CN105577549B - 一种基于软件定义网络实现内容分发网络的方法及系统 - Google Patents

一种基于软件定义网络实现内容分发网络的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种基于SDN实现CDN的方法及系统，包括：在SDN的应用层、控制层和数据转发层分别添加CDN的应用功能、控制功能和网络实体资源；包括：接收到CDN应用申请时，SDN应用层根据CDN应用申请生成资源需求和业务编排信息，以向SDN控制层发送CDN应用所需资源的预留申请、以使SDN控制层分配CDN应用所需资源，结合网络负载均衡和路径策略，生成数据传输的内容路由表，进而生成L2/L3转发表，发送到SDN数据转发层；SDN数据转发层接收到内容分发/交付操作请求时，根据L2/L3转发表，执行CDN业务的相关操作。本发明通过基于SDN实现了CDN的系统功能，使CDN所面临的承载网络的封闭、硬件的专属、管理的复杂问题得到有效解决，实现了CDN应用网络资源、引擎和转发路径的合理选择。

Description

一种基于软件定义网络实现内容分发网络的方法及系统
技术领域
本申请涉及内容分发技术，尤指一种紧耦合模式下的基于软件定义网络(SDN)实现内容分发网络(CDN)的方法及系统。
背景技术
SDN是近年来所涌现出的新的网络技术，其主要特点是控制和转发分离、网络开放可编程以及软件和硬件分离。SDN使传统通信网络设备得以从专属硬件绑定中解放出来、向基于通用硬件平台加定制软件的方向来发展，并通过开放的编程接口来实现网络功能虚拟化、网络管理简单化以及网络部署自动化，从而相比传统网络功能实现和工程实施大大节省设备成本、人力成本以及部署时间。按架构层次划分，SDN自顶向下基本上分成三个层次：应用层、控制层以及数据层。
目前，业界对于控制层以及数据层正在或者已经进行了大量的标准化工作，但对于应用层及其内部的构成，特别是如何对应用进行集成、管理、控制以及与其他现有应用结合以及融合等讨论较少，相对进展也比较缓慢。这将导致SDN在易用性、开放性、可编程性、可管理性、可运营性以及对现有应用的兼容、互通等方面能力的缺失，不利于SDN产业的健康发展，特别是在如何快速建立SDN开发者社区并吸引大量的SDN应用开发者集中到热点应用问题的解决、以及将现有网络中的主要应用向SDN技术迁移等方面，存在先天的障碍。
无论是开放网络基金会(ONF，Open Networking Foundation)标准组织还是ODL(Open Daylight，SDN控制器开源组织)，目前所定义的SDN的应用层主要被定位为提供网络应用以及网络业务编排等高度抽象功能，SDN应用层可根据用户应用请求来进行网络资源申请和业务编排——SDN应用层向上与外部用户通过表述性状态转移(REST，Representational State Transfer)方式提供应用程序编程接口(API，ApplicationProgramming Interface)调用(北极接口)，为外部客户实现定制化的应用功能，以实现虚拟化的网络应用功能；SDN应用层向下与SDN控制器通过REST方式提供网络API接口调用(北向接口)，向SDN控制层进行资源申请，以实现虚拟化的网络业务功能。
从SDN应用层的角度来看，当前就其相关的技术研讨以及标准化工作大部分也均聚焦在SDN应用层与SDN控制层之间的北向接口方面。而在SDN的实际应用中，SDN对外提供的服务主要则是通过SDN应用层与其外部上层应用的接口(即北极接口，也称应用接口)以及SDN应用层内部的编排功能来实现的。与北极接口相关的功能需求以及与编排本身相关的功能需求尚没有被充分发掘出来，而与北极接口相关的上层业务以及使用北向接口的L4-L7业务或者未被讨论，或者仍处于早期的研讨中(如业务链应用)；特别是对于如何将现有网络业务基于SDN进行构建，尚没有开始进行研讨，这些也在一定程度上阻碍了SDN应用对其他现有应用的集成以及进而影响SDN应用以及SDN自身的发展。
更进一步地，对于业界已有应用(比如CDN、OTT、各种视频媒体等业务)如何充分借助SDN的架构，通过开放网络编程接口，更好地使用底层承载网络所提供的高效、高性能以及高性价比的虚拟网络功能来实现满足终端客户不断日益增长的对于服务质量的需求以及整体运维成本不断下降的需求，目前尚处于非常早期的初始讨论阶段，也没有明确的解决方案，而这也将制约现有业务向SDN的迁移步伐。
