CN105933233A - Cdn网络的拓扑结构生成方法及系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种CDN网络的拓扑结构生成方法，包括：确定各节点间的距离度量值，所述节点包括源节点和多个边缘节点；根据所确定的多个距离度量值生成所有边缘节点到源节点的多条最短路径的汇集树，并生成路由表；下发所述路由表至所述所有边缘节点以生成拓扑结构。本公开还提供了相应的系统。本公开在确定了网络中所有的节点之间的距离度量值后，根据这些两两节点间的距离度量值确定每个边缘节点到源节点的最短路径，并根据这些最短路径生成路由表并下发至所有的边缘节点中以生成拓扑结构，使得每个边缘节点到源节点的距离都是最短的，由此得到的网络拓扑能够使得源节点向每个边缘节点分发内容所用时间都是最少的，增加了在CDN网络中回源的速度。

Description

CDN网络的拓扑结构生成方法及系统

技术领域

本公开涉及互联网技术领域，特别涉及一种CDN网络的拓扑结构生成方法及系统。

背景技术

CDN的全称是Content Delivery Network，即内容分发网络。其目的是通过在现有的Internet中增加一层新的网络架构，将网站的内容发布到最接近用户的网络"边缘"，使用户可以就近取得所需的内容，解决Internet网络拥塞状况，提高用户访问网站的响应速度。

CDN技术分为动态加速和静态加速两种技术，目前普遍使用的多是静态加速，即在网络的边缘部署CDN节点，当有用户请求某项服务时，CDN系统通过调度，即全局负载均衡(Global Server Load Balance，GSLB)策略将用户定向到距它最近的一个边缘节点，该节点负责处理用户的请求。如果用户请求的内容在该节点上有缓存且有效，将缓存的内容发给该用户，否则，该节点会代理用户向其他节点或者源站服务器发起回源请求，调度寻找回源路径，根据回源路径取得用户请求的内容再转发给用户，完成这次请求的处理。

传统上的CDN网络拓扑结构在寻找回源路径时一般是单纯地基于静态的地理位置来进行的。这种方法没有实际路径长短的计算，两个节点之间没有以权重为基本因子来计算最短路径，其是一维的，没有考虑任意两个点之间的最短路径，只是通过简单排序得出来的。CDN的拓扑结构导致的基于静态的地理位置寻找回源路径的方法，实际情况可能不完全准确或准确性不高，导致数据传输延迟，其最终的结果仍然存在负载失衡的情况，影响用户使用体验。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本公开提供一种CDN网络的拓扑结构生成方法及系统。

一方面，本公开提供了一种CDN网络的拓扑结构生成方法，包括：

确定各节点间的距离度量值，所述节点包括源节点和多个边缘节点；

根据所确定的多个距离度量值生成所有边缘节点到源节点的多条最短路径的汇集树，并生成路由表；

下发所述路由表至所述所有边缘节点以生成拓扑结构。

另一方面，本公开提供一种CDN网络的拓扑结构生成系统，包括：

节点距离确定单元，用于确定各节点间的距离度量值，所述节点包括源节点和多个边缘节点；

路由表生成单元，用于根据所确定的多个距离度量值生成所有边缘节点到源节点的多条最短路径的汇集树，并生成路由表；

拓扑结构生成单元，用于下发所述路由表至所述所有边缘节点以生成拓扑结构。

本公开提供的CDN网络的拓扑结构生成方法及系统，在确定了网络中所有的节点(包括源节点)之间的距离度量值后，根据这些两两节点间的距离度量值确定每个边缘节点到源节点的最短路径，并根据这些最短路径生成路由表并下发至所有的边缘节点中以生成拓扑结构，使得每个边缘节点到源节点的距离都是最短的，由此得到的网络拓扑能够使得源节点向每个边缘节点分发内容所用时间都是最少的，增加了在CDN网络中回源的速度，提升了系统性能。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开一实施例的CDN网络的拓扑结构生成方法的流程图；

图2为本公开一实施例的CDN网络的拓扑结构生成系统的示意图；

具体实施例

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

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组合。

本公开可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本公开可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本公开，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”，不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

