了用户端请求的内容的边缘节点服务器，第二种节点服务器是选取的边缘节点服务器中没有缓存用户端请求的内容的边缘节点服务器，第三种节点服务器是选取的区域节点服务器。
30.如权利要求29所述的设备，其中，确定单元比较1/Cost(A,U)最小值、1/Cost(B,U)和1/Cost(A,B)之和最小值、1/Cost(B,U)和1/Cost(C,B)之和最小值，选出具有该三个值中的最小值的选取的节点服务器，将包含该选取的节点服务器的最优候选路由路径选为最终路由路径。
31.如权利要求28所述的设备，其中，所述选取的节点服务器处理访问端的内容请求的处理请求能力值是选取的节点服务器的负载能力的量值和选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽的加权和。
32.如权利要求28或31所述的设备，其中，所述选取的节点服务器的负载能力的量值根据下述因素中的至少一个因素确定：选取的节点服务器的CPU使用率、选取的节点服务器的内存使用率、选取的节点服务器的网卡使用率、选取的节点服务器的连接数率。
33.如权利要求28或31所述的设备，其中，所述选取的节点服务器的负载能力的量值与选取的节点服务器的CPU使用率、选取的节点服务器的内存使用率、选取的节点服务器的网卡使用率、选取的节点服务器的连接数率中的至少一个成反比。
34.如权利要求28或31所述的设备，其中，计算单元包括：
历史带宽获取单元，获取选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽；
带宽获取单元，根据选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽计算选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的带宽。
35.如权利要求34所述的设备，其中，历史带宽获取单元包括：
访问日志接收单元，按预定周期从选取的节点服务器接收访问日志；
信息获取单元，根据选取的节点服务器的访问日志获取访问端的IP、访问端的请求文件的大小、选取的节点服务器处理访问端的内容请求所用的时间；
历史带宽计算单元，根据所述访问端的请求文件的大小和所述处理访问端的内容请求所用的时间计算选取的节点服务器的访问端到选取的节点服务器的历史带宽。
36.如权利要求20所述的设备，其中，节点服务器选取单元包括：
第一检测单元，检测第一预定区域内可用的边缘节点服务器；
第二检测单元，检测在第一预定区域内可用的边缘节点服务器中处于第二预定区域的边缘节点服务器；
边缘节点服务器选取单元，根据用户端的位置计算用户端到所述处于第二预定区域的边缘节点服务器的距离，选取距离最近的预定数量的边缘节点服务器，
其中，第二预定区域包括用户端的位置且第一预定区域包括第二预定区域。
37.如权利要求36所述的设备，其中，第一检测单元检测第一预定区域内满足预定条件的边缘节点服务器，
其中，所述预定条件包括下述条件中的至少一个：CPU使用率小于等于CPU使用率阈值、内存使用率小于等于内存使用率阈值、网卡使用率小于等于网卡使用率阈值、实时连接数率小于等于实时连接数率阈值。
38.如权利要求20所述的设备，其中，节点服务器选取单元检测服务区域覆盖用户端的位置的区域节点服务器。
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