CN105577714B - 基于软件定义网络实现内容分发网络的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种基于SDN实现CDN的系统及方法，包括：在软件定义网络(SDN)应用层添加内容分发网络(CDN)的完整业务逻辑功能；还包括：应用单元接收到CDN应用申请时，向编排单元发送资源需求和业务编排请求；编排单元结合SDN网络的相关信息进行业务编排，并向控制单元发送所需资源的预留申请以获得所需资源，之后结合网络负载均衡和路由状况确定内容分发/交付路径；根据SDN控制面转发相关策略创建L2/L3转发表下发给数据转发单元；应用单元根据内容分发或媒体访问请求执行相关操作，数据转发单元进行数据转发。本发明通过基于SDN实现了CDN系统，有效地解决了CDN承载网络的封闭性、硬件的专属性、管理的复杂性问题，实现了CDN所需资源、引擎和路径的合理选择。

Description

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，尤指一种松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(OTT TV)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的应用单元、编排单元、控制单元和数据转发单元；其中，
应用单元包括：请求模块和操作模块；其中，
请求模块，用于添加CDN的完整业务逻辑功能，接收到CDN应用申请时，向编排单元发送资源需求请求和业务编排请求；
操作模块，用于接收到完成预留申请的信息后，根据内容分发请求或媒体访问请求，执行相关操作；
编排单元包括：资源协同模块和编排反馈模块；其中，
资源协同模块，用于接收资源需求请求和业务编排请求，结合SDN网络的相关信息进行业务编排；根据业务编排向控制单元发送所需资源的预留申请；
编排反馈模块，用于完成所需资源的预留申请后，反馈完成所需资源的预留申请的信息给应用单元；
控制单元，用于根据预留申请分配CDN应用所需资源；分配CDN应用所需资源后，结合网络负载均衡和路由状况确定内容分发和内容交付路径；根据SDN控制面转发相关策略创建数据链路层/网络层L2/L3转发表，并下发给数据转发单元；反馈完成所需资源的预留申请给编排单元；
数据转发单元，包含SDN数据转发相关网络设备，用于根据分配的CDN应用所需资源，对CDN应用的相关数据进行存储，根据控制单元确定的L2/L3转发表，在应用单元执行相关操作时进行数据转发。
进一步地，相关操作包括：与内容分发请求或媒体访问请求对应的内容分发、内容缓存、内容路由和内容交付。
进一步地，操作模块具体包括：分发子模块、缓存子模块、交付子模块和路由子模块；其中，
分发子模块，用于接收到完成预留申请的信息后，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数据库中的内容提取后注入到CDN网络的内容分发节点；
缓存子模块，用于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；
交付子模块，用于根据媒体访问请求，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；
路由子模块，用于根据负载均衡策略及内容分发路径策略动态的为所述内容分发节点和所述内容缓存节点建立网络链接；根据负载均衡策略以及内容交付路径策略动态的为所述用户终端和所述内容交付节点建立网络链接。
进一步地，应用单元还包括负载均衡模块，用于根据所述内容交付节点实时负载情况动态的为用户终端提供媒体服务的服务器节点；根据内容负载分布情况动态确定内容缓存的节点；根据内容分发路径网络情况动态确定内容分发的网络路径；根据内容交付路径网络情况动态确定内容交付网络路径。
进一步地，编排单元还包括：应用支撑模块、应用引擎模块、管理模块和运营支撑模块；其中，
应用支撑模块，用于接收CDN应用申请进行注册，并获取CDN应用所需的应用引擎支持信息；
应用引擎模块，用于根据所述CDN应用所需的应用引擎支持信息调用SDN网络中的能力引擎，以支持CDN应用；
管理模块，用于管理调用给CDN应用的SDN网络中的能力引擎和满足CDN应用申请的应用资源；在支持业务链功能的情况下，根据具体业务链中所定义的访问信息，确定调用的SDN网络中的能力引擎、相关应用资源的访问顺序并执行相关操作；
运营支撑模块，用于对分配给CDN应用所需资源和调用SDN网络中的能力引擎进行计费。
进一步地，控制单元还用于调用防火墙以保障对CDN网络中节点访问的安全性。
进一步地，应用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，对应用单元、和/或编排单元、和/或控制单元、和/或数据转发单元进行调整；
应用单元与编排单元通过北极接口连接；
编排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。
进一步地，交付子模块具体用于：根据媒体访问请求，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，根据内容交付节点的流媒体传输技术进行打包封装，并进行内容流化的相关信息添加。