相对于SDN而言，CDN是一项比较成熟的技术，被用来为互联网或电信专用网络提供网页和视频等媒体内容的分发和加速，其主要特点是将媒体内容进行多级缓存并为用户提供就近服务，从而为用户提供较好的体验质量。
CDN的功能主要包括内容分发(Content Distribution)和内容交付(ContentDelivery，也称媒体交付)两个部分，基本功能包括内容分发/交付、调度/控制、存储/缓存以及媒体服务等。目前，在ITU-T、ETSI、3GPP、IETF等国际标准组织以及CCSA等行业标准组织都有CDN的相关定义和标准规范，用来承载IP网络协议电视(IPTV)、有线网络电视(CATV)、互联网电视(OTTTV)以及移动流媒体等业务。现有的CDN解决方案，因底层承载网络不开放所限，作为业务网络的CDN必须作为一个叠加层，并依附于底层承载网络的能力而存在；同时，CDN解决方案所需要的服务器、存储/缓存以及媒体服务器均使用专属的硬件(比如刀片服务器/ATCA架构服务器等)，对于硬件架构的依赖度非常之高，且没有通用性；此外，CDN因为其所涉及的网络性能需求较高(如网络带宽、时延、抖动等)，对网络的扩容以及由此而来的地址规划、设备配置、节点部署、业务开通、软件升级等管理方面都带来了巨大的复杂性——比如，随着IPTV、CATV、OTT、移动流媒体等业务的快速发展，CDN正逐步与业务解耦而成为用于融合承载多种业务的内容传输的管道，从而导致CDN部署节点越来越多，网络规模也越来越大，对CDN内容路由的管理也越来越复杂，对多服务提供商/内容提供商(CP/SP)的管理与服务配置也越来越困难。
针对目前CDN相关技术方案中存在的以上问题并结合CDN的技术发展趋势，讨论CDN与SDN的融合以及如何引入SDN技术到CDN解决方案中来并能够行之有效地解决CDN所面临的承载网络的封闭性、硬件的专属性、管理的复杂性等方面的问题，进而提升CDN的开放性、性价比以及易用性，并进而降低CDN的总体运维成本，成为当务之急。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种基于SDN实现CDN的方法及系统，能够有效的解决CDN所面临的承载网络的封闭性、硬件的专属性、管理的复杂性的问题。
为了达到本发明的目的，本申请提供一种基于SDN实现CDN的方法；包括：
在SDN应用层添加CDN的应用功能；在SDN控制层添加CDN的控制功能；在SDN的数据转发层添加CDN的网络实体资源；包括：
当接收到CDN应用申请时，SDN应用层根据CDN应用申请生成资源需求和业务编排信息；根据生成的资源需求和业务编排信息向SDN控制层发送CDN应用所需资源的预留申请；
根据预留申请，SDN控制层分配CDN应用所需资源，并结合网络负载均衡和路径策略，生成进行数据传输的内容路由表；根据内容路由表生成数据链路层/网络层L2/L3转发表，发送到SDN数据转发层；
SDN数据转发层接收到内容分发操作请求和内容交付操作请求时，根据L2/L3转发表，从CDN的网络实体资源调用相关内容执行CDN业务的相关操作。
进一步地，SDN控制层分配CDN应用所需资源，并结合网络负载均衡和路径策略，生成进行数据传输的内容路由表，具体包括：
SDN控制层分配CDN应用所需资源，
内容分发阶段的进行数据传输的内容路由表，由网络负载均衡结合内容分发的路径策略生成；
内容交付阶段的进行数据传输的内容路由表，由网络负载均衡结合内容交付的路径策略生成。
进一步地，SDN数据转发层从CDN的网络实体资源调用相关内容执行CDN业务的相关操作具体包括：
SDN数据转发层从CDN的网络实体资源调用相关内容执行CDN业务的内容分发、内容缓存、内容交付的操作；
执行CDN业务的内容分发为：接收到内容分发请求，根据内容分发请求，按照预先设定的分发策略将存储在内容存储节点中的内容提取后注入到CDN网络的内容分发节点；
执行CDN业务的内容缓存为：接收所述内容分发节点的内容进行缓存；根据缓存策略，将用户终端访问过的内容预先缓存在CDN网络的内容缓存节点中，以快速地提供热点内容给邻近的内容交付节点和用户终端使用；
执行CDN业务的内容交付为：根据内容交付请求，将内容缓存节点中的内容提取出来提供给CDN网络的内容交付节点进行内容流化，并传输给用户终端。
进一步地，接收到CDN应用申请时，该方法还包括：SDN应用层通过CDN应用申请进行注册，获取所需引擎支持信息；
根据所需引擎支持信息调度所需引擎，以支持CDN应用申请。
进一步地，该方法还包括：
SDN应用层在接收到内容分发请求时，根据预先设定的内容分发策略来确定所要提取的内容的内容存储节点，并确定具体所要注入的内容分发节点及执行所述内容分发请求所需的资源需求；根据缓存策略确定所要注入的内容缓存节点及执行所述内容分发请求所需的资源需求；
