CN107465708A - 一种cdn带宽调度系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种CDN带宽调度系统，包括CDN节点、监控中心、调度子系统和调度中心，监控中心获取CDN节点的机房质量信息，并将机房质量信息发送给调度中心；调度中心根据获取的机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个机房的机房带宽配额；调度子系统根据用户请求数量、用户带宽流量和调度中心发送的机房带宽配额更新调度策略。本发明通过设置调度中心，分层设计实现CDN带宽调度与业务调度的解耦，由调度子系统提供业务需求的调度，调度中心兼顾质量和成本控制调度子系统的带宽配额，使整体的质量和成本最优。

Description

一种CDN带宽调度系统及方法
技术领域
本发明涉及互联网技术领域，尤其涉及一种CDN带宽调度系统及方法。
背景技术
随着互联网的发展，在互联网进行下载的内容也越来越多，包括图片、音视频文件、软件或者游戏等。为了提高如大型软件、游戏或者视频文件的下载。为解决网络拥塞的问题，目前大型网络服务商一般采用以下策略缓解网络拥塞的压力：使用CDN(英文全称为Content Delivery Network，中文全称为内容分发网络)服务，通过在网络各处放置节点服务器，构成在现有的互联网基础之上的一层智能虚拟网络，CDN系统能够实时地根据网络流量和各节点的连接、负载状况以及到用户的距离和响应时间等综合信息将用户的请求重新导向离用户最近的服务节点上。使用户可就近取得所需内容，解决Internet网络拥挤的状况，提高用户访问网站的响应速度。
随着宽带网络和移动互联网的兴起，CDN承载的流量成倍增长，所提供的服务类型也日益增多，如图片、下载、音视频，直播等，同时不同类型服务的调度策略又各不相同，如图片、直播类需要尽量本地覆盖以保证更好的服务质量，下载类对质量要求不敏感可以在更大的区域内自由调度。如果每一类调度子系统都只考虑自身质量情况，没有兼顾全局带宽使用和其它业务的质量问题，就无法实现全局最优调度的目的。因此如何在不影响用户体验的情况下，利用ISP的计费规则节省带宽成本成为CDN厂商优化的主要目标。
现有的调度方法均是一个大而全的调度系统，设计复杂度高，只能为特定的业务场景提供调度服务，并且调度系统的设计要么是基于负载均衡、要么是只考虑质量或成本，而没有兼顾质量和成本的因素。
发明内容
本发明通过分层设计实现调度系统，实现带宽调度与业务调度的解耦，由调度子系统提供业务需求的调度，其可以利用通用的负载均衡等调度策略，调度中心兼顾质量和成本控制调度子系统的带宽配额，使整体的质量和成本最优。
本发明是这样实现的：一种CDN带宽调度系统，包括监控中心、调度子系统、调度中心和多个CDN节点，其中，
所述监控中心用于获取所述CDN节点的机房质量信息，并将所述机房质量信息发送给所述调度中心；
所述调度子系统用于获取用户请求的业务的业务质量信息，并将所述业务质量信息发送给所述调度中心；
所述调度中心用于获取所述CDN节点的机房成本信息，并根据获取的机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个CDN节点的机房带宽配额，并将所述机房带宽配额发送给所述调度子系统；
所述调度子系统还用于根据所述调度中心发送的机房带宽配额将用户请求的业务调度到对应的CDN节点。
进一步地，所述调度中心包括对外接口模块、信息采集模块、调度模块和数据存储模块；
所述对外接口模块用于与所述调度子系统交互；
所述信息采集模块用于采集所述CDN节点的机房成本信息和机房流量信息，并接收所述机房质量信息和业务质量信息；
所述调度模块用于根据获取的机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个CDN节点的机房带宽配额；
所述数据存储模块用于存储所述信息采集模块采集的信息。
进一步地，所述调度模块包括预测单元和决策单元，
所述预测单元用于将业务的历史流量数据作为训练数据，将当前流量数据作为输入数据，应用机器学习方法预测业务的流量；
所述决策单元用于根据所述机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息将所述预测单元预测的流量在CDN节点中进行分配，在保证机房质量和业务质量的同时使所述流量产生的总体费用最小。
进一步地，所述决策单元用于根据CDN节点的机房质量信息计算对应于一个CDN节点的最大出口带宽，并根据计算出的CDN节点的最大出口带宽、每个业务节点到一个CDN节点的最大可用带宽、业务质量信息和每个CDN节点的签约计费类型计算所述预测单元预测的流量产生的总体费用。
进一步地，所述决策单元采用MCMF算法计算流量产生的总体费用，所述MCMF算法中的源点为所述预测单元预测的所有流量，从源点到汇点之间的点包括两层，第一层包括多个业务节点，第二层包括多个CND节点，从源点到业务节点的边为(B,0)，其中，B为所述预测单元预测的业务流量，该边产生的费用为0；从业务节点到CDN节点的边为(BW,x)，其中，BW为一个业务节点到一个CDN节点的最大可用带宽，x为根据业务的质量和业务的优先级计算出的代价值；从CDN节点到汇点的边为(LW,y)，其中，LW为根据CDN节点的机房质量信息计算出的对应于一个CDN节点的最大出口带宽，y为根据CDN节点的签约计费类型计算出的代价值。
进一步地，所述数据存储模块包括缓存区和数据库，所述缓存区用于存储预定时间周期内的采信数据，所述采信数据包括机房实时流量数据、机房的服务器的单机流量和业务流量；所述数据库用于存储静态信息，并定期存储所述缓存区中的数据。