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的方法，在SDN应用层添加CDN的完整业务逻辑功能，包括：
应用单元接收到CDN应用申请时，向编排单元发送资源需求请求和业务编排请求；
编排单元根据接收的资源需求请求和业务编排请求，结合SDN网络的相关信息进行业务编排；根据业务编排向控制单元发送所需资源的预留申请；
控制单元根据预留申请，分配CDN应用所需的资源，并结合网络负载均衡和路由状况确定内容分发和内容交付路径；获得分配CDN应用所需资源后，根据SDN控制面转发相关策略创建数据链路层/网络层L2/L3转发表，并下发给数据转发单元；
控制单元经编排单元向应用单元反馈完成预留申请的信息后，根据所接收到内容分发请求或媒体访问请求，应用单元执行相关操作；
根据应用单元执行相关操作，数据转发单元根据L2/L3转发表进行数据转发。
进一步地，SDN网络的相关信息包括：SDN网络的网络拓扑信息、网络负载均衡信息、网络路由信息、防火墙部署信息。
进一步地，相关操作包括：与内容分发请求或媒体访问请求对应的内容分发、内容缓存、内容路由和内容交付。
进一步地，SDN数据转发相关网络设备包括：SDN数据转发的OPENFLOW交换机、OPENFLOW路由器、OPENFLOW网关、OPENFLOW存储服务器、OPENFLOW自定义设备。
进一步地，CDN应用所需资源包括：CDN应用所需的接入网络资源、传输网络资源和数据中心网络资源；所述转发相关策略包括：热点分发策略、负载均衡策略、内容路由策略。
进一步地，应用单元执行相关操作具体包括：
接收到完成预留申请的信息后，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数据库中的内容提取后注入到CDN网络的内容分发节点；
接收所述内容分发节点的内容进行缓存；并根据缓存策略，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；
根据媒体访问请求，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，该方法还包括：
根据所述内容交付节点实时负载情况动态的为用户终端提供媒体服务的服务器节点；
根据内容负载分布情况动态确定所述内容缓存的节点；
根据内容分发路径网络情况动态确定内容分发的网络路径；
根据内容交付路径网络情况动态确定内容交付网络路径。
根据负载均衡策略及内容分发路径策略动态的为所述内容分发节点和所述内容缓存节点建立网络链接；根据负载均衡策略以及内容交付路径策略动态的为所述用户终端和所述内容交付节点建立网络链接。
进一步地，编排单元根据接收的资源需求请求和业务编排请求，结合SDN网络的相关信息进行业务编排时，该方法还包括：
编排单元接收CDN应用申请进行注册，并获取CDN应用所需的应用引擎支持信息；
根据CDN应用所需的应用引擎支持信息调用SDN网络中的能力引擎，以支持CDN应用。
进一步地，本发明方法还包括：
管理调用给CDN应用的SDN网络中的能力引擎和分配的CDN应用所需资源；在支持业务链功能的情况下，根据具体业务链中所定义的访问信息，确定调用的SDN网络中的能力引擎、相关应用资源的访问顺序并执行相关操作；
对CDN应用申请的应用资源、调用SDN网络中的能力引擎进行计费。
进一步地，该方法还包括：所述SDN控制单元对CDN网络中节点调用防火墙，以保障对CDN网络中节点访问的安全性。
进一步地，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。
进一步地，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，并传输给用户终端具体包括：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，根据内容交付节点的流媒体传输技术进行打包封装，并进行内容流化的相关信息添加。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案，包括：在软件定义网络SDN的应用单元、编排单元、控制单元和数据转发单元；其中，应用单元包括：请求模块和操作模块；其中，请求模块，用于添加内容分发网络CDN的完整业务逻辑功能，接收到CDN应用申请时，向编排单元发送资源需求请求和业务编排请求；操作模块，用于接收到完成预留申请的信息后，根据内容分发请求或媒体访问请求，执行相关操作；编排单元包括：资源协同模块和编排反馈模块；其中，资源协同模块，用于接收资源需求请求和业务编排请求后，结合SDN网络的相关信息进行业务编排；根据业务编排向控制单元发送所需资源的预留申请；编排反馈模块，用于完成所需资源的预留申请后，反馈完成所需资源的预留申请的信息给应用单元；控制单元，用于根据预留申请分配CDN应用所需资源；分配CDN应用所需资源后，结合网络负载均衡和路由状况确定内容分发和内容交付路径；根据SDN控制面转发相关策略创建L2/L3转发表，并下发给数据转发单元；反馈完成所需资源的预留申请给编排单元；数据转发单元，包含SDN数据转发相关网络设备，用于根据分配的CDN应用所需资源，对CDN应用的相关数据进行存储，根据控制单元确定的L2/L3转发表，在应用单元执行相关操作时进行数据转发。本发明通过基于SDN实现了CDN系统，通过具体的CDN应用申请，进行分配CDN应用所需资源，结合网络负载均衡和路由状况确定内容分发和内容交付路径进行网络调整，有效地解决了CDN承载网络的封闭性、硬件的专属性、管理的复杂性问题，实现了CDN所需资源、转发路径的规划、部署和资源配置。