SDN应用层在接收到内容交付请求时，确定具体所要提取内容的内容缓存节点及执行该内容交付请求所需的资源需求；确定所要提供媒体服务的内容交付节点及执行该内容交付请求所需的资源需求。
进一步地，在支持业务链功能下，该方法还包括：SDN应用层根据业务链中所定义的访问信息，确定并执行对所述分配的CDN应用所需资源和所述调度所需引擎的访问顺序并执行相关操作。
进一步地，该方法还包括：SDN应用层对CDN应用申请所分配的CDN应用所需资源和调度的所述所需引擎进行计费。
进一步地，该方法还包括：SDN控制层通过网络负载均衡、业务负载均衡和内容负载均衡确定内容分发和内容交付的负载均衡；具体包括：
根据内容交付节点的业务负载均衡，确定为用户终端提供媒体服务的内容交付节点的服务器节点；
根据内容负载均衡确定内容缓存节点；
根据内容分发/内容交付过程的网络负载均衡和内容负载均衡，确定内容分发/内容交付的网络路径。
另一方面，本申请还提供一种基于软件定义网络SDN实现内容分发网络CDN的系统，在SDN的数据转发层添加CDN的网络实体资源，包括：应用功能单元、控制单元及数据转发单元；其中，
应用功能单元，位于应用层，用于在SDN应用层添加CDN的应用功能；当接收到CDN应用申请时，根据CDN应用申请生成资源需求和业务编排信息；根据资源需求和业务编排信息向SDN控制层发送CDN应用所需资源的预留申请；
控制单元，位于控制层，用于在SDN控制层添加CDN的控制功能；根据预留申请，分配CDN应用所需资源，并结合网络负载均衡和路径策略，生成进行数据传输的内容路由表；根据内容路由表生成数据链路层/网络层L2/L3转发表，发送到数据转发层；
数据转发单元，位于数据转发层，用于接收到内容分发操作请求和内容交付操作请求时，根据L2/L3转发表，从CDN的网络实体资源调用相关内容执行CDN业务的相关操作。
进一步地，控制单元具体用于，根据预留申请，控制层分配CDN应用所需资源，
内容分发阶段的进行数据传输的内容路由表，由网络负载均衡结合内容分发的路径策略生成；
内容交付阶段的进行数据传输的内容路由表，由网络负载均衡结合内容交付的路径策略生成；
根据内容路由表生成L2/L3转发表，发送到数据转发层。
进一步地，CDN的网络实体资源具体包括：
转发交换机、转发路由器、转发网关、内容存储服务器、内容分发服务器、内容缓存服务器、内容交付服务器以及其他支持SDN转发协议的自定义设备。
进一步地，数据转发单元具体用于，接收到所述内容分发操作请求和所述内容交付操作请求时，根据L2/L3转发表，
从CDN的网络实体资源调用相关内容执行CDN业务的内容分发、内容缓存、内容交付的操作；
所述执行CDN业务的内容分发为：接收到内容分发请求，根据内容分发请求，按照预先设定的分发策略将存储在内容存储节点中的内容提取后注入到CDN网络的内容分发节点；
执行CDN业务的内容缓存为：接收所述内容分发节点的内容进行缓存；根据缓存策略，将用户终端访问过的内容预先缓存在CDN网络的内容缓存节点中，以快速地提供热点内容给邻近的内容交付节点和用户终端使用；
执行CDN业务的内容交付为：根据内容交付请求，将内容缓存节点中的内容提取出来提供给CDN网络的内容交付节点进行内容流化，并传输给用户终端。
进一步地，应用单元还用于，接收到CDN应用申请时，通过CDN应用申请进行注册，获取所需引擎支持信息；
根据所需引擎支持信息调度所需引擎，以支持CDN应用申请。
进一步地，应用单元还用于，
在接收到内容分发请求时，根据预先设定的内容分发策略从内容存储节点中提取内容分发请求所要提取的内容，并确定具体所要注入的内容分发节点及执行所述内容分发请求所需的资源需求；根据缓存策略确定所要注入的内容缓存节点及执行所述内容分发请求所需的资源需求；
接收到内容交付请求时，确定具体所要提取内容的内容缓存节点及执行该内容交付请求所需的资源需求；确定所要提供媒体服务的内容交付节点及执行该内容交付请求所需的资源需求。
进一步地，应用功能单元还用于，在支持业务链功能下，根据业务链中所定义的访问信息，确定并执行对所述分配的CDN应用所需资源和所述调度所需引擎的访问顺序并执行相关操作。
进一步地，应用单元还用于，对CDN应用申请所分配的CDN应用所需资源和调度的所述所需引擎进行计费。
进一步地，控制单元还用于，通过网络负载均衡、业务负载均衡和内容负载均衡确定内容分发和内容交付的负载均衡；具体包括：
根据内容交付节点的业务负载均衡，确定为用户终端提供媒体服务的内容交付节点的服务器节点；