进一步地，所述监控中心还用于在所述CDN节点中部署监控程序，以及在用户客户端中嵌入测试脚本，根据所述监控程序和测试脚本检测机房质量，获取机房质量信息。
进一步地，所述机房质量信息包括机房的丢包率、响应延迟信息、故障信息和带宽质量。
进一步地，所述CDN节点中的多个机房分布在不同的地理位置，每个机房包括多个服务器。
进一步地，所述调度子系统还用于根据用户的地理位置信息、用户请求数量、用户带宽流量和所述调度中心发送的机房带宽配额更新调度策略，并根据更新后的调度策略，将用户请求的业务调度到对应的机房。
进一步地，所述调度子系统包括视频调度子系统、直播调度子系统和下载调度子系统。
本发明还提供了一种基于上述系统的CDN带宽调度方法，包括：
监控中心获取CDN节点的机房质量信息，并将所述机房质量信息发送给所述调度中心；
调度子系统获取用户请求的业务的业务质量信息，并将所述业务质量信息发送给所述调度中心；
调度中心获取所述CDN节点的机房成本信息，并根据获取的机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个CDN节点的机房带宽配额，并将所述机房带宽配额发送给所述调度子系统；
所述调度子系统根据调度中心发送的机房带宽配额将用户请求的业务调度到对应的CDN节点。
进一步地，所述调度中心获取所述CDN节点的机房成本信息，并根据获取的机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个机房的机房带宽配额包括：
预测单元将业务的历史流量数据作为训练数据，将当前流量数据作为输入数据，应用机器学习方法预测业务的流量；
所述决策单元根据所述机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息将所述预测单元预测的流量在CDN节点中进行分配，在保证机房质量和业务质量的同时使所述流量产生的总体费用最小。
进一步地，所述决策单元根据所述机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息将所述预测单元预测的流量在CDN节点中进行分配包括：
所述决策单元根据CDN节点的机房质量信息计算对应于一个CDN节点的最大出口带宽，并根据计算出的CDN节点的最大出口带宽、每个业务节点到一个CDN节点的最大可用带宽、业务质量信息和每个CDN节点的签约计费类型计算所述预测单元预测的流量产生的总体费用。
进一步地，所述决策单元根据所述机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息将所述预测单元预测的流量在CDN节点中进行分配，在保证机房质量和业务质量的同时使所述流量产生的总体费用最小包括：
所述决策单元采用MCMF算法计算流量产生的总体费用，所述MCMF算法中的源点为所述预测单元预测的所有流量，从源点到汇点之间的点包括两层，第一层包括多个业务节点，第二层包括多个CND节点，从源点到业务节点的边为(B,0)，其中，B为所述预测单元预测的业务流量，该边产生的费用为0；从业务节点到CDN节点的边为(BW,x)，其中，BW为一个业务节点到一个CDN节点的最大可用带宽，x为根据业务的质量和业务的优先级计算出的代价值；从CDN节点到汇点的边为(LW,y)，其中，LW为根据CDN节点的机房质量信息计算出的对应于一个CDN节点的最大出口带宽，y为根据CDN节点的签约计费类型计算出的代价值。
进一步地，所述监控中心获取CDN节点的机房质量信息包括：
监控中心在所述CDN节点中部署监控程序，以及在用户客户端中嵌入测试脚本，根据所述监控程序和测试脚本检测机房质量，获取机房质量信息。
实施本发明，具有如下有益效果：
(1)本发明提供的CDN带宽调度系统，包括CDN节点、监控中心、调度子系统和调度中心，监控中心获取CDN节点的机房质量信息，并将机房质量信息发送给调度中心；调度子系统根据用户请求的业务类型获取业务质量信息，并将业务质量信息反馈给调度中心；调度中心获取CDN节点的机房成本信息，并根据获取的机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个机房的机房带宽配额，并将机房带宽配额发送给调度子系统；调度子系统根据用户请求数量、用户带宽流量和调度中心发送的机房带宽配额更新调度策略，并根据更新后的调度策略，将用户请求的业务调度到对应的机房。现有技术中的调度系统相当于本发明的调度子系统，本发明通过设置调度中心，分层设计实现CDN带宽调度与业务调度的解耦，由调度子系统提供业务需求的调度，其可以利用通用的负载均衡等调度策略，调度中心兼顾质量和成本控制调度子系统的带宽配额，使整体的质量和成本最优。
(2)本发明的调度子系统包括多个不同业务类型的调度子系统，如视频调度子系统、直播调度子系统和下载调度子系统，根据业务类型获取业务质量信息，业务质量信息包括业务的优先级、访问时延、访问等级，以及用户的请求调度时间，向不同类型业务的调度子系统输出最佳的可用带宽配额，控制各子系统在CDN节点的最佳带宽分配。
(3)本发明的监控中心在各机房中部署监控程序，在客户端中嵌入测试脚本，实现机房之间的交叉质量检测，具体包括丢包率检测、延时测试及客户端的JS测速等多种方式，从而可以得到不同运营商之间的网络质量，骨干网及各城市省份地区之间的网络质量，用户的网络质量等的全面覆盖的质量信息。并将质量信息统一反馈到调度中心，为调度中心的决策计算提供有力的依据。