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的系统结构框图；
图2为本发明基于SDN实现CDN的方法的流程图。
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的系统结构框图，如图1所示，包括：SDN的应用单元、编排单元、控制单元和数据转发单元；其中，
应用单元包括：请求模块和操作模块；其中，
请求模块，用于添加CDN的完整业务逻辑功能，接收到CDN应用申请时，向编排单元发送资源需求请求和业务编排请求；
操作模块，用于接收到完成预留申请的信息后，根据内容分发请求或媒体访问请求，执行相关操作。
操作模块具体包括：分发子模块、缓存子模块、交付子模块和路由子模块；其中，
分发子模块，用于接收到完成预留申请的信息后，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数据库中的内容提取后注入到CDN网络的内容分发节点；
需要说明的是，这里的内容数据库是指现有的多媒体服务器中存在的用来存放媒体内容的数据库，也包括相应的用来存放媒体文件的文件服务器等。
缓存子模块，用于接收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；
进一步地，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。
交付子模块，用于根据媒体访问请求，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。
交付子模块具体用于根据媒体访问请求，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，根据内容交付节点的流媒体传输技术进行打包封装，并进行内容流化的相关信息添加。
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。
路由子模块，用于根据负载均衡策略及内容分发路径策略动态的为内容分发节点和内容缓存节点建立网络链接(如IP网络连接)；根据负载均衡策略以及内容交付路径策略动态的为用户终端和内容交付节点建立网络链接。
需要说明的是，根据负载均衡策略及内容分发路径策略动态的为内容分发节点和内容缓存节点建立网络链接是本领域技术人员的惯用技术手段，其中，内容交付路径应基于综合效率与成本(如流量×价格)最优的原则给予评估；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。
负载均衡策略是指：负载如何进行资源分配，以及当负载超过预定的阀值(比如60％-70％)就需要进行负载分担；路径策略应该为路径最优策略，而路径最优的判据可能是路径最短、费用最低等。
需要说明的是，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。
相关操作包括：与内容分发请求或媒体访问请求对应的内容分发、内容缓存、内容路由和内容交付。
进一步地，应用单元还包括负载均衡模块，用于根据内容交付节点实时负载情况动态的为用户终端提供内容交付节点的服务器节点；根据内容负载分布情况动态确定所述内容缓存的节点；根据内容分发路径网络情况动态确定内容分发的网络路径；根据内容交付路径网络情况动态确定内容交付网络路径。
需要说明的是，内容交付节点实时负载情况属于计算工作时、内容负载分布情况属于存储工作时、内容分发路径网络情况属于网络工作时，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。
编排单元包括：资源协同模块和编排反馈模块；其中，
资源协同模块，用于接收资源需求请求和业务编排请求，结合SDN网络的相关信息进行业务编排；根据业务编排向控制单元发送所需资源的预留申请。
需要说明的是，这里的结合是指本领域技术人员根据实际情况设定的过程，属于本领域技术人员的惯用技术手段，例如：使用网络拓扑信息判断网络的可用状态以及选择配置最合适的网络；使用网络负载均衡信息协助进行网络路径选择；使用网络路由信息进行网络路由选择；使用防火墙部署信息来进行防火墙安全强度等的选择。
这里，SDN网络的相关信息包括：SDN网络的网络拓扑信息、网络负载均衡信息、网络路由信息、防火墙部署信息。
编排反馈模块，用于完成资源预留申请后，反馈完成资源预留申请的信息给应用单元。
编排单元还包括：应用支撑模块、应用引擎模块、管理模块和运营支撑模块；其中，
应用支撑模块，用于接收CDN应用申请进行注册，并获取CDN应用所需的应用引擎支持信息；
应用引擎模块，用于根据所述CDN应用所需的应用引擎支持信息调用SDN网络中的能力引擎，以支持CDN应用；
管理模块，用于管理调用给CDN应用的SDN网络中的能力引擎和满足CDN应用申请的应用资源；在支持业务链功能的情况下，根据具体业务链中所定义的访问信息，确定调用的SDN网络中的能力引擎、相关应用资源的访问顺序并执行相关操作。