根据内容负载均衡确定内容缓存节点；
根据内容分发/内容交付过程的网络负载均衡和内容负载均衡，确定内容分发/内容交付的网络路径。
进一步地，应用功能单元还包括外部应用接口，用于接收CDN应用申请；接收外部指令，对应用功能单元、和/或控制单元、和/或数据转发单元进行调整；
应用单元与控制单元通过北向接口连接；
控制单元与数据转发单元通过南向接口连接。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案，在SDN应用层添加CDN的应用功能，在SDN控制层添加CDN的控制功能，在SDN的数据转发层添加CDN的网络实体资源；包括：当接收到CDN应用申请时，SDN应用层根据CDN应用申请生成资源需求和业务编排信息；根据生成的资源需求和业务编排信息向SDN控制层发送CDN应用所需资源的预留申请；根据预留申请，SDN控制层分配CDN应用所需资源，并结合网络负载均衡和路径策略，生成进行数据传输的内容路由表；根据内容路由表生成数据链路层/网络层(L2/L3)转发表，发送到SDN数据转发层；SDN数据转发层接收到内容分发操作请求和内容交付操作请求时，根据L2/L3转发表，从CDN的网络实体资源调用相关内容执行CDN业务的相关操作。本发明通过基于SDN实现了CDN的系统功能，使CDN所面临的承载网络的封闭性、硬件的专属性、管理的复杂性问题得到了有效解决，实现了CDN应用网络资源、引擎能力和转发路径的合理选择。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本发明基于SDN实现CDN的方法的流程图；
图2为本发明基于SDN实现CDN的系统的结构框图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
图1为本发明基于SDN实现CDN的方法的流程图，如图1所示，包括：
在SDN应用层添加CDN的应用功能；在SDN控制层添加CDN的控制功能；在SDN的数据转发层添加CDN的网络实体资源。
需要说明的是，在基于SDN以及NFV的方案中，在数据转发层添加网络实体资源具体可以是新增加X86通用架构的硬件资源并基于该通用硬件资源进行网络编程，从而实现相应的功能；在SDN应用层也如此。因SDN/NFV的精髓即是使用通用硬件平台以及通过编程改变软件从而改变网元的功能和定位，因此，这些对于SDN/NFV领域属于本领域技术人员的惯用技术手段。
包括：
步骤100、当接收到CDN应用申请时，SDN应用层根据CDN应用申请生成资源需求和业务编排信息；根据生成的资源需求和业务编排信息向SDN控制层发送CDN应用所需资源的预留申请。
步骤101、根据预留申请，SDN控制层分配CDN应用所需资源，并结合网络负载均衡和路径策略，生成进行数据传输的内容路由表；根据内容路由表生成L2/L3转发表，发送到数据转发层。
需要说明的是，内容路由表是指数据传输路径上设备的前后连接跳转关系；按照SDN方案则为根据该连接和跳转关系给出所对应的L2/L3转发表，即为映射。内容路由表包含内容分发以及内容交付所涉及节点的寻址信息，该信息由IP五元组和URL地址等共同组成。具体的生成方式属于本领域技术人员的惯用技术手段，在此不再赘述。
本步骤中，控制层分配CDN应用所需资源，并结合网络负载均衡和路径策略，生成进行数据传输的内容路由表具体包括：
控制层分配CDN应用所需资源，
内容分发阶段的进行数据传输的内容路由表，由网络负载均衡结合内容分发的路径策略生成；
内容交付阶段的进行数据传输的内容路由表，由网络负载均衡结合内容交付的路径策略生成。
需要说明的是，CDN应用所需资源是通过路径、带宽、流量、存储空间、时长、服务质量、服务级别、费用等进行评测确定的。另外，网络负载均衡和路径策略均为本领域技术人员的惯用技术手段，具体的结合方式可以根据实际情况进行设定，属于策略选择方面的问题；比如，可以由管理员按照后续所描述的CDN所需要的资源及所需费用等进行评估究竟应该选择什么样的路径才是最优(最符合效率与效益的最大化)进行设计。
步骤102、SDN数据转发层接收到内容分发操作请求和内容交付操作请求时，根据L2/L3转发表，从CDN的网络实体资源调用相关内容执行CDN业务的相关操作。
本步骤中，CDN的网络实体资源具体包括：
转发交换机、转发路由器、转发网关、内容存储服务器、内容分发服务器、内容缓存服务器、内容交付服务器以及其他支持SDN转发协议的自定义设备。
