CN108769097A - 支持网络控制的内容分发网络系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种支持网络控制的内容分发网络系统，包括：控制器，用于向交换节点下发第一内容资源管理策略和第一内容路由策略，以及向内容节点下发第二内容资源管理策略和第二内容路由策略；交换节点用于对本地存储的第一内容路由策略进行管理；还用于当客户端请求内容资源的内容请求到达时，根据记录于本地的第一内容路由策略将内容请求重定向到拥有请求内容的其它节点；内容节点用于存储内容资源并根据第二内容资源管理策略，对本地存储的内容资源进行管理，还用于当作为目标节点时，根据第二内容路由策略获得对应该内容请求的执行动作并执行。本发明的内容分发网络系统，在内容控制和网络控制上提供更高的灵活性、提升互联网的内容服务质量。

Description

支持网络控制的内容分发网络系统

技术领域

本发明涉及计算机网络技术领域，更具体地，涉及内容分发网络系统。

背景技术

随着互联网产业的发展，以文件共享、视频直播/点播为主的互联网内容类流量呈现爆炸性增长，由此也推动了内容网络技术的产生和发展。所谓内容网络是指以内容为网络抽象模型的核心，网络的架构、传输机制以及性能指标等均围绕内容展开设计与分析，最终目的是提升互联网的内容服务质量。当前的互联网中，内容网络的主要形态是CDN(Content Delivery Networks，软件定义网络)。CDN通过以下两种手段的协作来降低用户访问内容的时延，提升用户体验：第一，在靠近用户的网络边缘部署多个ESP(Edge ServiceProvider，边缘服务节点)，将内容由网络中心(内容源)推送到ESP；第二，部署集中式的GSLB(Global Service Load Balancer，全局调度中心)，通过GSLB将用户请求调度到距离用户最近或服务质量最好的ESP。CDN本质上是一种Overlay的内容网络技术，能够在不改变TCP/IP体系结构的基础上显著提升内容服务质量，因而在当前互联网上大获成功，涌现出一批大型CDN厂商(如Akami、网宿、蓝汛等)，甚至部分网络运营商(如中国移动)也开始建设自己的CDN。

另一方面，随着网络技术的不断发展与革新，新的网络架构和方案不断涌现，SDN(软件定义网络)就是其中之一。与传统网络相比，SDN通过“控制与转发分离”、“逻辑集中控制”以及“网络能力开放”实现了网络资源的高效适配和网络能力动态可编程，因而在网络感知、网络控制和网络使用效率方面具有明显优势，已经成为当前学术界和产业界的热点。SDN的主要组件包括控制器、交换机以及两者之间的南向接口协议。当前，最主流的南向接口协议是Openflow，主流的控制器软件包括Floodlight、OpenDaylight等，主流的软交换机包括OVS等。

CDN虽然能够在现有互联网基础上有效提升内容服务质量，但随着网络规模的持续扩张以及网络结构的日益复杂，CDN也开始表现出一些缺点，主要包括：

首先，对于CDN厂商来说，内容调度只能在Overlay层面进行，由于缺乏网络的支持，单纯的内容调度难以真正做到保障服务质量；同时，集中式的全局内容调度在调度的精确性和灵活性上也存在不足。

其次，对于网络运营商来说，对CDN的内容调度缺乏掌控能力，大量的内容流以OTT(Over The Top)形态流经网络，有可能给网络性能带来很大压力(比如某条链路本已拥塞，经过CDN调度的内容流仍然要经过该链路，导致拥塞进一步加剧)。

造成上述问题的根本原因在于：在部署CDN的网络中，所谓的“内容调度”实质上只能调度内容流的源端(即内容从哪个位置开始传输)，网络设备(交换机/路由器)仍然缺乏对内容流的识别与控制能力。

针对目前CDN表现出的缺点，以Akami为代表的CDN厂商提出“感知网络”的概念，即上层的GSLB通过感知底层网络的状态来优化内容调度；也有研究者提出在SDN之上部署CDN，通过协同CDN的内容调度和SDN的网络控制来克服CDN的不足。然而，在上述两种方法中，由于底层网络仍然缺乏对内容流的识别和控制能力(SDN交换机也只能识别到传送层协议类型)，这些方法本质上仍然是Overlay的方法，只能在一定程度上优化CDN和底层网络的性能，无法从根本上解决CDN厂商和网络运营商面临的问题。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的支持网络控制的内容分发网络系统。

根据本发明的一个方面，提供一种内容分发网络系统，包括：控制器，用于向交换节点下发第一内容资源管理策略和第一内容路由策略，以及向内容节点下发第二内容资源管理策略和第二内容路由策略；

所述交换节点用于接收所述第一内容资源管理策略和第一内容路由策略并记录于本地，根据所述第一内容资源管理策略，对本地存储的第一内容路由策略进行管理；还用于当客户端请求内容资源的内容请求到达时，根据记录于本地的第一内容路由策略将内容请求重定向到拥有请求内容的其它节点，以使得当目标节点符合预设条件时，所述客户端向所述目标节点发送所述请求内容资源的内容请求；