运营支撑模块，用于对分配给CDN应用所需资源和调用SDN网络中的能力引擎进行计费。
控制单元，用于根据预留申请分配CDN应用所需资源；分配CDN应用所需资源后，结合网络负载均衡和路由状况确定内容分发和内容交付路径；根据SDN控制面转发相关策略创建数据链路层/网络层(L2/L3)转发表，并下发给数据转发单元；反馈完成资源预留申请给编排单元。这里，转发相关策略包括：热点分发策略、内容负载均衡策略、网络负载均衡策略。
需要说明的是，根据SDN控制面转发相关策略创建L2/L3转发表中，SDN控制面转发相关策略属于SDN网络自身现有的策略信息。
控制单元还用于调用防火墙以保障对CDN网络中节点访问的安全性。
SDN数据转发单元，包含SDN数据转发相关网络设备，用于根据分配的CDN应用所需资源，对CDN应用的相关数据进行存储，根据SDN控制面转发相关策略创建L2/L3转发表，在应用单元执行相关操作时进行数据转发。这里，SDN数据转发相关网络设备包括：SDN数据转发的OPENFLOW交换机、OPENFLOW路由器、OPENFLOW网关、OPENFLOW存储服务器、OPENFLOW自定义设备(如其他支持OPENFLOW协议的设备)。
CDN应用所需资源包括：CDN应用所需的接入网络资源、传输网络资源和数据中心网络资源；
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。
应用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，对应用单元、和/或编排单元、和/或控制单元、和/或数据转发单元进行调整；
应用单元与编排单元通过北极接口连接；
编排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。
本发明基于SDN实现了CDN系统，有效地解决了CDN承载网络的封闭性、硬件的专属性、管理的复杂性问题，实现了CDN所需资源、引擎和转发路径的合理选择。
图2为本发明基于SDN实现CDN的方法的流程图，在SDN应用层添加CDN的完整业务逻辑功能，如图2所示，包括：
步骤200、应用单元接收到CDN应用申请时，向编排单元发送资源需求请求和业务编排请求。
步骤201、编排单元根据接收的资源需求请求和业务编排请求，结合SDN网络的相关信息进行业务编排；根据业务编排向控制单元发送所需资源的预留申请。
本步骤中，SDN网络的相关信息包括：SDN网络的网络拓扑信息、网络负载均衡信息、网络路由信息、防火墙部署信息。
步骤202、控制单元根据预留申请，分配CDN应用所需的资源，并结合网络负载均衡和路由状况确定内容分发和内容交付路径；获得分配CDN应用所需资源后，根据SDN控制面转发相关策略创建数据链路层/网络层(L2/L3)转发表，并下发给数据转发单元。
本步骤中，CDN应用所需资源包括：CDN应用所需的接入网络资源、传输网络资源和数据中心网络资源。转发相关策略包括：热点分发策略、负载均衡策略、内容路由策略。
步骤203、控制单元经编排单元向应用单元反馈完成预留申请的信息后，根据所接收到内容分发请求或媒体访问请求，应用单元执行相关操作。
本步骤中，相关操作包括：与内容分发请求或媒体访问请求对应的内容分发、内容缓存、内容路由和内容交付。
步骤204、根据应用单元执行相关操作，数据转发单元根据L2/L3转发表进行数据转发。
应用单元执行相关操作具体包括：
接收到完成预留申请的信息后，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数据库中的内容提取后注入到CDN网络的内容分发节点；
接收所述内容分发节点的内容进行缓存；并根据缓存策略，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；
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。
根据媒体访问请求，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。具体包括：根据媒体访问请求，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，根据内容交付节点的流媒体传输技术进行打包封装，并进行内容流化的相关信息添加。
本步骤中，SDN数据转发相关网络设备包括：SDN数据转发的OPENFLOW交换机、OPENFLOW路由器、OPENFLOW网关、OPENFLOW存储服务器、OPENFLOW自定义设备(如其他支持OPENFLOW协议的设备)。
本发明方法还包括：
根据内容交付节点实时负载情况动态的为用户终端提供媒体服务的服务器节点；
根据内容负载分布情况动态确定内容缓存的节点；
根据内容分发路径网络情况动态确定内容分发的网络路径；
根据内容交付路径网络情况动态确定内容交付网络路径。
根据负载均衡策略及内容分发路径策略动态的为所述内容分发节点和所述内容缓存节点建立网络链接；根据负载均衡策略以及内容交付路径策略动态的为所述用户终端和所述内容交付节点建立网络链接。
编排单元根据接收的资源需求请求和业务编排请求，结合SDN网络的相关信息进行业务编排时，本发明方法还包括：
编排单元接收CDN应用申请进行注册，并获取CDN应用所需的应用引擎支持信息；
