Chƣơng 2 : CẤU TRÚC MẠNG CDN
2.5. HỆ THỐNG PHÂN PHỐI NỘI DUNG
2.5.1. Tổng quan
Hệ thống phân phối bao gồm một tập các phần tử mạng thực hiện chung một quá trình phân phối nội dung của các nhà cung cấp nội dung từ origin server tới một hoặc nhiều server sao lưu và phân phát nội dung từ các server sao lưu tới các client trong một mạng CDN. Quá trình phân phối có thể xảy ra cả khi server sao lưu không nhận được yêu cầu từ các client, quá trình này được gọi là tìm nạp trước, hoặc có thể xảy ra khi server sao lưu nhận được yêu cầu của client mà không lưu giữ nội dung được yêu cầu đó, gọi là tìm nạp theo yêu cầu.
Ngoài ra, hệ thống phân phối truyền cả các báo hiệu nội dung, đó là các bản tin chỉ thị item của nội dung. Ví dụ, báo hiệu nội dung chỉ thị rằng origin server có phiên bản mới về một số phần của nội dung.
Có hai phương pháp để phân phối nội dung tới các server sao lưu đó là: sử dụng mạng Internet hiện tại, và sử dụng phát quảng bá qua vệ tinh. Theo phương pháp này, CDN thiết lập và duy trì một mạng phân phối hình cây hoặc một mạng xếp chồng qua cơ sở hạ tầng mạng Internet hiện có và phân phối nội dung từ server origin tới các server sao lưu qua mạng phân phối cây hay mạng xếp chồng. Cách để thiết lập và duy trì mạng phân
phối hình cây hay mạng xếp chồng là liên quan chính về mặt kỹ thuật. Phương pháp này có thể phải chịu sự thực hiện khó hiểu và không thể dự đoán được của chính mạng Internet. Các công nghệ của Akamai và các mạng sandpiper sử dụng mô hình này. Theo cách này công ty CDN lắp đặt hàng trăm các server CDN qua mạng Internet, trong lớp thấp hơn ISP và gần với người sử dụng hơn.
Phương pháp phát quảng bá dữ liệu qua vệ tinh có thể tiết kiệm chi phí đáng kể, và có chất lượng dịch vụ cao, có khả năng dự đoán trước được đường thực thi để gửi nội dung như là streaming media thời gian thực.
Cần chú ý rằng quá trình phân phối nội dung khác với phân phát nội dung. Phân phát nội dung là quá trình chuyển nội dung của các publisher tới các client, như chỉ ra trong hình 2.15
Hình 2.15: Quá trình phân phát nội dung
Quá trình phân phối nội dung thực hiện di chuyển nội dung của các publisher từ origin server của nó tới một hoặc nhiều server sao lưu. Như chỉ ra trong hình 2.16
2.5.2. Phân phối nội dung trong CDN
Hình 2.17: Phân phối nội dung trong một mạng CDN và giữa các mạng CDN ngang cấp
Hình 2.17 mô tả các bước phân phối nội dung trong một mạng CDN và phân phối
giữa các mạng CDN ngang cấp. Sau đây là các bước thực hiện phân phối: [8,14]
Bước 1:
Server gốc cho phép các CDN ngang cấp phân phối nội dung của nó và đặt nội dung vào hệ thống phân phối ngang cấp của một trong các CDN, ở sơ đồ là CDN2. Tồn tại hai cách đặt nội dung:
Đẩy nội dung xuống trước: Nội dung, sẽ được sử dụng trong các CDN,
được đẩy xuống một cách tích cực.
Kéo nội dung theo yêu cầu: Nội dung được kéo theo yêu cầu từ OS khi có
một cache bị lỗi tại server sao lưu tại cùng thời gian đối tượng được yêu cầu
Bước 4:
Hệ thống phân phối ngang cấp di chuyển nội dung giữa các CDN ngang cấp. Nó cũng cung cấp thông tin về các vị trí nơi mà nội dung có mặt tới. Hệ thống định tuyến ngang cấp. Hệ thống định tuyến ngang cấp thông báo thông tin này tới các mạng CDN ngang cấp.