所述内容节点用于存储内容资源、接收第二内容资源管理策略和第二内容路由策略并记录在本地，并根据第二内容资源管理策略，对本地存储的内容资源进行管理，还用于当作为目标节点时，根据第二内容路由策略获得对应该内容请求的执行动作并执行，以为客户端提供服务。

优选地，所述内容请求的类型包括DNS请求以及http请求；相应地，所述第一内容路由策略包括以下执行动作：

对http请求构造重定向报文，以将http流重定向到其他内容节点、对DNS请求构造DNS反馈报文并回复客户端，以将客户端的流量导向到指定节点、将内容请求上报控制器或者不作处理。

优选地，交换节点根据第一内容路由策略构建第一路由表，所述第一路由表中记录了内容请求的L2-L7层信息与第一内容路由策略中的执行动作之间对应关系的表项。

优选地，所述第一内容资源管理策略包括：对所述第一路由表中的表项进行添加、删除以及查询管理。

优选地，所述内容节点构建第二路由表，所述第二路由表中包括记录内容请求的L2-L7层信息与执行动作的对应关系的表项。

优选地，所述第二内容路由策略包括：

若缓存命中该内容请求，则直接读取本地存储的内容资源返回客户端；

若缓存未命中，则查询本地的第二路由表中是否存在与该内容请求匹配的表项，若存在，则执行该匹配的表项中的执行动作；

若缓存未命中且本地的第二路由表中没有相应的表项，则查询控制器，以使得控制器在存有匹配该内容请求的表项时下发该表项，内容节点根据接收到控制器下发的表项，执行相关动作；

若缓存未命中、本地的第二路由表中以及控制器中均不含有与该内容请求相关的表项，则到预先配置的特定节点请求内容资源或进行回源处理。

优选地，所述第二路由表中记录的执行动作包括：从邻近内容节点下载资源；为该内容请求的数据流添加Tos标签或对该内容请求的数据流做带宽管理。

优选地，所述第二内容资源管理策略包括：对所述第二路由表中的表项进行添加、删除以及查询管理。

本发明提出的支持网络控制的内容分发网络系统，包括控制器、交换节点和内容节点，控制器下发的第一内容路由策略，记录了交换节点在接收到不同类型的内容请求后的处理方式，以使得交换节点根据第一内容路由策略对不同的内容请求提供差异化的服务，第一内容资源管理策略则用于交换节点对保存在本地的第一内容路由策略进行修改、删除、增加等操作，提供了灵活管理的可能，控制器下发的第二内容路由策略，则记录了内容节点对内容请求的执行策略，例如直接将缓存的内容资源发送至客户端、从其他内容节点获取内容资源并缓存在本地，之后将缓存的内容资源发送至客户端等等，而第二内容资源管理策略则用于控制内容节点对内容资源进行关联，比如删除已缓存的内容资源、添加未缓存的内容资源等等。控制器通过支持面向网络内容控制的南向控制面协议，实现对网络设备的软件定义化控制，实现支持设备对象的建立、设备状态的收集与更新以及设备对象的删除。在网络与内容控制方面，控制器除支持针对网络L2-L4层的网络控制功能外，同时能够对网络L7层数据的感知与控制提供有效支持，从而实现对内容的控制。控制器通过开放北向接口实现对网络L7层的数据面控制的可编程能力，为软件定义化的内容网络控制面提供承载。交换节点通过查询第一内容路由策略，匹配与接收到的客户端发送的请求相对应的执行动作，例如执行动作为向客户端返回具有客户端所请求内容资源的内容节点、不做任何处理或者向控制器发送请求指示下一步动作的信息等等，交换节点根据第一内容资源管理策略中的各内容资源管理策略，对第一内容路由策略中的各内容路由策略进行检查重复性、正确性、添加、删除等等操作。本发明实施例的交换节点克服了现有技术SDN网络中交换节点无法识别L7层信息，进而无法提供内容层面的调度的弊端，并且由于交换节点与控制器连接，根据控制器下发的第一内容资源管理策略执行相关动作，因此就实现了集中控制的作用。内容节点除了具有存储内容资源的功能，与现有技术CDN网络不同的地方在于，能够在自身未缓存相应的内容资源(即客户端请求的内容资源)时，能够根据第二内容路由策略寻找目标节点(目标节点是具有该相应的内容资源的节点)这个节点可以是其他内容节点，也可以是内容源服务器(即“回源”获取内容)，这样就增加了内容路由的灵活性，缩短了用户的访问时延、改善了用户的使用体验，当然，内容节点在本地缓存有客户端所需内容资源下的执行动作同样也记录在第二内容路由策略中。内容节点在内容控制上也因为基于第二内容资源管理策略实现了灵活的管理，通过第二内容资源管理策略，能够实现对本地缓存的内容资源的删除、添加、查询管理。