根据CDN应用所需的应用引擎支持信息调用SDN网络中的能力引擎，以支持CDN应用。
本发明方法还包括：
管理调用给CDN应用的SDN网络中的能力引擎和分配的CDN应用所需资源；在支持业务链功能的情况下，根据具体业务链中所定义的访问信息，确定调用的SDN网络中的能力引擎、相关应用资源的访问顺序并执行相关操作。
对CDN应用申请的应用资源、调用SDN网络中的能力引擎进行计费。
本发明方法还包括：SDN控制单元对CDN网络中节点调用防火墙，以保障对CDN网络中节点访问的安全性。
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 (16)

1.一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，包括：在SDN的应用单元、编排单元、控制单元和数据转发单元；其中，
应用单元包括：请求模块和操作模块；其中，
请求模块，用于添加CDN的完整业务逻辑功能，接收到CDN应用申请时，向编排单元发送资源需求请求和业务编排请求；
操作模块，用于接收到完成预留申请的信息后，根据内容分发请求或媒体访问请求，执行相关操作；
编排单元包括：资源协同模块和编排反馈模块；其中，
资源协同模块，用于接收资源需求请求和业务编排请求，结合SDN网络的相关信息进行业务编排；根据业务编排向控制单元发送所需资源的预留申请；
编排反馈模块，用于完成所需资源的预留申请后，反馈完成所需资源的预留申请的信息给应用单元；
控制单元，用于根据预留申请分配CDN应用所需资源；分配CDN应用所需资源后，结合网络负载均衡和路由状况确定内容分发和内容交付路径；根据SDN控制面转发相关策略创建数据链路层/网络层L2/L3转发表，并下发给数据转发单元；反馈完成所需资源的预留申请给编排单元；
所述CDN应用所需资源包括：CDN应用所需的接入网络资源、传输网络资源和数据中心网络资源；
数据转发单元，包含SDN数据转发相关网络设备，用于根据分配的CDN应用所需资源，对CDN应用的相关数据进行存储，根据控制单元确定的L2/L3转发表，在应用单元执行相关操作时进行数据转发；
所述操作模块具体包括：分发子模块、缓存子模块、交付子模块和路由子模块；其中，
分发子模块，用于接收到完成预留申请的信息后，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数据库中的内容提取后注入到CDN网络的内容分发节点；
缓存子模块，用于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；
交付子模块，用于根据媒体访问请求，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；
路由子模块，用于根据负载均衡策略及内容分发路径策略动态的为所述内容分发节点和所述内容缓存节点建立网络链接；根据负载均衡策略以及内容交付路径策略动态的为所述用户终端和所述内容交付节点建立网络链接；
所述编排单元还包括：应用支撑模块、应用引擎模块、管理模块和运营支撑模块；其中，
应用支撑模块，用于接收CDN应用申请进行注册，并获取CDN应用所需的应用引擎支持信息；
应用引擎模块，用于根据所述CDN应用所需的应用引擎支持信息调用SDN网络中的能力引擎，以支持CDN应用；
管理模块，用于管理调用给CDN应用的SDN网络中的能力引擎和满足CDN应用申请的应用资源；在支持业务链功能的情况下，根据具体业务链中所定义的访问信息，确定调用的SDN网络中的能力引擎、相关应用资源的访问顺序并执行相关操作；
运营支撑模块，用于对分配给CDN应用所需资源和调用SDN网络中的能力引擎进行计费。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述相关操作包括：与内容分发请求或媒体访问请求对应的内容分发、内容缓存、内容路由和内容交付。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述应用单元还包括负载均衡模块，用于根据所述内容交付节点实时负载情况动态的为用户终端提供媒体服务的服务器节点；根据内容负载分布情况动态确定内容缓存的节点；根据内容分发路径网络情况动态确定内容分发的网络路径；根据内容交付路径网络情况动态确定内容交付网络路径。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制单元还用于调用防火墙以保障对CDN网络中节点访问的安全性。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，
所述应用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，对应用单元、和/或编排单元、和/或控制单元、和/或数据转发单元进行调整；
所述应用单元与编排单元通过北极接口连接；
所述编排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。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述交付子模块具体用于：根据媒体访问请求，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，根据内容交付节点的流媒体传输技术进行打包封装，并进行内容流化的相关信息添加。