(4)本发明采用MCMF算法计算流量产生的总体费用，在利用MCMF算法计算流量时，本发明建立了新的计算模型，将源点与汇点之间的节点分为两层，第一层的节点为各个业务，第二层的节点是各个机房。源点到业务的边中包含有一个业务节点到一个CDN节点的最大可用带宽BW和根据业务的质量和业务的优先级计算出的代价值x，业务到机房的边中包含根据机房的机房质量信息计算出的对应于一个机房的最大出口带宽LW和根据机房的签约计费类型计算出的代价值y。由于模型中同时包含有上述参数，本发明的模型能够同时兼顾机房质量信息、业务质量信息和机房成本，最终能够计算得到兼顾质量和成本最优分配的流量计算模型。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它附图。
图1是本发明实施例一、二、三、四、五、六、七提供的系统的结构框图；
图2是本发明实施例一、二、三、四、五、六、七提供的系统的交互示意图；
图3是本发明实施例三提供的调度中心的结构框图；
图4是本发明实施例四提供的流量网络图；
图5是本发明实施例七提供的方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
参见图1、图2，本发明提供了一种CDN带宽调度系统，包括CDN节点、监控中心、调度子系统和调度中心，其中，
每个CDN节点包括至少一个机房，每个机房中包括多个服务器，这些服务器能够与用户终端进行交互，为用户提供视频、直播、下载等服务。
所述监控中心用于获取所述CDN节点的机房质量信息，并将所述机房质量信息发送给所述调度中心；
所述调度子系统用于获取用户请求的业务的业务质量信息，并将所述业务质量信息发送给所述调度中心；
所述调度子系统通过获取用户请求的业务信息和对应的用户信息，根据用户请求的业务信息和对应的用户信息获取业务质量信息，用户信息包括用户请求数量、用户带宽流量。
所述调度中心用于获取所述CDN节点的机房成本信息，并根据获取的机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个CDN节点的机房带宽配额，并将所述机房带宽配额发送给所述调度子系统；
所述机房成本信息包括机房流量信息和每个机房的签约计费类型。
所述调度子系统还用于根据所述调度中心发送的机房带宽配额将用户请求的业务调度到对应的CDN节点。
本发明提供的CDN带宽调度系统，包括CDN节点、监控中心、调度子系统和调度中心，监控中心获取CDN节点的机房质量信息，并将机房质量信息发送给调度中心；调度子系统根据用户请求的业务类型获取业务质量信息，并将业务质量信息反馈给调度中心；调度中心获取CDN节点的机房成本信息，并根据获取的机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个机房的机房带宽配额，并将机房带宽配额发送给调度子系统；调度子系统根据调度中心发送的机房带宽配额更新调度策略，并根据更新后的调度策略，将用户请求的业务调度到对应的机房。现有技术中的调度系统相当于本发明的调度子系统，本发明通过设置调度中心，分层设计实现CDN带宽调度与业务调度的解耦，由调度子系统提供业务需求的调度，其可以利用通用的负载均衡等调度策略，调度中心兼顾质量和成本控制调度子系统的带宽配额，使整体的质量和成本最优。
实施例二：
参见图1、图2，本发明提供了一种CDN带宽调度系统，包括CDN节点、监控中心、调度子系统和调度中心，其中，
每个CDN节点包括至少一个机房，每个机房中包括多个服务器，这些服务器能够与用户终端进行交互，为用户提供视频、直播、下载等服务。
所述监控中心用于获取所述CDN节点的机房质量信息，并将所述机房质量信息发送给所述调度中心；
所述调度子系统用于获取用户请求的业务的业务质量信息，并将所述业务质量信息发送给所述调度中心；
所述调度子系统通过获取用户请求的业务信息和对应的用户信息，根据用户请求的业务信息和对应的用户信息获取业务质量信息，用户信息包括用户请求数量、用户带宽流量。
所述调度中心用于获取所述CDN节点的机房成本信息，并根据获取的机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个CDN节点的机房带宽配额，并将所述机房带宽配额发送给所述调度子系统；
所述机房成本信息包括机房流量信息和每个机房的签约计费类型。
所述调度子系统还用于根据所述调度中心发送的机房带宽配额将用户请求的业务调度到对应的CDN节点。
具体来说，所述调度子系统用于根据用户请求数量、用户带宽流量和所述调度中心发送的机房带宽配额更新调度策略，并根据更新后的调度策略，将用户请求的业务调度到对应的机房。
具体来说，所述监控中心还用于在所述CDN节点中部署监控程序，以及在用户客户端中嵌入测试脚本，根据所述监控程序和测试脚本检测机房质量，获取机房质量信息。本发明所述的机房质量信息包括机房的网络质量信息，包括机房的丢包率、响应延迟信息、故障信息和带宽质量。这里的带宽质量包括各个机房的带宽质量以及用户的网络质量信息。
监控中心将机房质量信息和用户的网络信息发送给调度中心，所述调度中心用于获取所述CDN节点的机房成本信息，并根据获取的机房成本信息、机房流量信息、机房质量信息、用户的网络信息和业务质量信息计算每个机房的机房带宽配额，并将所述机房带宽配额发送给所述调度子系统作为调度子系统的调度依据。
本发明的监控中心在各机房中部署监控程序，在客户端中嵌入测试脚本，实现机房之间的交叉质量检测，具体包括丢包率检测、延时测试及客户端的JS测速等多种方式，从而可以得到不同运营商之间的网络质量，骨干网及各城市省份地区之间的网络质量，用户的网络质量等的全面覆盖的质量信息。并将质量信息统一反馈到调度中心作为决策计算的依据。