Hệ thống phân phối ngang cấp truyền nội dung tới hệ thống phân phối.
Bước 3,6:
Hệ thống phân phối sẽ phân phối nội dung giữa các server sao lưu trong cùng một mạng CDN.
2.5.3. Kiến trúc mạng kết nối giữa các hệ thống phân phối
2.5.3.1. Giới thiệu
Kết nối giữa các mạng nội dung (CI) là một cấu trúc trong đó các tài nguyên của các mạng CDN được kết hợp để đạt được phạm vi hoạt động lớn hơn bất cứ mạng CDN riêng biệt nào. Lớp lõi của CI có 3 phần tử kiến trúc cơ bản. Các phần tử này là: Định tuyến yêu cầu, phân phối và hệ thống tính toán. Trong phần này trình bày về sự tương tác của các hệ thống phân phối trong các mạng CDN. Đó là hệ thống chịu trách nhiệm di chuyển nội dung từ một hệ thống phân phối của một mạng CDN này tới hệ thống phân phối ngang cấp của CDN khác. Chú ý rằng nhà cung cấp nội dung gốc được xem như một trường hợp suy thoái của hệ thống phân phối CDN.
Trong bất kỳ kiểu sắp xếp mạng phân phối nào, các mối quan hệ giữa các phần tử phân phối CDN luôn được tách thành mối quan hệ giữa một hoặc nhiều cặp CDN. Mỗi cặp CDN bao gồm một CDN có, hoặc có truy nhập tới, nội dung, và CDN còn lại có, hoặc có truy nhập tới, các hệ thống có khả năng cung cấp chức năng phân phối và/ hoặc phân phát nội dung. CDN thứ nhất được xem như là nguồn nội dung, trong khi đó CDN thứ hai được đề cập đến như là đích nội dung.
Trong phần này mô tả kiến trúc tổng thể và xây dựng các khối của hệ thống phân phối được kết nối. Và cũng định nghĩa các yêu cầu đối với giao thức để kết nối được giữa hai hoặc nhiều phần tử phân phối của CDN qua các tương ứng. Cụ thể là các yêu cầu về:
Thông báo phân phối: Thông báo các khả năng phân phối của đích nội dung tới các nguồn nội dung
Báo hiệu nội dung: Truyền nội dung meta-data để cho phép lưu trữ và phân phối nội dung thích hợp tới các tác nhân.
Tạo bản sao nội dung: di chuyển nội dung từ nguồn nội dung tới đích nội dung
Mặc dù trong phần này không đưa ra giao thức để giao tiếp trong một CDN nhưng các giao thức được phát triển để đáp ứng nhu cầu trao đổi giữa các CDN có thể phù hợp cho các trao đổi nội bộ CDN.
2.5.4.2. Kiến trúc mạng kết nối giữa các hệ thống phân phối
Trong mạng kết nối các hệ thống phân phối, ngay cả các cách sắp xếp phức tạp nhất cũng có thể được diễn đạt dưới dạng các tương tác đơn giản giữa một nguồn nội dung và một đích nội dung. Ví dụ, trong Hình 2.18 chỉ ra mối quan hệ giữa bốn mạng CDN D (nhà cung cấp nội dung gốc hoặc ORIGIN) có nội dung để phân phối. CDN A giao tiếp với CDN B, trong khi CDN B cùng giao tiếp với CDN C, CDN C giao tiếp với CDN D.
Hình 2.18: Quan hệ giữa các mạng CDN
Trong mỗi trường hợp, một mạng CDN trong mạng truyền thông sẽ đóng vai trò là đích nội dung còn các mạng CDN còn lại sẽ là nguồn nội dung. Vai trò của CDN có thể thay đổi, phụ thuộc vào mạng CDN mà nó đang giao tiếp. Ví dụ, CDN B là nguồn nội dung khi giao tiếp với CDN A, nhưng lại là đích nội dung khi giao tiếp với CDN C.