7.一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的完整业务逻辑功能，包括：
应用单元接收到CDN应用申请时，向编排单元发送资源需求请求和业务编排请求；
编排单元根据接收的资源需求请求和业务编排请求，结合SDN网络的相关信息进行业务编排；根据业务编排向控制单元发送所需资源的预留申请；
控制单元根据预留申请，分配CDN应用所需的资源，并结合网络负载均衡和路由状况确定内容分发和内容交付路径；获得分配CDN应用所需资源后，根据SDN控制面转发相关策略创建数据链路层/网络层L2/L3转发表，并下发给数据转发单元；
所述CDN应用所需资源包括：CDN应用所需的接入网络资源、传输网络资源和数据中心网络资源；
控制单元经编排单元向应用单元反馈完成预留申请的信息后，根据所接收到内容分发请求或媒体访问请求，应用单元执行相关操作；
根据应用单元执行相关操作，数据转发单元根据L2/L3转发表进行数据转发，所述数据转发单元包含SDN数据转发相关网络设备；
所述应用单元执行相关操作具体包括：
接收到完成预留申请的信息后，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数据库中的内容提取后注入到CDN网络的内容分发节点；
接收所述内容分发节点的内容进行缓存；并根据缓存策略，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；
根据媒体访问请求，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；
编排单元根据接收的资源需求请求和业务编排请求，结合SDN网络的相关信息进行业务编排时，该方法还包括：
编排单元接收CDN应用申请进行注册，并获取CDN应用所需的应用引擎支持信息；
根据CDN应用所需的应用引擎支持信息调用SDN网络中的能力引擎，以支持CDN应用。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述SDN网络的相关信息包括：SDN网络的网络拓扑信息、网络负载均衡信息、网络路由信息、防火墙部署信息。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述相关操作包括：与内容分发请求或媒体访问请求对应的内容分发、内容缓存、内容路由和内容交付。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述SDN数据转发相关网络设备包括：SDN数据转发的OPENFLOW交换机、OPENFLOW路由器、OPENFLOW网关、OPENFLOW存储服务器、OPENFLOW自定义设备。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述转发相关策略包括：热点分发策略、负载均衡策略、内容路由策略。
12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
根据所述内容交付节点实时负载情况动态的为用户终端提供媒体服务的服务器节点；
根据内容负载分布情况动态确定所述内容缓存的节点；
根据内容分发路径网络情况动态确定内容分发的网络路径；
根据内容交付路径网络情况动态确定内容交付网络路径；
根据负载均衡策略及内容分发路径策略动态的为所述内容分发节点和所述内容缓存节点建立网络链接；根据负载均衡策略以及内容交付路径策略动态的为所述用户终端和所述内容交付节点建立网络链接。
13.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
管理调用给CDN应用的SDN网络中的能力引擎和分配的CDN应用所需资源；在支持业务链功能的情况下，根据具体业务链中所定义的访问信息，确定调用的SDN网络中的能力引擎、相关应用资源的访问顺序并执行相关操作；
对CDN应用申请的应用资源、调用SDN网络中的能力引擎进行计费。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，该方法还包括：所述SDN控制单元对CDN网络中节点调用防火墙，以保障对CDN网络中节点访问的安全性。
15.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述进行缓存的内容为：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。
16.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述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，并传输给用户终端具体包括：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，根据内容交付节点的流媒体传输技术进行打包封装，并进行内容流化的相关信息添加。
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