附图说明

图1为根据本发明实施例的内容分发网络系统的系统架构图；

图2为根据本发明实施例的应用服务层与北向接口的交互示意图；

图3为根据本发明实施例的控制功能抽象层的架构图；

图4为根据本发明实施例的内容分发网络系统的功能框图；

图5为根据本发明实施例的内容分发网络系统的交互示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

应当理解，本发明实施例的内容分发网络系统，内容节点可以为客户端提供客户端所需要的内容资源，交换节点可以向客户端提供具有其所需要内容资源的内容节点，而控制器可以向交换节点和内容节点下发相应的内容路由策略和内容资源管理策略，可以理解的是，内容路由策略即确定了当消息到达内容分发网络系统中的各执行模块(例如内容节点和交换节点)时，执行模块的后续处理动作，而内容资源管理策略则表示各执行模块对于内容资源的管理策略，例如删除内容资源、添加内容资源、查询内容资源等等。

请参阅图1，图1示出了本发明实施例的内容分发网络系统的系统架构图，如图所示，本发明实施例的内容分发网络系统包括应用服务层、控制平面层以及数据平面层，其中应用服务层是进行网络服务自动化部署与运维执行者，用于提供应用服务，这些应用服务根据自身的业务逻辑，实现对数据平面的各设备的控制。应用服务层中，比较常见的例如包括Elastic CDN、Mobile CDN、Content-Aware TE以及APP等等。控制平面由北向接口、控制功能抽象层以及南向接口层组成，控制平面提供了对网络与内容的细粒度操作，应用服务的业务逻辑往往涉及复杂的北向接口组合调用以完成一系列自动化的数据平面控制，最终实现完整的网络服务提供。设备层是数据平面的具体承载者，包含能够支持使用控制平面南向接口协议与控制平面的承载实体——控制器进行交互，并根据控制平面下发的流表策略执行数据平面功能——数据交换、内容路由、内容存储与分发的数据平面节点。

在传统SDN解决方案的数据平面中，通常只包含一种类型必选节点——数据转发节点，其具体承载实体为SDN交换机，与传统SDN转发节点不同的是，本发明实施例的内容分发网络系统中的交换节点在具备支持控制平面分离的L2-L4层数据报文转发能力的同时，支持针对L7层的“转发”能力，即内容路由能力。交换节点支持使用控制平面面向内容资源控制的南向接口协议与控制平面承载实体交互，接收来自控制器的内容路由策略并记录于本地，当内容请求相关数据报文到达时，提取数据报文的L2-L7层信息并与记录于本地的内容路由策略匹配域L2-L7层信息进行匹配，当存在匹配的内容路由策略时，通过内容路由技术将内容请求转发至内容路由决策中指定的目的节点，后续数据报文(如TCP连接中的数据报文)根据L2-L4层转发策略进行转发。另一方面，数据平面还提供内容资源的存储及相关控制管理，以支持SDN可控的内容资源的分发与调度。本发明实施例中的L2-L4层信息包括：源MAC地址、目的MAC地址、源IP地址、目的IP地址、协议、源端口和目的端口，L7层信息包括URL、Host和User Agent。

对于本发明实施例的北向接口(NBI)来说，可同时提供支持网络资源与内容资源控制的开放API，而且需与现有SDN控制平面北向接口风格尽量保持一致。因此，NBI的网络资源控制能力将尽可能使用与目前主流SDN控制器面向L2-L4层控制的北向接口规范，可参考的主流SDN控制器可包括OpenDaylight(ODL)控制器以及ONOS控制器等。进一步的，NBI将基于网络资源控制接口风格，定义内容资源控制接口，从而保证网络资源控制接口与内容资源接口的表述一致性，降低应用服务APP的更新复杂度。内容资源控制接口所涵盖的功能依赖于控制平面控制功能抽象层。图2示出了应用服务层与北向接口的交互示意图，应用服务层中的链路负载均衡APP通过与北向接口进行信息交互，通过北向接口获取设备信息来评估设备的状态，拓扑信息生成拓扑视图，获取链路信息计算路径策略并下发流表策略，即流表形式的路由策略。

本发明实施例的控制功能抽象层(CFAL)相比于南向接口定义底层基本控制操作，CFAL是实现SDN灵活、敏捷、开放式的网络构建方式的直接驱动力，它使得上层应用服务不用关心如何实现对底层网络设备复杂繁琐的配置，而专注于更高级的逻辑业务实现，其核心工作在于如何进行针对现有TCP/IP网络内容控制能力的抽象，包括基础控制功能集设计、原子功能组合及抽象功能描述。其中，基础控制功能集定义了CFAL所需支持的最小功能，它包含了CFAL的最基础功能，其他更高层的控制功能均基于基础控制功能集进行构建；原子功能组合将控制平面原子控制操作(由控制平面的南向接口定义)进行组合与封装，已实现基础控制功能集以及其它更高层的抽象功能模块；抽象描述使用统一的风格对基础控制功能集以及各抽象功能模块外部特性进行描述，以支撑北向接口实现。控制功能抽象层如图3所示。

本发明实施例的南向接口层(SBIL)，区别于仅针对数据平面L2-L4层网络资源控制的SDN技术，为满足不同网络用户及应用具体的数据平面设备控制需求，且与现有SDN解决方案的融合部署，控制平面需要同时支持目前主流的多种L2-L4层网络资源控制南向接口方案以及内容资源控制南向接口方案。