需要说明的是，从CDN的网络实体资源调用相关内容执行CDN业务的相关操作的调用是指从CDN的网络实体资源使用相关内容执行CDN业务的相关操作，属于本领域技术人员的惯用技术手段。其他支持SDN转发协议的自定义设备是指，在实现具体业务(如使用CDN来实现IPTV/OTT等)时候业务流程中可能涉及的设备(如电子节目菜单服务器)。
从CDN的网络实体资源调用相关内容执行CDN业务的相关操作具体包括：
从CDN的网络实体资源调用相关内容执行CDN业务的内容分发、内容缓存、内容交付的操作；
执行CDN业务的内容分发为：接收到内容分发请求，根据内容分发请求，按照预先设定的分发策略将存储在内容存储节点中的内容提取后注入到CDN网络的内容分发节点；
执行CDN业务的内容缓存为：接收所述内容分发节点的内容进行缓存；根据缓存策略，将用户终端访问过的内容预先缓存在CDN网络的内容缓存节点中，以快速地提供热点内容给邻近的内容交付节点和用户终端使用。
需要说明的是，进行缓存的内容为：内容的整个文件、内容文件的分片、或内容文件流化后的数据包。
需要说明的是，内容缓存节点一般是和内容交付节点成对出现；当缓存的内容上升为区域热点内容时，则应提前将该热点内容分发/缓存到其他分发节点/缓存节点。这里，分片主要是负责将较大内容的原始文件按照所需粒度(比如32KByes、64Kbytes、256KBytes、512KBytes、1MBytes、2MBytes、4MBytes、8MBytes、16MBytes、32MBytes、64Mbytes等)进行切片处理，以便于进行并行传输以及分布式存储。
执行CDN业务的内容交付为：根据内容交付请求，将内容缓存节点中的内容提取出来提供给CDN网络的内容交付节点进行内容流化，并传输给用户终端。
需要说明的是，流媒体传输技术(比如IETF RTP、MPEG TS、MPEG DASH、MPEG MMT等)的选择根据内容交付节点进行选择，内容流化的相关信息添加包括：填写所需的序列号和时间戳等信息，以保证流化后通过网络传输的数据包即使未按顺序地为接收端所接收也能被其有效地解析和还原。
另外，内容的交付应基于综合效率与成本(如流量×价格)的原则给予评估；对于内容分发部分的内容路由，在满足效率的前提下，主要是衡量流量成本；对于内容交付部分的内容路由，则主要是衡量网络性能和体验质量；内容路由可能因文件分片以及分布式存储等原因而存在多条可达路由，并可根据SDN所提供的底层网络拓扑信息而进行动态地调整。
预先设定的分发策略、缓存策略、负载均衡策略、内容分发路径策略及内容交付路径策略是根据本领域技术人员的分析总结获得的策略，根据不同的CDN应用需求和SDN网络、引擎等可以进行实际的调整。
接收到CDN应用申请时，本发明方法还包括：SDN应用层通过CDN应用申请进行注册，获取所需引擎支持信息；
根据所需引擎支持信息调度所需引擎，以支持CDN应用申请。
本发明方法还包括：
SDN应用层在接收到内容分发请求时，根据预先设定的内容分发策略来确定所要提取内容的内容存储节点，并确定具体所要注入的内容分发节点及执行内容分发请求所需的资源需求；根据缓存策略确定所要注入的内容缓存节点及执行内容分发请求所需的资源需求；
SDN应用层在接收到内容交付请求时，确定具体所要提取内容的内容缓存节点及执行该内容交付请求所需的资源需求；确定所要提供媒体服务的内容交付节点及执行该内容交付请求所需的资源需求。
需要说明的是，内容分发策略、内容分发路径情况属于在CDN系统工作时，本领域技术人员公知的相关信息，属于本领域技术人员的公知常识；基于上述信息进行动态调整是本领域技术人员的惯用技术手段，在CDN网络中，由于CDN网络的本身性质，无法实现动态调整，通过本发明基于SDN实现CDN后，利用SDN网络的性质，可以实现动态的调整。
在支持业务链功能下，本发明方法还包括：SDN应用层根据业务链中所定义的访问信息，确定并执行对所述分配的CDN应用所需资源和所述调度所需引擎的访问顺序并执行相关操作。
本发明方法还包括：SDN应用层对CDN应用申请所分配的CDN应用所需资源和调度的所需引擎进行计费。
本发明方法还包括：SDN控制层通过网络负载均衡、业务负载均衡和内容负载均衡确定内容分发和内容交付的负载均衡；具体包括：
根据内容交付节点的业务负载均衡，确定为用户终端提供媒体服务的内容交付节点的服务器节点；
根据内容负载均衡确定内容缓存节点；
根据内容分发/内容交付过程的网络负载均衡和内容负载均衡，确定内容分发/内容交付的网络路径。