实施例三：
请参见图1、图2、图3，本发明提供了一种CDN带宽调度系统，包括CDN节点、监控中心、调度子系统和调度中心，其中，
每个CDN节点包括至少一个机房，每个机房中包括多个服务器，这些服务器能够与用户终端进行交互，为用户提供视频、直播、下载等服务。
所述监控中心用于获取所述CDN节点的机房质量信息，并将所述机房质量信息发送给所述调度中心；
所述调度子系统用于获取用户请求的业务的业务质量信息，并将所述业务质量信息发送给所述调度中心；
所述调度子系统通过获取用户请求的业务信息和对应的用户信息，根据用户请求的业务信息和对应的用户信息获取业务质量信息，用户信息包括用户请求数量、用户带宽流量。
所述调度中心用于获取所述CDN节点的机房成本信息，并根据获取的机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个CDN节点的机房带宽配额，并将所述机房带宽配额发送给所述调度子系统；
所述机房成本信息包括机房流量信息和每个机房的签约计费类型。
所述调度子系统还用于根据所述调度中心发送的机房带宽配额将用户请求的业务调度到对应的CDN节点。
具体来说，所述调度子系统用于根据用户请求数量、用户带宽流量和所述调度中心发送的机房带宽配额更新调度策略，并根据更新后的调度策略，将用户请求的业务调度到对应的机房。
具体地，如图3所示，所述调度中心包括对外接口模块、信息采集模块、调度模块和数据存储模块；
所述对外接口模块用于与所述调度子系统交互；
所述信息采集模块用于采集所述CDN节点的机房成本信息和机房流量信息，并接收所述机房质量信息和业务质量信息；
所述调度模块用于根据获取的机房成本信息、机房流量信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个机房的机房带宽配额；
所述数据存储模块用于存储所述信息采集模块采集的信息。
具体地，所述调度模块包括预测单元和决策单元，
所述预测单元用于将业务的历史流量数据作为训练数据，将当前流量数据作为输入数据，应用机器学习方法预测业务的流量；
所述决策单元用于根据所述机房成本信息、机房流量信息、机房质量信息和业务质量信息将所述预测单元预测的流量在机房中进行分配，在保证机房质量和业务质量的同时使所述流量产生的总体费用最小。
所述数据存储模块包括缓存区cache和数据库，所述缓存区用于存储预定时间周期内的采信数据，比如最近一天的全部数据。所述采信数据包括机房实时流量数据、机房的服务器的单机流量和业务流量；所述数据库用于存储静态信息，并定期存储所述缓存区中的数据。
所述调度中心还包括运营系统，所述运营系统包括监控单元、日报单元和统计单元。所述监控单元用于接收所述监控中心上报的机房质量信息。
本发明提供的CDN带宽调度系统，包括CDN节点、监控中心、调度子系统和调度中心，监控中心获取CDN节点的机房质量信息，并将机房质量信息发送给调度中心；调度子系统根据用户请求的业务类型获取业务质量信息，并将业务质量信息反馈给调度中心；调度中心获取CDN节点的机房成本信息，并根据获取的机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个机房的机房带宽配额，并将机房带宽配额发送给调度子系统；调度子系统根据用户请求数量、用户带宽流量和调度中心发送的机房带宽配额更新调度策略，并根据更新后的调度策略，将用户请求的业务调度到对应的机房。现有技术中的调度系统相当于本发明的调度子系统，本发明通过设置调度中心，分层设计实现CDN带宽调度与业务调度的解耦，由调度子系统提供业务需求的调度，其可以利用通用的负载均衡等调度策略，调度中心兼顾质量和成本控制调度子系统的带宽配额，使整体的质量和成本最优。
本发明的调度中心包括对外接口模块、信息采集模块、调度模块和数据存储模块和运营系统，多个模块协同工作，实现调度中心的数据采集、存储、交互和运算功能。
实施例四：
请参见图1、图2、图4，本发明提供了一种CDN带宽调度系统，包括CDN节点、监控中心、调度子系统和调度中心，其中，
每个CDN节点包括至少一个机房，每个机房中包括多个服务器，这些服务器能够与用户终端进行交互，为用户提供视频、直播、下载等服务。
所述监控中心用于获取所述CDN节点的机房质量信息，并将所述机房质量信息发送给所述调度中心；
所述调度子系统用于获取用户请求的业务的业务质量信息，并将所述业务质量信息发送给所述调度中心；
所述调度子系统通过获取用户请求的业务信息和对应的用户信息，根据用户请求的业务信息和对应的用户信息获取业务质量信息，用户信息包括用户请求数量、用户带宽流量。
所述调度中心用于获取所述CDN节点的机房成本信息，并根据获取的机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个CDN节点的机房带宽配额，并将所述机房带宽配额发送给所述调度子系统；
所述机房成本信息包括机房流量信息和每个机房的签约计费类型。
所述调度子系统还用于根据所述调度中心发送的机房带宽配额将用户请求的业务调度到对应的CDN节点。
具体来说，所述调度子系统用于根据用户请求数量、用户带宽流量和所述调度中心发送的机房带宽配额更新调度策略，并根据更新后的调度策略，将用户请求的业务调度到对应的机房。
调度中心包括预测单元和决策单元，
所述预测单元用于将业务的历史流量数据作为训练数据，将当前流量数据作为输入数据，应用机器学习方法预测业务的流量；