可选地，本发明实施例的控制平面采用支持动态插拔插件化的南向接口层SBIL框架，以实现不同的南向接口方案以插件的方式动态的接入SBIL框架。SBIL框架提供通用的、可扩展的插件接口模板，这些通用接口模板定义了一系列统一格式的API，实现CFAL控制功能调用与各南向接口协议消息间的映射，CFAL中的抽象控制功能模块可以通过使用这些统一API，与实现了插件接口模板的南向接口插件交互。SBIL框架同时提供南向接口协议插件的在线生命周期管理功能，包括南向接口协议插件的注册、激活、休眠、更新以及注销等，以支持运行时的新设备动态接入。可扩展的插件接口模板也为已有南向接口协议的后续演进版本以及新型南向接口协议的快速部署提供了有利支撑。

根据本发明实施例的内容分发网络系统的三层架构，在实际部署时，具体体现在交换节点、内容节点和控制器的部署与配置上，且每个设备或组件都承担一个或多个功能角色。参见图4，示出了本发明实施例的内容分发网络的功能框图，如图所示，该系统包括：

控制器101，用于向交换节点下发第一内容资源管理策略和第一内容路由策略，以及向内容节点下发第二内容资源管理策略和第二内容路由策略；

需要说明的是，控制器对于节点的调度没有时序，可以任意时间下发(主动下发和当被查询时下发)内容资源管理策略和内容路由策略。通常情况，控制器下发路由策略属于控制平面逻辑，跟数据(转发)平面逻辑属两个逻辑结构。

控制器下发的第一内容路由策略，记录了交换节点在接收到客户端的请求后的执行动作，以使得交换节点根据第一内容资源管理策略对不同的请求提供差异化的服务，第一内容资源管理策略则用于交换节点对保存在本地的第一内容路由策略进行修改、删除、增加等操作，提供了灵活管理的可能，控制器下发的第二内容路由策略，则记录了内容节点对内容资源的执行策略，可以理解为内容节点从哪里获取内容资源发送给客户端，而第二内容资源管理策略则用于控制内容节点对内容资源进行关联，比如删除已缓存的内容资源、添加未缓存的内容资源等等。控制器通过支持面向网络内容控制的南向控制面协议，实现对网络设备的软件定义化控制，实现支持设备对象的建立、设备状态的收集与更新以及设备对象的删除。在网络与内容控制方面，控制器除支持针对网络L2-L4层的网络控制功能外，同时能够对网络L7层数据的感知与控制提供有效支持，从而实现对内容的控制。控制器通过开放北向接口实现对网络L7层的数据面控制的可编程能力，为软件定义化的内容网络控制面提供承载。

交换节点102，用于接收第一内容资源管理策略和第一内容路由策略并记录于本地，根据第一内容资源管理策略，对本地存储的第一内容路由策略进行管理；还用于当客户端请求内容资源的内容请求到达时，根据记录于本地的第一内容路由策略将内容请求重定向到拥有请求内容的其它节点，以使得当目标节点符合预设条件时，客户端向目标节点发送请求内容资源的内容请求；

需要说明的是，第一内容路由策略中记录了客户端发送的请求中L2-L7层信息与交换节点相应的执行动作，交换节点通过查询第一内容路由策略，匹配与接收到的客户端发送的请求相对应的执行动作，例如执行动作为向客户端返回具有客户端所请求内容资源的内容节点、不做任何处理或者向控制器发送请求指示下一步动作的信息等等，交换节点根据第一内容资源管理策略中的各内容资源管理策略，对第一内容路由策略中的各内容路由策略进行检查重复性、正确性、添加、删除等等操作。由此可见，本发明实施例的交换节点克服了现有技术中交换节点无法识别L7层信息，进而无法提供内容层面的调度的弊端，并且由于交换节点与控制器连接，根据控制器下发的第一内容资源管理策略执行相关动作，因此就实现了集中控制的作用。

内容节点103，用于存储内容资源、接收第二内容资源管理策略和第二内容路由策略并记录在本地，并根据第二内容资源管理策略，对本地存储的内容资源进行管理，还用于当作为目标节点时，根据第二内容路由策略获得对应该内容请求的执行动作并执行，以为客户端提供服务。

需要说明的是，本发明实施例的内容节点除了具有存储内容资源的功能，与现有技术不同的地方在于，能够在自身未缓存相应的内容资源(即客户端请求的内容资源)时，能够根据第二内容路由策略寻找目标节点(显然目标节点是具有该相应的内容资源的节点)这个节点可以是其他内容节点，也可以是内容源服务器(即“回源”获取内容)，这样就增加了内容路由的灵活性，缩短了用户的访问时延、改善了用户的使用体验，当然，内容节点在本地缓存有客户端所需内容资源下的执行动作同样也记录在第二内容路由策略中。内容节点在内容控制上也因为基于第二内容资源管理策略实现了灵活的管理，通过第二内容资源管理策略，能够实现对本地缓存的内容资源的删除、添加、查询管理。