需要说明的是，网络负载均衡主要衡量网络路径的带宽、流量、时间、占空比以及多路径时各个路径的使用情况，并根据网络负载均衡策略选择所使用的网络路径以及每个路径所占用的带宽、流量、时间等情况；业务负载均衡主要是衡量各节点服务器的CPU、单位时间处理链接数、端口I/O使用等情况，并根据业务负载均衡策略来选择具体所提供服务的节点服务器；内容负载均衡主要是衡量内容在CDN节点中的分布情况以及内容的热度情况，并根据内容负载均衡策略通过内容分发来实现内容在节点之间的调度。
图2为本发明基于SDN实现CDN的系统的结构框图，如图2所示，包括：应用功能单元、控制单元及数据转发单元；其中
应用功能单元，位于应用层，用于在SDN应用层添加CDN的应用功能；当接收到CDN应用申请时，根据CDN应用申请生成资源需求和业务编排信息；根据资源需求和业务编排信息向SDN控制层发送CDN应用所需资源的预留申请。
应用单元还用于，接收到CDN应用申请时，通过CDN应用申请进行注册，获取所需引擎支持信息；
根据所需引擎支持信息调度所需引擎，以支持CDN应用申请。
应用单元还用于，
在接收到内容分发请求时，根据预先设定的内容分发策略来确定所要提取内容的内容存储节点，并确定具体所要注入的内容分发节点及执行该内容分发请求所需的资源需求；根据缓存策略确定所要注入的内容缓存节点及执行该内容分发请求所需的资源需求；
接收到内容交付请求时，确定具体所要提取内容的内容缓存节点及执行该内容交付请求所需的资源需求；确定所要提供媒体服务的内容交付节点及执行该内容交付请求所需的资源需求。
应用单元还用于，对CDN应用申请所分配的CDN应用所需资源和调度的所述所需引擎进行计费。
应用功能单元还用于，在支持业务链功能下，根据业务链中所定义的访问信息，确定并执行对所述分配的CDN应用所需资源和所述调度所需引擎的访问顺序并执行相关操作。
控制单元，位于控制层，用于在SDN控制层添加CDN的控制功能；根据预留申请，分配CDN应用所需资源，并结合网络负载均衡和路径策略，生成进行数据传输的内容路由表；根据内容路由表生成L2/L3转发表，发送到数据转发层。
控制单元具体用于，根据预留申请，控制层分配CDN应用所需资源；
内容分发阶段的进行数据传输的内容路由表，由网络负载均衡结合内容分发的路径策略生成；
内容交付阶段的进行数据传输的内容路由表，由网络负载均衡结合内容交付的路径策略生成；
根据内容路由表生成L2/L3转发表，发送到数据转发层。
控制单元还用于，通过网络负载均衡、业务负载均衡和内容负载均衡确定内容分发和内容交付的负载均衡；具体包括：
根据内容交付节点的业务负载均衡，确定为用户终端提供媒体服务的内容交付节点的服务器节点；
根据内容负载均衡确定内容缓存节点；
根据内容分发/内容交付过程的网络负载均衡和内容负载均衡，确定内容分发/内容交付的网络路径。
数据转发单元，位于数据转发层，用于接收到内容分发操作请求和内容交付操作请求时，根据L2/L3转发表，从CDN的网络实体资源调用相关内容执行CDN业务的相关操作。
CDN的网络实体资源具体包括：
转发交换机、转发路由器、转发网关、内容存储服务器、内容分发服务器、内容缓存服务器、内容交付服务器以及其他支持SDN转发协议的自定义设备。
数据转发单元具体用于，接收到内容分发操作请求和内容交付操作请求时，根据L2/L3转发表，
从CDN的网络实体资源调用相关内容执行CDN业务的内容分发、内容缓存、内容交付的操作；
执行CDN业务的内容分发为：接收到内容分发请求，根据内容分发请求，按照预先设定的分发策略将存储在内容存储节点中的内容提取后注入到CDN网络的内容分发节点；
执行CDN业务的内容缓存为：接收所述内容分发节点的内容进行缓存；根据缓存策略，将用户终端访问过的内容预先缓存在CDN网络的内容缓存节点中，以快速地提供热点内容给邻近的内容交付节点和用户终端使用；
执行CDN业务的内容交付为：根据内容交付请求，将内容缓存节点中的内容提取出来提供给CDN网络的内容交付节点进行内容流化，并传输给用户终端。
应用功能单元还包括外部应用接口，用于接收CDN应用申请；接收外部指令，对应用功能单元、和/或控制单元、和/或数据转发单元进行调整；
应用单元与控制单元通过北向接口连接；
控制单元与数据转发单元通过南向接口连接。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请，如本发明实施方式中的具体的实现方法。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (18)

1.一种基于软件定义网络SDN实现内容分发网络CDN的方法，其特征在于，在SDN应用层添加CDN的应用功能；在SDN控制层添加CDN的控制功能；在SDN的数据转发层添加CDN的网络实体资源；包括：