所述决策单元用于根据所述机房成本信息、机房流量信息、机房质量信息和业务质量信息将所述预测单元预测的流量在机房中进行分配，在保证机房质量和业务质量的同时使所述流量产生的总体费用最小。
因为与ISP签约的机房计费类型不同，如95计费，峰值均值计算，超量免费等，成本结构的组成也就不同，通过合理利用机房的计算策略实现整体成本的最优是决策单元的主要目标。
进一步地，所述决策单元用于根据所述机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息绘制流程网络图和费用网络图，将所述预测单元预测的流量在流量网络图中进行分配，使所述流量产生的总体费用最小。
所述决策单元用于根据CDN节点的机房质量信息计算对应于一个CDN节点的最大出口带宽，并根据计算出的CDN节点的最大出口带宽、每个业务节点到一个CDN节点的最大可用带宽、业务质量信息和每个CDN节点的签约计费类型计算所述预测单元预测的流量产生的总体费用。
如图4所示，本发明采用MCMF算法建立模型，模型中，源点S为所述预测单元预测的所有流量，从源点S到汇点T之间的点包括两层，第一层包括多个业务节点，第二层包括多个CND节点，也就是多个机房节点。
本发明用采集的机房质量数据、机房的链路及业务在各机房可用的最大带宽数据等初始化一个流量网络，并将所有预测的业务流量需求统一作为一个超级源点，从S到T分配全部业务的流量使从S到T的整体费用最小。
S到业务的边：(B,0)，B为预测的业务流量，费用为0。
业务到机房的边：(BW，x)，BW为该业务在此机房的最大可用带宽，x为根据业务的质量和业务的优化级计算出的一个代价值。
机房到T的边：(LW，y)，LW是通过丢包率、时延及JS测速数据计算出来的该机房最大出口带宽，y是机房的签约计费类型等数据计算出的代价值。
通过在此网络中应用变形的MCMF算法计算各业务在各机房的带宽配额，从而实现兼顾质量和成本的最优分配。
本发明采用MCMF算法计算流量产生的总体费用，在利用MCMF算法计算流量时，本发明建立了新的模型，将源点与汇点之间的节点分为两层，第一层的节点为各个业务，第二层的节点是各个机房。源点到业务的边中包含有一个业务节点到一个CDN节点的最大可用带宽BW和根据业务的质量和业务的优先级计算出的代价值x，业务到机房的边中包含根据机房的机房质量信息计算出的对应于一个机房的最大出口带宽LW和根据机房的签约计费类型计算出的代价值y。由于模型中同时包含有上述参数，本发明的模型能够同时兼顾机房质量信息、业务质量信息和机房成本，最终能够计算得到兼顾质量和成本最优分配的流量计算模型。
实施例五：
参见图1、图2，本发明提供了一种CDN带宽调度系统，包括CDN节点、监控中心、调度子系统和调度中心，其中，
每个CDN节点包括至少一个机房，每个机房中包括多个服务器，这些服务器能够与用户终端进行交互，为用户提供视频、直播、下载等服务。
所述监控中心用于获取所述CDN节点的机房质量信息，并将所述机房质量信息发送给所述调度中心；
所述调度子系统用于获取用户请求的业务的业务质量信息，并将所述业务质量信息发送给所述调度中心；
所述调度子系统通过获取用户请求的业务信息和对应的用户信息，根据用户请求的业务信息和对应的用户信息获取业务质量信息，用户信息包括用户请求数量、用户带宽流量。
所述调度中心用于获取所述CDN节点的机房成本信息，并根据获取的机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个CDN节点的机房带宽配额，并将所述机房带宽配额发送给所述调度子系统；
所述机房成本信息包括机房流量信息和每个机房的签约计费类型。
所述调度子系统还用于根据所述调度中心发送的机房带宽配额将用户请求的业务调度到对应的CDN节点。
具体来说，所述调度子系统用于根据用户请求数量、用户带宽流量和所述调度中心发送的机房带宽配额更新调度策略，并根据更新后的调度策略，将用户请求的业务调度到对应的机房。
本发明实施例中，所述CDN节点对应的多个机房分布在不同的地理位置，每个机房包括多个服务器。
所述调度子系统包括视频调度子系统、直播调度子系统和下载调度子系统。将调度系统分解业务分为多个子系统，能够有助于区分每个子系统的优先级和访问等级，提高调度效率。
本发明中的所述业务质量信息包括业务的优先级、访问时延、访问等级，以及用户的请求调度时间，例如，由于直播对带宽质量的要求较高，直播的优先级就要高于下载的优先级。
所述调度子系统用于根据用户的地理位置信息、用户请求数量、用户带宽流量和所述调度中心发送的机房带宽配额更新调度策略，并根据更新后的调度策略，将用户请求的业务调度到对应的机房。
所述调度子系统根据负载均衡算法更新调度策略。
本发明的调度子系统包括多个不同业务类型的调度子系统，如视频调度子系统、直播调度子系统和下载调度子系统，根据业务类型获取业务质量信息，业务质量信息包括业务的优先级、访问时延、访问等级，以及用户的请求调度时间，向不同类型业务的调度子系统输出最佳的可用带宽配额，控制各子系统在CDN节点的最佳带宽分配。
实施例六：
请参见图1-图4，本发明提供了一种CDN带宽调度系统，包括CDN节点、监控中心、调度子系统和调度中心，其中，
每个CDN节点包括至少一个机房，每个机房中包括多个服务器，这些服务器能够与用户终端进行交互，为用户提供视频、直播、下载等服务。
所述监控中心用于获取所述CDN节点的机房质量信息，并将所述机房质量信息发送给所述调度中心；
所述调度子系统用于获取用户请求的业务的业务质量信息，并将所述业务质量信息发送给所述调度中心；