为了便于理解，以本发明实施例的内容分发网络系统中的一个交互实施例说明控制器、交换节点、内容节点执行的步骤，在本实施例中，具有一个控制器、一个交换节点以及两个内容节点(称之为内容节点1和内容节点2)，需要说明的是，本发明实施例中控制器、交换节点以及内容节点的数量仅为一个示意，在实际应用中，还可以是其他数量，此处不做限定：

步骤201、控制器向交换节点下发第一内容资源管理策略和第一内容路由策略，以及向内容节点下发第二内容资源管理策略和第二内容路由策略；

步骤202、客户端向交换节点发起请求内容资源的请求，例如该内容资源为电影《狮子王》；

步骤203、交换节点查找第一内容资源策略，获知存在一条内容资源策略记录了匹配关于电影《狮子王》的执行动作——通过Http重定向或DNS重定向将内容节点1的地址信息返回客户端，交换节点执行该动作；

步骤204、客户端在获知内容节点1的地址后，向内容节点1发送请求电影《狮子王》的内容请求；

步骤205、内容节点1在接收到内容请求后，查询本地并未缓存有电影《狮子王》，查询第二内容资源策略，获知内容节点2中缓存有该电影，于是向内容节点2发送数据下载请求，当下载内容电影《狮子王》缓存至本地后，发送至客户。

在本实施例中，交换节点在接收到客户端发送的内容请求后，通过查询控制器下发的第一内容资源策略，获知向客户端告知内容节点1的地址，内容节点1通过接收客户端的内容请求，通过查询本地的缓存，获知自身并未存储相关的内容资源，通过查询第二内容资源策略，获知另一个内容节点缓存有该内容资源，于是从内容节点2处下载内容资源，再将缓存的内容资源发送至客户端。

本发明实施例中，控制器通过向交换节点下发第一内容资源管理策略和第一内容路由策略，以及向内容节点下发第二内容资源管理策略和第二内容路由策略，实现了对内容分发网络系统中数据平面的网络控制和内容控制，数据平面中的内容节点和交换节点相比现有技术增加了对内容流的识别和控制内容，不仅能调度内容流的源端，也能控制内容流在网络中的传输路径和QoS，因而能够从根本上解决CDN的问题。

在上述实施例的基础上，内容节点基于HTTP反向代理的内容路由机制返回客户端请求的内容资源。需要说明的是，本发明实施例的内容节点基于HTTP反向代理的内容路由的基本原理与HTTP反向代理的基本原理相同，包括：接受并响应来自互联网的HTTP内容资源访问请求(也称作内容请求)、向后端内容资源服务器发起HTTP请求、维护与管理前端(指内容节点接收来自网络中某节点、客户端或其它内容节点发起HTTP请求的一端)及后端(指内容节点向网络中某节点、源内容资源服务器或其它内容节点发起HTTP请求的一端)的TCP连接与HTTP会话、将从后端获得内容数据返回至前端等。所不同的是：现有技术中的内容节点根据本地静态配置为每个前端HTTP请求选择后端节点并发起HTTP请求，更新静态配置需重启HTTP反向代理服务器，并可能引起服务的中断；而本发明实施例的内容节点，则根据控制平面下发的内容路由策略选择后端节点，实现灵活的、动态的、自适应的内容路由控制的同时，保障服务连续性。

在上述实施例的基础上，内容请求的类型包括DNS请求以及http请求。DNS是指：域名服务器(Domain Name Server)。在Internet上域名与IP地址之间存在对应关系，域名虽然便于人们记忆，但机器之间只能互相认识IP地址，它们之间的转换工作称为域名解析，DNS请求即一个域名解析请求，接收端通过对该请求进行解析，可以获得所请求的地址信息(IP地址)。http请求是指从客户端到服务器端的请求消息。包括：消息首行中，对资源的请求方法、资源的标识符及使用的协议。

控制器下发的第一内容路由策略包括针对DNS请求的内容路由策略以及针对http请求的内容路由策略。也就是说，第一内容路由策略根据内容请求类型的不同，制定了相应的执行动作。本发明实施例的交换节点能够捕获并解析DNS请求或者http请求的L2-L7层信息，并根据第一内容路由策略处理DNS请求或者http请求。

第一内容路由策略包括以下执行动作：

对http请求构造重定向报文，以将http流重定向到其他内容节点、对DNS请求构造DNS反馈报文并回复客户端，以将客户端的流量导向到指定节点、将内容请求上报控制器或者不作处理。

在图4所示实施例的基础上，交换节点在执行针对DNS请求的内容路由策略的具体步骤包括：

读取内容请求的L2-L7层信息，获得待解析的内容资源的域名信息；

将提取出的域名信息与记录在本地的第一路由表(也称之为内容转发路由表)进行比对，若第一路由表中存在指定了待解析的内容资源域名信息与内容节点IP地址映射关系的表项，则将该表项中指定的内容节点作为目标节点；