当接收到CDN应用申请时，SDN应用层根据CDN应用申请生成资源需求和业务编排信息；根据生成的资源需求和业务编排信息向SDN控制层发送CDN应用所需资源的预留申请；
根据预留申请，SDN控制层分配CDN应用所需资源，并结合网络负载均衡和路径策略，生成进行数据传输的内容路由表；根据内容路由表生成数据链路层/网络层L2/L3转发表，发送到SDN数据转发层；
SDN数据转发层接收到内容分发操作请求或内容交付操作请求时，根据L2/L3转发表，从CDN的网络实体资源调用相关内容执行CDN业务的相关操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SDN控制层分配CDN应用所需资源，并结合网络负载均衡和路径策略，生成进行数据传输的内容路由表，具体包括：
SDN控制层分配CDN应用所需资源，
内容分发阶段的进行数据传输的内容路由表，由网络负载均衡结合内容分发的路径策略生成；
内容交付阶段的进行数据传输的内容路由表，由网络负载均衡结合内容交付的路径策略生成。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SDN数据转发层从CDN的网络实体资源调用相关内容执行CDN业务的相关操作具体包括：
SDN数据转发层从CDN的网络实体资源调用相关内容执行CDN业务的内容分发、内容缓存、内容交付的操作；
所述执行CDN业务的内容分发为：接收到内容分发请求，根据内容分发请求，按照预先设定的分发策略将存储在内容存储节点中的内容提取后注入到CDN网络的内容分发节点；
所述执行CDN业务的内容缓存为：接收所述内容分发节点的内容进行缓存；根据缓存策略，将用户终端访问过的内容预先缓存在CDN网络的内容缓存节点中，以快速地提供热点内容给邻近的内容交付节点和用户终端使用；
所述执行CDN业务的内容交付为：根据内容交付请求，将内容缓存节点中的内容提取出来提供给CDN网络的内容交付节点进行内容流化，并传输给用户终端。
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，接收到CDN应用申请时，该方法还包括：SDN应用层通过CDN应用申请进行注册，获取所需引擎支持信息；
根据所需引擎支持信息调度所需引擎，以支持CDN应用申请。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
SDN应用层在接收到内容分发请求时，根据预先设定的内容分发策略来确定所要提取的内容的内容存储节点，并确定具体所要注入的内容分发节点及执行所述内容分发请求所需的资源需求；根据缓存策略确定所要注入的内容缓存节点及执行所述内容分发请求所需的资源需求；
SDN应用层在接收到内容交付请求时，确定具体所要提取内容的内容缓存节点及执行该内容交付请求所需的资源需求；确定所要提供媒体服务的内容交付节点及执行该内容交付请求所需的资源需求。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在支持业务链功能下，该方法还包括：SDN应用层根据业务链中所定义的访问信息，确定并执行对所述分配的CDN应用所需资源和所述调度所需引擎的访问顺序并执行相关操作。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括：SDN应用层对CDN应用申请所分配的CDN应用所需资源和调度的所述所需引擎进行计费。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法还包括：SDN控制层通过网络负载均衡、业务负载均衡和内容负载均衡确定内容分发和内容交付的负载均衡；具体包括：
根据内容交付节点的业务负载均衡，确定为用户终端提供媒体服务的内容交付节点的服务器节点；
根据内容负载均衡确定内容缓存节点；
根据内容分发/内容交付过程的网络负载均衡和内容负载均衡，确定内容分发/内容交付的网络路径。
9.一种基于软件定义网络SDN实现内容分发网络CDN的系统，其特征在于，在SDN的数据转发层添加CDN的网络实体资源，包括：应用功能单元、控制单元及数据转发单元；其中
应用功能单元，位于应用层，用于在SDN应用层添加CDN的应用功能；当接收到CDN应用申请时，根据CDN应用申请生成资源需求和业务编排信息；根据资源需求和业务编排信息向SDN控制层发送CDN应用所需资源的预留申请；