所述调度子系统通过获取用户请求的业务信息和对应的用户信息，根据用户请求的业务信息和对应的用户信息获取业务质量信息，用户信息包括用户请求数量、用户带宽流量。
所述调度中心用于获取所述CDN节点的机房成本信息，并根据获取的机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个CDN节点的机房带宽配额，并将所述机房带宽配额发送给所述调度子系统；
所述机房成本信息包括机房流量信息和每个机房的签约计费类型。
所述调度子系统还用于根据所述调度中心发送的机房带宽配额将用户请求的业务调度到对应的CDN节点。
具体来说，所述调度子系统用于根据用户请求数量、用户带宽流量和所述调度中心发送的机房带宽配额更新调度策略，并根据更新后的调度策略，将用户请求的业务调度到对应的机房。
所述监控中心还用于在所述CDN节点中部署监控程序，以及在用户客户端中嵌入测试脚本，根据所述监控程序和测试脚本检测机房质量，获取机房质量信息。本发明所述的机房质量信息包括机房的网络质量信息，包括机房的丢包率、响应延迟信息、故障信息和带宽质量。这里的带宽质量包括各个机房的带宽质量以及用户的网络质量信息。
监控中心将机房质量信息和用户的网络信息发送给调度中心，所述调度中心用于获取所述CDN节点的机房成本信息，并根据获取的机房成本信息、机房流量信息、机房质量信息、用户的网络信息和业务质量信息计算每个机房的机房带宽配额，并将所述机房带宽配额发送给所述调度子系统作为调度子系统的调度依据。
本发明的监控中心在各机房中部署监控程序，在客户端中嵌入测试脚本，实现机房之间的交叉质量检测，具体包括丢包率检测、延时测试及客户端的JS测速等多种方式，从而可以得到不同运营商之间的网络质量，骨干网及各城市省份地区之间的网络质量，用户的网络质量等的全面覆盖的质量信息。并将质量信息统一反馈到调度中心作为决策计算的依据。
所述调度中心包括对外接口模块、信息采集模块、调度模块和数据存储模块；
所述对外接口模块用于与所述调度子系统交互；
所述信息采集模块用于采集所述CDN节点的机房成本信息和机房流量信息，并接收所述机房质量信息和业务质量信息；
所述调度模块用于根据获取的机房成本信息、机房流量信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个机房的机房带宽配额；
所述数据存储模块用于存储所述信息采集模块采集的信息。
具体地，所述调度模块包括预测单元和决策单元，
所述预测单元用于将业务的历史流量数据作为训练数据，将当前流量数据作为输入数据，应用机器学习方法预测业务的流量；
所述决策单元用于根据所述机房成本信息、机房流量信息、机房质量信息和业务质量信息将所述预测单元预测的流量在机房中进行分配，在保证机房质量和业务质量的同时使所述流量产生的总体费用最小。
所述决策单元用于根据CDN节点的机房质量信息计算对应于一个CDN节点的最大出口带宽，并根据计算出的CDN节点的最大出口带宽、每个业务节点到一个CDN节点的最大可用带宽、业务质量信息和每个CDN节点的签约计费类型计算所述预测单元预测的流量产生的总体费用。
如图4所示，本发明采用MCMF算法建立模型，模型中，源点S为所述预测单元预测的所有流量，从源点S到汇点T之间的点包括两层，第一层包括多个业务节点，第二层包括多个CND节点，也就是多个机房节点。
本发明用采集的机房质量数据、机房的链路及业务在各机房可用的最大带宽数据等初始化一个流量网络，并将所有预测的业务流量需求统一作为一个超级源点，从S到T分配全部业务的流量使从S到T的整体费用最小。
S到业务的边：(B,0)，B为预测的业务流量，费用为0。
业务到机房的边：(BW，x)，BW为该业务在此机房的最大可用带宽，x为根据业务的质量和业务的优化级计算出的一个代价值。
机房到T的边：(LW，y)，LW是通过丢包率、时延及JS测速数据计算出来的该机房最大出口带宽，y是机房的签约计费类型等数据计算出的代价值。
通过在此网络中应用变形的MCMF算法计算各业务在各机房的带宽配额，从而实现兼顾质量和成本的最优分配。
所述数据存储模块包括缓存区cache和数据库，所述缓存区用于存储预定时间周期内的采信数据，比如最近一天的全部数据。所述采信数据包括机房实时流量数据、机房的服务器的单机流量和业务流量；所述数据库用于存储静态信息，并定期存储所述缓存区中的数据。
所述调度中心还包括运营系统，所述运营系统包括监控单元、日报单元和统计单元。所述监控单元用于接收所述监控中心上报的机房质量信息。
所述CDN节点对应的多个机房分布在不同的地理位置，每个机房包括多个服务器。
所述调度子系统包括视频调度子系统、直播调度子系统和下载调度子系统。将调度系统分解业务分为多个子系统，能够有助于区分每个子系统的优先级和访问等级，提高调度效率。
本发明中的所述业务质量信息包括业务的优先级、访问时延、访问等级，以及用户的请求调度时间，例如，由于直播对带宽质量的要求较高，直播的优先级就要高于下载的优先级。
所述调度子系统用于根据用户的地理位置信息、用户请求数量、用户带宽流量和所述调度中心发送的机房带宽配额更新调度策略，并根据更新后的调度策略，将用户请求的业务调度到对应的机房。
所述调度子系统根据负载均衡算法更新调度策略。
本发明的调度子系统包括多个不同业务类型的调度子系统，根据业务类型获取业务质量信息，向不同类型业务的调度子系统输出最佳的可用带宽配额，控制各子系统在CDN节点的最佳带宽分配。并利用秒级的丢包率检测、时延测试及JS测速等多种方式监控CDN节点的带宽质量，实时调整子系统配额，从而实现整体的成本和服务质量最优调度方法。
实施例七：
请参见图1-图5，本发明提供了一种基于上述系统的CDN带宽调度方法，包括：