将目标节点的IP地址封装为DNS解析响应的数据报文，向客户端发送所述DNS解析响应的数据报文，以使所述客户端的流量导向至该目标节点。

若匹配失败，交换节点采取询问控制平面相应策略或将DNS解析请求转发至其他DNS服务器的方式保证内容资源请求的正常处理。

在附图4所示实施例的基础上，交换节点在执行针对http请求的内容路由策略的具体步骤包括：

读取内容请求中的L7层信息，获取内容请求的URL、Host及User Agent字段；

对URL、Host、User Agent字段做哈希，将哈希值与第一路由表进行比对，若第一路由表中存在记录有该哈希值的表项，则根据该表项中指定的内容节点的IP，构造重定向报文返回至客户端，以使得客户端收到重定向报文后重定向到指定的内容节点下载资源。显然，重定向URL对应的内容节点即目标节点。

上述实施例描述了交换节点的针对http请求的一种内容路由策略——重定向报文，将http流重定向到内容节点的策略。这种“重定向”路由策略用于将http请求导向到拥有该资源的内容节点，这样一来，用户就可以直接从邻近的内容节点下载资源，提升用户下载文件的速度。

可选地，第一路由表中并不只记载域名与内容节点IP地址的映射关系，同样还可以记载域名与其他交换节点的映射关系，这样就实现了客户端向其他交换节点发送请求的作用，某些时候可能一个交换节点记录的相关的内容节点IP数量有限，就可以增加域名与交换节点的映射关系，提升了内容获取的可能性。

本实施例说明了控制器、交换节点、内容节点的另一种执行的步骤，在本实施例中，具有一个控制器、两个交换节点(交换节点1和交换节点2)以及两个内容节点(称之为内容节点1和内容节点2)，需要说明的是，本发明实施例中控制器、交换节点以及内容节点的数量仅为一个示意，在实际应用中，还可以是其他数量，此处不做限定：

步骤301、控制器向交换节点1发送下发第一内容资源管理策略和第一内容路由策略，以及向内容节点下发第二内容资源管理策略和第二内容路由策略；

步骤302、客户端向交换节点1发起请求内容资源的请求，例如该内容资源为电影《狮子王》；

步骤303、交换节点1查找第一内容资源策略，获知执行的策略为：向客户端发送交换节点2具有该内容资源的路由信息的应答；

步骤304、客户端在收到应答后，向交换节点2发送下发请求内容资源《狮子王》的请求；

步骤305、交换节点2查找第一内容资源策略，存在一条内容资源策略记录了匹配关于电影《狮子王》的执行动作——将内容节点1的地址信息返回客户端，交换节点执行该动作；

步骤306、客户端在获知内容节点1的地址后，向内容节点1发送请求电影《狮子王》的内容请求；

步骤307、内容节点1在接收到内容请求后，查询本地并未缓存有电影《狮子王》，查询第二内容资源策略，获知内容节点2中缓存有该电影，于是向内容节点2发送数据下载请求，当下载内容电影《狮子王》缓存至本地后，发送至客户。

具体地说，针对DNS请求和http请求的内容路由策略以第一路由表为载体进行内容路由，交换节点根据第一内容路由策略构建第一路由表，第一路由表中记录了内容请求的L2-L7层信息与第一内容路由策略中的执行动作之间对应关系的表项。

第一路由表中记录了一定数量的L2-L7层信息与节点IP地址的对应关系，以及针对客户端查询的内容资源域名是否与节点IP地址存在对应关系而执行的不同动作，由上述内容可知，这里的节点并不一定是内容节点，同样可以是其他交换节点。

本实施例说明了第一路由表的结构。URL的哈希值作为key值，key值相同的表项放在一个哈希桶中，哈希桶用环形链表组织。第一路由表中每个表项由entry和动作列表组成。L2到L4的信息(针对DNS请求)包括：源MAC地址、目的MAC地址、源IP地址、目的IP地址、协议、源端口、目的端口，表项中的L7层信息(针对http请求)存储的是URL、Host、User Agent的哈希值。当一个http请求需要匹配时，首先计算该请求的URL、Host、User Agent的哈希值，然后通过URL的哈希值找到对应的哈希桶，遍历哈希桶中的元素进行精确匹配，并提取表项中的动作列表。当一个DNS请求需要匹配时，首先解析该请求的L2-L7层信息，获知请求的域名信息，然后通过查询第一路由表中的表项，获得匹配的表项。而动作列表则记录了上述各实施例描述的执行动作——DNS响应、http重定向、上报控制器以及不做处理。

在上述实施例的基础上，第一内容资源管理策略具体包括对第一路由表中的表项进行添加、删除、查询管理。

对于添加管理，首先检查待添加表项的正确性，然后遍历第一路由表，检查第一路由表中是否有重复的表项，如果已有重复表项，向控制器返回错误信息。

对于删除管理，首先检查待删除表项的正确性，然后查看第一路由表中是否存在该表项，如果不存在，向控制器返回错误信息，否则删除表项，然后向控制器返回成功删除信息。

对于查询管理，查询指令中设置有筛选条件，例如L2-L4层信息、URL哈希值、Host哈希值和User Agent的哈希值等，当筛选条件不为空时，仅返回符合筛选条件的表项。