图1是本公开一实施例的CDN网络的拓扑结构生成方法。如图1所示，该方法包括：

S101：确定各节点间的距离度量值，所述节点包括源节点和多个边缘节点；

S102：根据所确定的多个距离度量值生成所有边缘节点到源节点的多条最短路径的汇集树，并生成路由表；

S103：下发所述路由表至所述所有边缘节点以生成拓扑结构。

本实施例中，从所有节点到一个指定目的节点的最佳路径形成了以目的节点为根的树，这棵树被称为汇集树。本公开实施例的网络拓扑结构生成方法，在确定了网络中所有的节点(包括源节点)之间的距离度量值后，根据这些两两节点间的距离度量值确定每个边缘节点到源节点的最短路径，并根据这些最短路径生成路由表并下发至所有的边缘节点中以生成拓扑结构，使得每个边缘节点到源节点的距离都是最短的，由此得到的网络拓扑能够使得源节点向每个边缘节点分发内容所用时间都是最少的，增加了在CDN网络中回源的速度，提升了系统性能。

作为图1所示方法实施例的进一步优化，图1所示实施例步骤S101确定各节点间的距离度量值包括：

S1011：获取节点间的历史传输信息，所述历史传输信息至少包括数据传输速率、往返时间和丢包率中的至少一者；

S1012：根据节点间的历史传输信息确定节点间距离度量值。

本实施例中，数据传输速率为两个节点之间进行数据传输的速度的衡量，数据传输速率越大说明两节点之间的距离越近，所以数据传输速率与两节点之间的距离成反比；往返时间为两节点之间进行一次完整的通信的时间，往返时间越短说明两节点间距离越近；丢包率为两节点之间通信时传输信息的完整性的度量，丢包率越大则表明两节点之间传输信息的越不完整，即两节点间的距离越大。

在一些实施例中，根据节点间的历史传输信息确定各节点间距离度量值的过程可以如下：对所述数据传输速率的倒数、往返时间和丢包率分别赋予第一权重、第二权重、第三权重；对数据传输速率的倒数、往返时间和丢包率进行加权求和得到节点之间的距离度量值；根据节点之间的距离度量值生成汇集树。其中第一权重、第二权重、第三权重根据其对应的数据传输速率的倒数、往返时间和丢包率对节点间的距离度量的影响的大小可调，且三者之和为1，即对三个权重之间进行了归一化处理，以便于根据影响节点之间度量距离的三个因素(数据传输速率的倒数、往返时间和丢包率)实时地对度量距离影响的大小对其比重进行调整，更加合理的调整数据传输速率的倒数、往返时间和丢包率三者之间的比重，以得到尽量准确的节点间的距离度量值，从而更加准确的确定各个节点间的距离。

本实施例中的数据传输速率和往返时间直接进行监测得到；其中，往返时间简单来说就是发送方从发送数据开始，到收到来自接受方的确认信息所经历的时间，其在计算机网络中它是一个重要的性能指标，表示从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认(接收端收到数据后便立即发送确认)，总共经历的时延，RTT(Round-trip Time往返时间)值由三个部分决定：即链路的传播时间、末端系统的处理时间以及路由器的缓存中的排队和处理时间。丢包率(Loss Tolerance或Packet Loss Rate)是指测试中所丢失数据包数量占所发送数据组的比率，计算方法是:“[(输入报文-输出报文)/输入报文]*100％”，本实施例中的丢包率为第一节点发送的数据减去第二节点接收到的数据除以第一节点发送的数据乘以百分百。

本实施例中通过综合考虑两节点间的数据传输速率、往返时间和丢包率来度量两节点之间的距离，使得最终确定的两节点之间的距离值更可靠，从而能够为生成CDN网络的拓扑结构提供更可靠的路径生成依据。

作为图1所示方法实施例的进一步说明，图1所示实施例步骤S102中根据所确定的多个距离度量值生成所有边缘节点到源节点的多条最短路径的汇集树包括：

S1021：确定距离第一节点最近的第二节点和所述第一节点与所述第二节点之间的第一路径值，所述第一路径值为所述第一节点和所述第二节点之间的距离度量值，所述第一节点为与源节点之间的最短路径已确定的节点；

S1022：确定距离第二节点最近的第三节点和所述第二节点与所述第三节点之间的第二路径值，所述第二路径值为所述第二节点和所述第三节点之间的距离度量值；

S1023：判断所述第一节点到所述第三节点的最小路径值是否为第一路径值与第二路径值之和，若是则所述第一节点到所述第三节点的最短路径为从所述第一节点经过第二节点到第三节点，否则，所述第一节点到所述第三节点的最短路径不经过任何其他节点；