步骤101、监控中心获取CDN节点的机房质量信息，并将所述机房质量信息发送给所述调度中心；
步骤101具体包括：
监控中心在所述CDN节点中部署监控程序，以及在用户客户端中嵌入测试脚本，根据所述监控程序和测试脚本检测机房质量，获取机房质量信息。
步骤102、调度子系统获取用户请求的业务的业务质量信息，并将所述业务质量信息发送给所述调度中心；
步骤103、调度中心获取所述CDN节点的机房成本信息，并根据获取的机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个CDN节点的机房带宽配额，并将所述机房带宽配额发送给所述调度子系统；
其中，步骤103具体包括：预测单元将业务的历史流量数据作为训练数据，将当前流量数据作为输入数据，应用机器学习方法预测业务的流量；
所述决策单元根据所述机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息将所述预测单元预测的流量在CDN节点中进行分配，在保证机房质量和业务质量的同时使所述流量产生的总体费用最小。
所述决策单元根据所述机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息绘制流程网络图和费用网络图，将所述预测单元预测的流量在流量网络图中进行分配，使所述流量产生的总体费用最小。
所述决策单元根据所述机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息将所述预测单元预测的流量在CDN节点中进行分配，在保证机房质量和业务质量的同时使所述流量产生的总体费用最小包括：
所述决策单元采用MCMF算法计算流量产生的总体费用，所述MCMF算法中的源点为所述预测单元预测的所有流量，从源点到汇点之间的点包括两层，第一层包括多个业务节点，第二层包括多个CND节点，从源点到业务节点的边为(B,0)，其中，B为所述预测单元预测的业务流量，该边产生的费用为0；从业务节点到CDN节点的边为(BW,x)，其中，BW为一个业务节点到一个CDN节点的最大可用带宽，x为根据业务的质量和业务的优先级计算出的代价值；从CDN节点到汇点的边为(LW,y)，其中，LW为根据CDN节点的机房质量信息计算出的对应于一个CDN节点的最大出口带宽，y为根据CDN节点的签约计费类型计算出的代价值。
步骤104、所述调度子系统根据调度中心发送的机房带宽配额将用户请求的业务调度到对应的CDN节点。
步骤104具体包括：所述调度子系统根据负载均衡算法更新调度策略。
本发明提供的CDN带宽调度方法，包括监控中心获取CDN节点的机房质量信息，并将机房质量信息发送给调度中心；调度子系统根据用户请求的业务类型获取业务质量信息，并将业务质量信息反馈给调度中心；调度中心获取CDN节点的机房成本信息，并根据获取的机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个机房的机房带宽配额，并将机房带宽配额发送给调度子系统；调度子系统根据用户请求数量、用户带宽流量和调度中心发送的机房带宽配额更新调度策略，并根据更新后的调度策略，将用户请求的业务调度到对应的机房。现有技术中的调度系统相当于本发明的调度子系统，本发明通过设置调度中心，分层设计实现CDN带宽调度与业务调度的解耦，由调度子系统提供业务需求的调度，其可以利用通用的负载均衡等调度策略，调度中心兼顾质量和成本控制调度子系统的带宽配额，使整体的质量和成本最优。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种CDN带宽调度系统，其特征在于，包括监控中心、调度子系统、调度中心和多个CDN节点，其中，
所述监控中心用于获取所述CDN节点的机房质量信息，并将所述机房质量信息发送给所述调度中心；
所述调度子系统用于获取用户请求的业务的业务质量信息，并将所述业务质量信息发送给所述调度中心；
所述调度中心用于获取所述CDN节点的机房成本信息，并根据获取的机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个CDN节点的机房带宽配额，并将所述机房带宽配额发送给所述调度子系统；
所述调度子系统还用于根据所述调度中心发送的机房带宽配额将用户请求的业务调度到对应的CDN节点。
2.根据权利要求1所述的CDN带宽调度系统，其特征在于，所述调度中心包括对外接口模块、信息采集模块、调度模块和数据存储模块；
所述对外接口模块用于与所述调度子系统交互；
所述信息采集模块用于采集所述CDN节点的机房成本信息和机房流量信息，并接收所述机房质量信息和业务质量信息；
所述调度模块用于根据获取的机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个CDN节点的机房带宽配额；
所述数据存储模块用于存储所述信息采集模块采集的信息。
3.根据权利要求2所述的CDN带宽调度系统，其特征在于，所述调度模块包括预测单元和决策单元，
所述预测单元用于将业务的历史流量数据作为训练数据，将当前流量数据作为输入数据，应用机器学习方法预测业务的流量；
所述决策单元用于根据所述机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息将所述预测单元预测的流量在CDN节点中进行分配，在保证机房质量和业务质量的同时使所述流量产生的总体费用最小。