在上述实施例的基础上，内容节点构建第二路由表(也称作内容路由表)，第二路由表中包括记录内容请求的L2-L7层信息与执行动作的对应关系的表项。第二路由表的key根据内容请求的L2-L7层信息生成，第二路由表中表项的内容为对这条流执行的动作列表，包括但不限于支持以下动作：1)从邻近节点下载资源；2)为这条流添加Tos标签；3)对流做带宽管理。

对于每一个缓存内容，用http请求中HOST的哈希值作为key值，相同key值的表项放在同一个哈希桶中，哈希桶中的表项按预设的优先级排序，若优先级相同，则按照表项添加的先后顺序排序。

第二内容路由策略包括：

若缓存命中该内容请求，则直接读取本地存储的内容资源返回客户端；

若缓存未命中，则查询本地的第二路由表中是否存在与该内容请求匹配的表项，若存在，则执行该匹配的表项中的执行动作；

若缓存未命中且本地的第二路由表中没有相应的表项，则查询控制器，以使得控制器在存有匹配该内容请求的表项时下发该表项，内容节点根据接收到控制器下发的表项，执行相关动作；

若缓存未命中、本地的第二路由表中以及控制器中均不含有与该内容请求相关的表项，则到预先配置的特定节点请求内容资源或进行回源处理。

为了便于理解，下面可以以一个具体应用场景对本发明实施例的内容节点对内容请求的处理流程进行详细描述，具体为：

假设控制器给内容节点下发了3条路由表项添加命令，内容节点1接收解析命令，并在本地的第二路由表中添加了如表1所示的4条路由表项，为了方便描述，本实施例没有把表项的内容算成哈希值，但这并不影响对内容节点工作原理的理解。通过用户发来的不同的HTTP请求的情况来说明内容节点的工作流程(假设用户发出的HTTP请求在内容节点1均未命中缓存)。

表1第二路由表中添加的路由表项表

情况1、某用户A(IP地址非223.3.81.97)通过IE浏览器(User Agent为ie)向内容节点1发出对v.youku.com/1/1.flv的HTTP请求，内容节点1解析请求，发现Host为v.youku.com，则在v.youku.com的哈希桶中继续遍历(此时哈希桶中有两条记录)，内容节点1检查L2-L4的信息发现为NULL，不做要求，再检查URL和User Agent的信息，发现此请求匹配了该第二路由表中的第一项，则执行该表项对应的动作，此处是将该请求转发至另一个内容节点2。

情况2、某用户B(IP地址为223.3.81.97)通过Firefox浏览器(User Agent为Firefox)向内容节点1发出iqiyi.com/2/2.flv的HTTP请求，按照上述匹配步骤，不难发现这次匹配到了路由表项的第三行，此时内容节点1将该请求转发至内容节点4，并对该请求打上了一个ToS(Type of Service，服务等级)标签，标识对该请求按照1级服务等级进行优先服务。

情况3、某用户C通过chrom浏览器(User Agent为chrom)发出v.sina.com/5.mp4的HTTP请求，不难发现此次请求并未匹配到路由表中的某一项，则内容节点1直接通过Agent向控制器查询对应于v.sina.com/5.mp4内容的路由信息，如果控制器中有该信息，则会向内容节点1下发内容v.sina.com/5.mp4的路由表项，内容节点1根据控制器返回的路由信息执行相应的动作列表，从其他节点下载内容、打Tos标签等等。当内容节点1获得内容后，会将内容返回给用户C并同时在本地进行缓存。

在情况3中，如果控制器中没有此内容对应的路由信息，将会返回空信息给内容节点1，内容节点1接收到空信息后，或向特定节点请求v.sina.com/5.mp4内容，或代替用户直接向源站v.sina.com请求该内容，内容节点1得到内容后返回给用户并同时在本地进行缓存。

第二路由表中记录的执行动作包括：从邻近内容节点下载资源；为该内容请求的数据流添加Tos标签或对该内容请求的数据流做带宽管理。

在上述实施例的基础上，第二内容资源管理策略具体包括对第二路由表中的表项进行添加、删除、查询管理。

对于添加管理，首先计算L2-L4层信息、URL、Host和User Agent的哈希值，进行重复性检查，如果已经添加了相同的表项，则向控制器返回错误信息；若没有相同的表项，则通过Host的哈希值找到哈希桶，遍历该哈希桶，直到匹配成功，如果匹配失败，返回空指针，否则返回动作列表。

对于删除管理，首先计算L2-L4层信息、URL、Host和User Agent的哈希值，查看表中有没有该表项，如果没有，返回错误信息，如有则删除该表项，删除后检查桶是否为空，如果不为空，返回，否则删除桶和键值，然后返回。

对于查询管理，查询指令中设置有筛选条件，例如L2-L4层信息、URL哈希值、Host哈希值和User Agent的哈希值等，当筛选条件不为空时，仅返回符合筛选条件的表项。

图5示出了本发明实施例的内容分发网络系统的交互示意图，本实施例中客户端、交换节点、内容节点、控制器以及内容源服务器的个数仅为示例，在实际应用时，上述各执行单元的数量可以为多个。