S1024：依次迭代，直至得到所有边缘节点到源节点的多条最短路径。

本实施例提供了一种基于Dijkstra算法的确定所有边缘节点到源节点的最短路径的方式。在一些实施例中也可以用其他算法来确定所有边缘节点到源节点的最短路径，例如Floyd算法、Bellman-Ford算法等。

作为图1所示实施例的进一步说明，图1所示实施例中所述数据传输速率包括网络传输速度，步骤S101中确定各节点间的距离度量值包括：

根据节点间的网络传输速度确定各节点间距离度量值。

本实施例中，节点之间的距离度量值只考虑网络传输速度这一因素的影响，这样的好处是能够根据节点之间的带宽等网络传输速度来决定从源节点到各节点之间的最短路径，在大量人群观看因而需要节点之间传输时间最少的情况(例如赛事直播或春晚)下，最大化地减少时间浪费的过程，使得用户能够以最小时差的优势观看节目。

在上述实施例中，所述网络传输速度利用HTTP测速而获得。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作合并，但是本领域技术人员应该知悉，本公开并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本公开，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本公开所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

图2是本公开一实施例的CDN网络的拓扑结构生成系统。本公开所述的CDN网络的拓扑结构生成方法可以基于本实施例中的CDN网络的拓扑结构生成系统实施。如图2所示，该系统包括节点距离确定单元201，路由表生成单元202和拓扑结构生成单元203。

节点距离确定单元201用于确定各节点间的距离度量值，所述节点包括源节点和多个边缘节点；

路由表生成单元202用于根据所确定的多个距离度量值生成所有边缘节点到源节点的多条最短路径的汇集树，并生成路由表；

拓扑结构生成单元203用于下发所述路由表至所述所有边缘节点以生成拓扑结构。

本公开实施例中，在节点距离确定单元201确定了网络中所有的节点(包括源节点)之间的距离度量值后，路由表生成单元202根据这些两两节点间的距离度量值确定每个边缘节点到源节点的最短路径，并根据这些最短路径生成路由表，拓扑结构生成单元203将路由表生成单元202生成的路由表下发至所有的边缘节点中以生成拓扑结构，使得每个边缘节点到源节点的距离都是最短的，由此得到的网络拓扑能够使得源节点向每个边缘节点分发内容所用时间都是最少的，增加了在CDN网络中回源的速度，提升了系统性能。

作为图2所示方法实施例的进一步优化，图2所示实施例中节点距离确定单元201用于：

获取节点间的历史传输信息，所述历史传输信息至少包括数据传输速率、往返时间和丢包率中的至少一者；

根据节点间的历史传输信息确定节点间距离度量值。

本实施例中，下载速率为两个节点之间进行数据传输的速度的衡量，下载速率越大说明两节点之间的距离越近，所以下载速率与两节点之间的距离成反比；往返时间为两节点之间进行一次完整的通信的时间，往返时间越短说明两节点间距离越近；丢包率为两节点之间通信时传输信息的完整性的度量，丢包率越大则表明两节点之间传输信息的越不完整，即两节点间的距离越大。本实施例中通过综合考虑两节点间的数据传输速率、往返时间和丢包率来度量两节点之间的距离，使得最终确定的两节点之间的距离值更可靠，从而能够为生成CDN网络的拓扑结构提供更可靠的路径生成依据。

作为图2所示系统实施例的进一步说明，图2所示实施例中路由表生成单元202用于：

确定距离第一节点最近的第二节点和所述第一节点与所述第二节点之间的第一路径值，所述第一路径值为所述第一节点和所述第二节点之间的距离度量值，所述第一节点为与源节点之间的最短路径已确定的节点；

确定距离第二节点最近的第三节点和所述第二节点与所述第三节点之间的第二路径值，所述第二路径值为所述第二节点和所述第三节点之间的距离度量值；

判断所述第一节点到所述第三节点的最小路径值是否为第一路径值与第二路径值之和，若是则所述第一节点到所述第三节点的最短路径为从所述第一节点经过第二节点到第三节点，否则，所述第一节点到所述第三节点的最短路径不经过任何其他节点；