Trong hình 2.19 đưa ra một ví dụ kết nối các mạng CDN ngang cấp theo chuỗi, một hệ thống phân phối của CDN có thể hoạt động như là nguồn nội dung cho nhiều đích nội dung, và nó cũng có thể hoạt động như là đích nội dung đối với nhiều nguồn nội dung. Ngoài ra, còn tồn tại mối quan hệ tương tác giữa một cặp nguồn - đích tương hỗ cho các tập nội dung khác nhau. Nghĩa là, CDN A có thể yêu cầu các dịch vụ phân phối từ CDN B cho tập nội dung A (Content Set A) trong khi CDN B yêu cầu các dịch vụ phân phối cho tập nội dung B (Content Set B).
Hình 2.19 chỉ là cấu trúc logic của mối quan hệ tương tác giữa các cặp nguồn – đích. Ví dụ, CDN D có thể chỉ định một kênh phân phối đơn từ bất kỳ CDN nào phải mang được nội dung.
Dưới đây đưa ra một kiến trúc mạng kết nối các hệ thống phân phối của ba mạng CDN. Các hệ thống phân phối của các mạng được kết nối với nhau nhờ cổng CIG phân phối.
Hình 2.19: Cấu trúc mạng kết nối các hệ thống phân phối 2.6. HỆ THỐNG TÍNH CƢỚC 2.6. HỆ THỐNG TÍNH CƢỚC
2.6.1. Giới thiệu
Hệ thống tính cước là một hệ thống có nhiệm vụ đo và ghi lại các hoạt động phân phối và phân phát nội dung. Hệ thống này được định nghĩa như là một chức năng liên quan đến việc kết nối sử dụng các dịch vụ, nội dung và các tài nguyên đối với một người có quyền, được xác nhận và được định dạng tương ứng. Hệ thống accounting thu thập dữ liệu người sử dụng tài nguyên để phân tích xu hướng và dung lượng, thanh toán, tính cước. Thông tin này được sắp xếp vào các bản ghi phiên và bản ghi người sử dụng, được lưu trữ để sau này sử dụng cho các mục đích phân tích xu hướng và dung lượng, thanh toán, tính cước.
Hệ thống tính cước bao gồm một tập các phần tử mạng hỗ trợ cho việc tính cước của một mạng CDN riêng biệt. Mỗi mạng CDN đều phải có các mối quan hệ với các publisher (các nhà cung cấp dịch vụ) và cung cấp cho các publisher các thông tin liên quan đến truy nhập và tính cước. Ngoài ra, mạng CDN còn tập hợp thông tin tính cước để hỗ trợ cho việc hoạt động, tính cước và xác minh SLA. Do tất cả dữ liệu tính cước được tập hợp trong miền quản lý của mạng CDN nên không cần có các giao thức và các hệ thống tổng quát.
2.6.2. Kết nối giữa các hệ thống tính cƣớc của các mạng CDN
2.6.2.1. Tổng quan
Hệ thống tương tác tính cước thực hiện chức năng thu thập dữ liệu tính cước của các mạng CDN. Nó chịu trách nhiệm di chuyển dữ liệu tính cước từ một gateway ACCOUNTING CIG này tới một ACCOUNTING CIG khác.
Mạng CI phải cung cấp khả năng cho nhà cung cấp nội dung tập hợp dữ liệu liên quan đến việc phân phát nội dung của họ tại các mạng CDN. Các gateway ACCOUNTING CIG trao đổi dữ liệu thu thập được bởi các hệ thống ACCOUNTING nội bộ. Dữ liệu nội bộ này có thể được tập hợp từ các SERVER SAO LƯU bởi các gateway ACCOUNTING CIGs nhờ sử dụng giao thức như SNMP hoặc FTP. Các gateway ACCOUNTING CIGs có thể truyền dữ liệu này cho nhau theo yêu cầu.