如图所示，客户端向交换节点1发出请求，交换节点1通过基于DNS解析的路由机制或HTTP重定向的路由方式向客户端返回存有请求内容的内容节点IP(设为内容节点1)，客户端再向内容节点1发出请求，内容节点1通过基于HTTP反向代理的内容路由机制返回客户端请求的内容。具体来说，根据内容节点1是否缓存了请求内容，有如下几种情况：

若内容节点1有缓存，则内容节点1将内容返回给客户端。在此情况下，系统的交互流程可参考图5中的①-②-⑤-⑥。

若内容节点1无缓存，且查询本地路由表有对应的路由信息，则内容节点1去相应内容节点获取内容(设为内容节点2)，取到内容后，内容节点1在本地进行缓存，并同时返回客户端。在此情况下，系统的交互流程可参考图5中的①-②-⑤-⑦-⑧-⑥；

若内容节点1无缓存，且查询本地路由表无对应的路由信息，则内容节点1直接去内容源网站获取内容，取到内容后，内容节点1在本地进行缓存，并同时返回客户端。在此情况下，系统的交互流程可参考图5中的①-②-⑤-⑨-⑩-⑥。

由上述实施例可知，客户端向交换节点1发出请求，交换节点1还可以向客户端返回其他交换节点IP(设为交换节点2)，此时客户端再向交换节点2发出请求，交换节点2通过基于DNS解析的路由机制或HTTP重定向的路由方式向客户端返回存有请求内容的内容节点IP(设为内容节点1)，内容节点1再通过基于HTTP反向代理的内容路由机制返回客户端请求的内容。根据内容节点1有无缓存以及对应的路由信息，有3种情况，分别是：①-②-③-④-⑤-⑥、①-②-③-④-⑤-⑦-⑧-⑥和①-②-③-④-⑤-⑨-⑩-⑥。

如果交换节点1或交换节点2内均查找不到对应于请求的路由信息，则通知客户端回内容源网站获取内容，即①-②-和①-②-③-④-

在图5中的实施例中，控制器还对内容节点和交换节点进行配置，下发路由信息(如)，进而调控内容流在网络中的传输路径和QoS。这一执行动作是现有CDN中不存在的。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式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的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种支持网络控制的内容分发网络系统，其特征在于，包括：

控制器，用于向交换节点下发第一内容资源管理策略和第一内容路由策略，以及向内容节点下发第二内容资源管理策略和第二内容路由策略；

所述交换节点用于接收所述第一内容资源管理策略和第一内容路由策略并记录于本地，根据所述第一内容资源管理策略，对本地存储的第一内容路由策略进行管理；还用于当客户端请求内容资源的内容请求到达时，根据记录于本地的第一内容路由策略将内容请求重定向到拥有内容资源的其它节点，以使得当目标节点符合预设条件时，所述客户端向所述目标节点发送所述请求内容资源的内容请求；

所述内容节点用于存储内容资源、接收第二内容资源管理策略和第二内容路由策略并记录在本地，并根据第二内容资源管理策略，对本地存储的内容资源进行管理，还用于当作为目标节点时，根据第二内容路由策略获得对应该内容请求的执行动作并执行，以为客户端提供服务。

2.如权利要求1所述的内容分发网络系统，其特征在于，所述内容请求的类型包括DNS请求以及http请求；相应地，所述第一内容路由策略包括以下执行动作：

对http请求构造重定向报文，以将http流重定向到其他内容节点、对DNS请求构造DNS反馈报文并回复客户端，以将客户端的流量导向到指定节点、将内容请求上报控制器或者不作处理。

3.如权利要求2所述的内容分发网络系统，其特征在于，交换节点根据第一内容路由策略构建第一路由表，所述第一路由表中记录了内容请求的L2-L7层信息与第一内容路由策略中的执行动作之间对应关系的表项。

4.如权利要求3所述的内容分发网络系统，其特征在于，所述第一内容资源管理策略包括：对所述第一路由表中的表项进行添加、删除以及查询管理。

5.如权利要求1所述的内容分发网络系统，其特征在于，所述内容节点构建第二路由表，所述第二路由表中包括记录内容请求的L2-L7层信息与执行动作的对应关系的表项。

6.如权利要求5所述的内容分发网络系统，其特征在于，所述第二内容路由策略包括：

若缓存命中该内容请求，则直接读取本地存储的内容资源返回客户端；

若缓存未命中，则查询本地的第二路由表中是否存在与该内容请求匹配的表项，若存在，则执行该匹配的表项中的执行动作；

若缓存未命中且本地的第二路由表中没有相应的表项，则查询控制器，以使得控制器在存有匹配该内容请求的表项时下发该表项，内容节点根据接收到控制器下发的表项，执行相关动作；

若缓存未命中、本地的第二路由表中以及控制器中均不含有与该内容请求相关的表项，则到预先配置的特定节点请求内容资源或进行回源处理。

7.如权利要求5或6所述的内容分发网络系统，其特征在于，所述第二路由表中记录的执行动作包括：从邻近内容节点下载资源；为该内容请求的数据流添加Tos标签或对该内容请求的数据流做带宽管理。

8.如权利要求7所述的内容分发网络系统，其特征在于，所述第二内容资源管理策略包括：对所述第二路由表中的表项进行添加、删除以及查询管理。