控制单元，位于控制层，用于在SDN控制层添加CDN的控制功能；根据预留申请，分配CDN应用所需资源，并结合网络负载均衡和路径策略，生成进行数据传输的内容路由表；根据内容路由表生成数据链路层/网络层L2/L3转发表，发送到数据转发层；
数据转发单元，位于数据转发层，用于接收到内容分发操作请求或内容交付操作请求时，根据L2/L3转发表，从CDN的网络实体资源调用相关内容执行CDN业务的相关操作。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述控制单元具体用于，根据预留申请，控制层分配CDN应用所需资源，
内容分发阶段的进行数据传输的内容路由表，由网络负载均衡结合内容分发的路径策略生成；
内容交付阶段的进行数据传输的内容路由表，由网络负载均衡结合内容交付的路径策略生成；
根据内容路由表生成L2/L3转发表，发送到数据转发层。
11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述CDN的网络实体资源具体包括：
转发交换机、转发路由器、转发网关、内容存储服务器、内容分发服务器、内容缓存服务器、内容交付服务器以及其他支持SDN转发协议的自定义设备。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述数据转发单元具体用于，接收到所述内容分发操作请求和所述内容交付操作请求时，根据L2/L3转发表，
从CDN的网络实体资源调用相关内容执行CDN业务的内容分发、内容缓存、内容交付的操作；
所述执行CDN业务的内容分发为：接收到内容分发请求，根据内容分发请求，按照预先设定的分发策略将存储在内容存储节点中的内容提取后注入到CDN网络的内容分发节点；
所述执行CDN业务的内容缓存为：接收所述内容分发节点的内容进行缓存；根据缓存策略，将用户终端访问过的内容预先缓存在CDN网络的内容缓存节点中，以快速地提供热点内容给邻近的内容交付节点和用户终端使用；
所述执行CDN业务的内容交付为：根据内容交付请求，将内容缓存节点中的内容提取出来提供给CDN网络的内容交付节点进行内容流化，并传输给用户终端。
13.根据权利要求9～12任一项所述的系统，其特征在于，所述应用单元还用于，接收到CDN应用申请时，通过CDN应用申请进行注册，获取所需引擎支持信息；
根据所需引擎支持信息调度所需引擎，以支持CDN应用申请。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述应用单元还用于，
在接收到内容分发请求时，根据预先设定的内容分发策略从内容存储节点中提取内容分发请求所要提取的内容，并确定具体所要注入的内容分发节点及执行所述内容分发请求所需的资源需求；根据缓存策略确定所要注入的内容缓存节点及执行所述内容分发请求所需的资源需求；
接收到内容交付请求时，确定具体所要提取内容的内容缓存节点及执行该内容交付请求所需的资源需求；确定所要提供媒体服务的内容交付节点及执行该内容交付请求所需的资源需求。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述应用功能单元还用于，在支持业务链功能下，根据业务链中所定义的访问信息，确定并执行对所述分配的CDN应用所需资源和所述调度所需引擎的访问顺序并执行相关操作。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述应用单元还用于，对CDN应用申请所分配的CDN应用所需资源和调度的所述所需引擎进行计费。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，控制单元还用于，通过网络负载均衡、业务负载均衡和内容负载均衡确定内容分发和内容交付的负载均衡；具体包括：
根据内容交付节点的业务负载均衡，确定为用户终端提供媒体服务的内容交付节点的服务器节点；
根据内容负载均衡确定内容缓存节点；
根据内容分发/内容交付过程的网络负载均衡和内容负载均衡，确定内容分发/内容交付的网络路径。
18.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述应用功能单元还包括外部应用接口，用于接收CDN应用申请；接收外部指令，对应用功能单元、和/或控制单元、和/或数据转发单元进行调整；
所述应用单元与控制单元通过北向接口连接；
所述控制单元与数据转发单元通过南向接口连接。
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