Hình 2.20 mô tả kiến trúc của hệ thống tương tác tính cước giữa ba mạng CDN. Các CDN thực hiện trao đổi thông tin tính cước với nhau và với ORIGIN và tổ chức tính
cước thông qua các gateway ACCOUTING CIG. [9]
Hình 2.20: Cấu trúc mạng kết nối các hệ thống tính cƣớc
2.6.2.2. Chức năng của hệ thống tương tác tính cước
Hệ thống tương tác tính cước chịu trách nhiệm định nghĩa, tạo và trao đổi các thực thể dữ liệu tiêu dùng/ sử dụng (CDR). CDR mô tả các hoạt động và các công việc được
thực hiện, được yêu cầu, và được hoàn thành giữa các mạng CDN đồng cấp. Các CDR chứa toàn bộ các thông tin như là thời gian thực hiện công việc, các tài nguyên sử dụng...
Hình 2.21: Hoạt động trao đổi giữa các thực thể với một mạng CDN
Hình 2.21 trên minh họa mối quan hệ giữa các thực thể sẽ trao đổi với một mạng CDN và các hoạt động xảy ra giữa các thực thể đó với mạng CDN. Mỗi một hoạt động đó được coi như là một sự kiện riêng rẽ. Các mũi tên chỉ thị các thành phần tham gia vào hoạt động và vai trò liên quan đến mỗi hoạt động đó. Chú ý rằng mũi tên không chỉ thị thành phần nào tạo ra hay nhận CDR.
Các hoạt động chính như mô tả trong hình vẽ là Content Injection, Content Distribution, Content Request, Content Retrieval, Content Service Delivery.
Mỗi hoạt động đều được các thành phần có giao diện Acct- CPG thu thập. Có thể mường tượng rằng mỗi CDN có một thiết bị để phát hiện hoặc được thông báo về các hoạt động này.
Sử dụng giao thức truyền tải để trao đổi các CDR giữa bên tạo và bên nhận CDR. Có thể thực thể có khả năng phát hiện ra hoạt động sẽ là thực thể tạo CDR. Giao diện Acct- CPG không chỉ rõ thực thể nào có thể, phải hay sẽ thực thi giao diện Acct- CPG.
Các hệ thống Accounting thông thường sẽ phải hỗ trợ thời gian thực các hoạt động đã được đề cập đến ở trên. Có nghĩa là khi các hoạt động đó xảy ra, hoạt động đó phải được ghi lại và không được chậm trễ. Giao diện Acct-CPG không chỉ rõ kỹ thuật ghi lại các hoạt động đã xảy ra.
2.6.2.3. Một số kiểu DCR
Như được chỉ ra ở hình 2.21 thì sẽ có 5 kiểu CDR tương ứng với 6 hoạt động trao đổi giữa ORIGIN, Peering CDN, client với một mạng CDN. Đó là: Cung cấp nội dung CDR, phân phối nội dung CDR, yêu cầu nội dung CDR, truy cập nội dung CDR, phân phối dịch vụ nội dung CDR.