4.根据权利要求3所述的CDN带宽调度系统，其特征在于，所述决策单元用于根据CDN节点的机房质量信息计算对应于一个CDN节点的最大出口带宽，并根据计算出的CDN节点的最大出口带宽、每个业务节点到一个CDN节点的最大可用带宽、业务质量信息和每个CDN节点的签约计费类型计算所述预测单元预测的流量产生的总体费用。
5.根据权利要求4所述的CDN带宽调度系统，其特征在于，所述决策单元采用MCMF算法计算流量产生的总体费用，所述MCMF算法中的源点为所述预测单元预测的所有流量，从源点到汇点之间的点包括两层，第一层包括多个业务节点，第二层包括多个CND节点，从源点到业务节点的边为(B,0)，其中，B为所述预测单元预测的业务流量，该边产生的费用为0；从业务节点到CDN节点的边为(BW,x)，其中，BW为一个业务节点到一个CDN节点的最大可用带宽，x为根据业务的质量和业务的优先级计算出的代价值；从CDN节点到汇点的边为(LW,y)，其中，LW为根据CDN节点的机房质量信息计算出的对应于一个CDN节点的最大出口带宽，y为根据CDN节点的签约计费类型计算出的代价值。
6.根据权利要求1所述的CDN带宽调度系统，其特征在于，所述数据存储模块包括缓存区和数据库，所述缓存区用于存储预定时间周期内的采信数据，所述采信数据包括机房实时流量数据、机房的服务器的单机流量和业务流量；所述数据库用于存储静态信息，并定期存储所述缓存区中的数据。
7.根据权利要求1所述的CDN带宽调度系统，其特征在于，所述监控中心还用于在所述CDN节点中部署监控程序，以及在用户客户端中嵌入测试脚本，根据所述监控程序和测试脚本检测机房质量，获取机房质量信息。
8.根据权利要求4、5或7所述的CDN带宽调度系统，其特征在于，所述机房质量信息包括机房的丢包率、响应延迟信息、故障信息和带宽质量。
9.根据权利要求1所述的CDN带宽调度系统，其特征在于，所述CDN节点中的多个机房分布在不同的地理位置，每个机房包括多个服务器。
10.根据权利要求9所述的CDN带宽调度系统，其特征在于，所述调度子系统还用于根据用户的地理位置信息、用户请求数量、用户带宽流量和所述调度中心发送的机房带宽配额更新调度策略，并根据更新后的调度策略，将用户请求的业务调度到对应的机房。
11.根据权利要求1所述的CDN带宽调度系统，其特征在于，所述调度子系统包括视频调度子系统、直播调度子系统和下载调度子系统。
12.一种基于权利要求1-11中任一所述的系统的CDN带宽调度方法，其特征在于，包括：
监控中心获取CDN节点的机房质量信息，并将所述机房质量信息发送给所述调度中心；
调度子系统获取用户请求的业务的业务质量信息，并将所述业务质量信息发送给所述调度中心；
调度中心获取所述CDN节点的机房成本信息，并根据获取的机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个CDN节点的机房带宽配额，并将所述机房带宽配额发送给所述调度子系统；
所述调度子系统根据调度中心发送的机房带宽配额将用户请求的业务调度到对应的CDN节点。
13.根据权利要求12所述的CDN带宽调度方法，其特征在于，所述调度中心获取所述CDN节点的机房成本信息，并根据获取的机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息计算每个机房的机房带宽配额包括：
预测单元将业务的历史流量数据作为训练数据，将当前流量数据作为输入数据，应用机器学习方法预测业务的流量；
所述决策单元根据所述机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息将所述预测单元预测的流量在CDN节点中进行分配，在保证机房质量和业务质量的同时使所述流量产生的总体费用最小。
14.根据权利要求13所述的CDN带宽调度方法，其特征在于，所述决策单元根据所述机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息将所述预测单元预测的流量在CDN节点中进行分配包括：
所述决策单元根据CDN节点的机房质量信息计算对应于一个CDN节点的最大出口带宽，并根据计算出的CDN节点的最大出口带宽、每个业务节点到一个CDN节点的最大可用带宽、业务质量信息和每个CDN节点的签约计费类型计算所述预测单元预测的流量产生的总体费用。
15.根据权利要求13所述的CDN带宽调度方法，其特征在于，所述决策单元根据所述机房成本信息、机房质量信息和业务质量信息将所述预测单元预测的流量在CDN节点中进行分配，在保证机房质量和业务质量的同时使所述流量产生的总体费用最小包括：
所述决策单元采用MCMF算法计算流量产生的总体费用，所述MCMF算法中的源点为所述预测单元预测的所有流量，从源点到汇点之间的点包括两层，第一层包括多个业务节点，第二层包括多个CND节点，从源点到业务节点的边为(B,0)，其中，B为所述预测单元预测的业务流量，该边产生的费用为0；从业务节点到CDN节点的边为(BW,x)，其中，BW为一个业务节点到一个CDN节点的最大可用带宽，x为根据业务的质量和业务的优先级计算出的代价值；从CDN节点到汇点的边为(LW,y)，其中，LW为根据CDN节点的机房质量信息计算出的对应于一个CDN节点的最大出口带宽，y为根据CDN节点的签约计费类型计算出的代价值。
16.根据权利要求12所述的CDN带宽调度方法，其特征在于，所述监控中心获取CDN节点的机房质量信息包括：
监控中心在所述CDN节点中部署监控程序，以及在用户客户端中嵌入测试脚本，根据所述监控程序和测试脚本检测机房质量，获取机房质量信息。
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