依次迭代，直至得到所有边缘节点到源节点的多条最短路径。

本实施例提供了一种基于Dijkstra算法的确定所有边缘节点到源节点的最短路径以生成路由表的方式。在一些实施例中也可以用其他算法来确定所有边缘节点到源节点的最短路径，例如Floyd算法、Bellman-Ford算法等。

作为图2所示实施例的进一步说明，图2所示实施例中所述数据传输速率包括网络传输速度，所述节点距离确定单元201用于：

根据节点间的网络传输速度确定各节点间距离度量值。

本实施例中，节点距离确定单元201在确定节点之间的距离度量值时只考虑网络传输速度这一因素，这样的好处是能够根据节点之间的带宽等网络传输速度来决定从源节点到各节点之间的最短路径，在大量人群观看因而需要节点之间传输时间最少的情况(例如赛事直播或春晚)下，最大化地减少时间浪费的过程，使得用户能够以最小时差的优势观看节目。

在上述实施例中，所述网络传输速度利用HTTP测速而获得。

本公开实施例中可以通过硬件处理器(hardware processor)来实现相关功能模块。

以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施例可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种CDN网络的拓扑结构生成方法，包括：

确定各节点间的距离度量值，所述节点包括源节点和多个边缘节点；

根据所确定的多个距离度量值生成所有边缘节点到源节点的多条最短路径的汇集树，并生成路由表；

下发所述路由表至所述所有边缘节点以生成拓扑结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定各节点间的距离度量值包括：

获取节点间的历史传输信息，所述历史传输信息至少包括数据传输速率、往返时间和丢包率中的至少一者；

根据节点间的历史传输信息确定各节点间距离度量值。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述根据所确定的多个距离度量值生成所有边缘节点到源节点的多条最短路径的汇集树包括：

确定距离第一节点最近的第二节点和所述第一节点与所述第二节点之间的第一路径值，所述第一路径值为所述第一节点和所述第二节点之间的距离度量值，所述第一节点为与源节点之间的最短路径已确定的节点；

确定距离第二节点最近的第三节点和所述第二节点与所述第三节点之间的第二路径值，所述第二路径值为所述第二节点和所述第三节点之间的距离度量值；

判断所述第一节点到所述第三节点的最小路径值是否为第一路径值与第二路径值之和，若是则所述第一节点到所述第三节点的最短路径为从所述第一节点经过第二节点到第三节点，否则，所述第一节点到所述第三节点的最短路径不经过任何其他节点；

依次迭代，直至得到所有边缘节点到源节点的多条最短路径。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述数据传输速率包括网络传输速度，所述确定各节点间的距离度量值包括：

根据节点间的网络传输速度确定各节点间距离度量值。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述网络传输速度利用HTTP测速而获得。

6.一种CDN网络的拓扑结构生成系统，包括：

节点距离确定单元，用于确定各节点间的距离度量值，所述节点包括源节点和多个边缘节点；

路由表生成单元，用于根据所确定的多个距离度量值生成所有边缘节点到源节点的多条最短路径的汇集树，并生成路由表；

拓扑结构生成单元，用于下发所述路由表至所述所有边缘节点以生成拓扑结构。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述节点距离确定单元用于：

获取节点间的历史传输信息，所述历史传输信息至少包括数据传输速率、往返时间和丢包率中的至少一者；

根据节点间的历史传输信息确定节点间距离度量值。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述路由表生成单元用于：

确定距离第一节点最近的第二节点和所述第一节点与所述第二节点之间的第一路径值，所述第一路径值为所述第一节点和所述第二节点之间的距离度量值，所述第一节点为与源节点之间的最短路径已确定的节点；

确定距离第二节点最近的第三节点和所述第二节点与所述第三节点之间的第二路径值，所述第二路径值为所述第二节点和所述第三节点之间的距离度量值；

判断所述第一节点到所述第三节点的最小路径值是否为第一路径值与第二路径值之和，若是则所述第一节点到所述第三节点的最短路径为从所述第一节点经过第二节点到第三节点，否则，所述第一节点到所述第三节点的最短路径不经过任何其他节点；

依次迭代，直至得到所有边缘节点到源节点的多条最短路径。

9.根据权利要求7或8所述的系统，其中，所述数据传输速率包括网络传输速度，所述确定各节点间的距离度量值包括：

根据节点间的网络传输速度确定各节点间距离度量值。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述网络传输速度利用HTTP测速而获得。