Cung cấp nội dung CDR (Content Injecttion CDR)
Thuộc tính Kiểu Mô tả
CDRType String Kiểu của CDR (giá trị = Content Injection)
TimeStamp Long Thời gian thực hiện chèn Content (Start/End)
ContentURI String Nhận dạng duy nhất cho Content được chèn
ContentType String Kiểu Content (WebPage, Movie, Song…)
Origin ID String Nhận dạng duy nhất cho Content Source
CDN_ID String Nhận dạng duy nhất cung cấp dịch vụ CDN
ContentByteSize Long Kích thước của Content theo Bytes
State String Trạng thái chèn (Bắt đầu, hoàn thành, hay lỗi)
ErrorCode String UnAuthorized, UnAuthenticated, Timeout,…
Phân phối nội dung CDR (Content Distribution CDR)
Thuộc tính Kiểu Mô tả
CDRType String Kiểu của CDR (giá trị = Content Distribution)
TimeStamp Long Thời gian thực hiện phân phối Content (Sart/End)
ContentURI String Nhận dạng duy nhất Content được phân phối
ContentType String Kiểu Content (WebPage, Movie, Song…)
CDNSrcID String Nhận dạng duy nhất nguồn
CDNDestID String Nhận dạng duy nhất đích
ContentByteSize Long Kích thước của Content tính theo Bytes
State String Trạng thái phân phối (bắt đầu, hoàn thành, lỗi)
ErrorCode String UnAuthorized, UnAuthenticated, Timeout,…
Thuộc tính Kiểu Mô tả
CDRType String Kiểu của CDR (giá trị = Content Request)
TimeStamp Long Thời gian thực hiện yêu cầu Content (Sart/End)
ContentURI String Nhận dạng duy nhất Content được phân phối
ContentType String Kiểu Content (WebPage, Movie, Song…)
RequestID String Nhận dạng duy nhất đối với thực thể yêu cầu
ReceiverID String Nhận dạng duy nhất đối với thực thể nhận yêu
cầu
ContentByteSize Long Kích thước của Content tính theo Bytes
State String Trạng thái Request (bắt đầu, hoàn thành, lỗi)
ErrorCode String UnAuthorized, UnAuthenticated, Timeout,…
Truy cập nội dung DCR (Content Retrieval CDR)
Thuộc tính Kiểu Mô tả
CDRType String Kiểu của CDR (giá trị = Content Retrieval)
TimeStamp Long Thời gian thực hiện thu hồi Content (Sart/End)
ContentURI String Nhận dạng duy nhất cho Content
ContentType String Kiểu Content (WebPage, Movie, Song…)
OriginID String Nhận dạng duy nhất cho Content Source
Receiver_ID String Nhận dạng duy nhất cho bên thu Content
ContentByteSize Long Kích thước của Content tính theo Bytes
State String Trạng thái Request (bắt đầu, hoàn thành, lỗi)
Phân phối dịch vụ nội dung CDR (Content Service Delivery CDR)
Thuộc tính Kiểu Mô tả
CDRType String Kiểu của CDR (giá trị = Content/Service
Delivery)
TimeStamp Long Thời gian thực hiện phân phát Content (Sart/End)
Content/Service URI
String Nhận dạng duy nhất Content/Service
Content/Service Type
String Kiểu Content/Service (WebPage, Movie,
Song…)
DeliveryMode String Chế độ phân phối (stream, filetransfer, http,…)
DelivererID String Nhận dạng duy nhất thực thể phân phát Content
ReceiverID String Nhận dạng duy nhất thực thể nhận Content
ContentByteSize Long Kích thước của Content tính theo Bytes
State String Trạng thái phân phối (bắt đầu, hoàn thành, lỗi)
ErrorCode String Mã lỗi ví dụ UnAuthorized, UnAuthenticated,
Timeout,…
2.7. TRAO ĐỔI DỮ LIỆU NỘI DUNG TRONG MẠNG CDN
Mạng CDN tìm nạp nội dung và phân phối nó tới khách hàng. Có hai kiểu tìm nạp nội dung:
Nội dung được tìm nạp trong cùng CDN
Nội dung được tìm nạp từ CDN ngang cấp
2.7.1. Trong cùng mạng CDN
Các bước liên quan tới việc phân phối nội dung tới khách hàng theo yêu cầu được mô tả chi tiết trong hình 2.22
Hình 2.22: Thiết lập trao đổi nội dung
Bước 1 (1)
Trong một mạng CDN, khách hàng thiết lập phiên liên lạc với server sau lưu ở gần nó nhất chứ không phải với server gốc. Mỗi server sao lưu có một bộ nhớ cache nội bộ. Nếu đối tượng được yêu cầu có trong cache, nó sẽ được phục vụ từ bộ nhớ cache này.
Bước 2 (2)
Nếu đối tượng được yêu cầu không có trong cache, server sao lưu sẽ liên lạc với máy định tuyến yêu cầu để được nhận địa chỉ của server sao lưu thích hợp. Máy định