CDN中GSLB调度机制优化方法研究

陈学亮，庄一嵘，陈 戈，海锦霞

（中国电信股份有限公司广州研究院 广州510630）

1 背景

内容分发网络（content delivery network，CDN）是一种新型的网络构建方式，通常采用中心、区域、边缘多层架构，在不同的网络位置部署多个节点服务器，将视频、音频、图文等内容推送到各级节点，并根据IP地址、网络流量、节点负载、响应时间等综合信息将用户调度到离其最近的节点服务器，为其提供服务。目前CDN技术已广泛应用于IPTV、PC视讯、移动流媒体、网页加速、文件下载等互联网应用。

CDN使用户可以就近获取所需的内容，减轻了骨干网络带宽压力，优化了网络流量，并且CDN缩短了用户的访问距离，可以大幅度提高用户访问的响应速度，能够有效保证用户体验和服务质量。CDN很好地解决了传统网络架构骨干网络压力大、用户访问集中、响应时间较长导致用户体验不佳的问题。

全局负载均 衡 （global server load balance，GSLB）是CDN的核心技术之一，GSLB作为全局的调度系统，负责在CDN的所有节点之间实现流量调配，保证将用户调度到最近的节点。当用户访问CDN中的内容时，本地DNS进行域名解析，将CDN的GSLB服务器地址返回给用户，用户访问GSLB服务器，GSLB服务器根据用户的IP地址查询路由表进行调度。

目前的GSLB路由表通过人工方式更新，由系统管理员将BAS/SR（宽带接入网关）分配的IP地址池信息定期保存到GSLB路由表中，这种方式效率低下、更新速度慢，导致GSLB路由表存在大量黑洞、准确性不高，不在GSLB路由表中的IP地址会被默认调度到CDN中心节点，对CDN中心节点形成了集中访问压力，严重影响了CDN性能和服务质量，调度流程如图1所示：

（1）用户发起PPPoE拨号请求；

（2）BAS/SR为用户分配地址池中的IP地址；

（3）用户向CDN发起服务请求（本地DNS将域名解析成CDN的GSLB地址）；

（4）由于用户IP地址未及时更新到GSLB路由表中，GSLB默认将用户调度到CDN中心节点；

（5）用户向CDN中心节点发起服务请求；

（6）CDN中心节点为用户提供服务。

图1 目前的GSLB调度流程示意

2 优化方法

2.1 SNMP

简单网络管理协议 （simple network management protocol，SNMP）是一种用于网络通信管理的标准协议，工作于应用层，由IETF（Internet Engineering Task Force，Internet工程任务组）RFC标准组于1990年正式发布了第一版，目前最新版为第三版。目前，基本上所有的路由器、交换机、服务器等网络设备均支持该协议。

从通用架构上看，SNMP框架由管理站和代理站组成，管理站通过SNMP对代理站进行管理，双方通过UDP进行通信，其中管理站UDP端口为162，代理站UDP端口为161。SNMP中指定了5种核心的协议数据单元（protocol data unit，PDU）：get request、get next request、get response、set request、trap，管理站和代理站通过这些PDU进行信息传递。SNMP的代理站通过管理信息库（management information base，MIB）保存网络管理的数据，其中包含了该设备的所有可管理对象，每个对象都有唯一的编号，称为OID，以Juniper路由器为例，表1所示是和IP地址池相关的一组OID。

表1 Juniper地址池OID

2.2 实现思路

通过SNMP网管协议可以实现GSLB和BAS/SR之间的网络通信，GSLB定期向BAS/SR发起轮询请求，查询BAS/SR中的IP地址池信息，得到BAS/SR返回的数据后更新到GSLB路由表中，优化路由调度策略，解决GSLB路由黑洞的问题，提升CDN的整体效率。具体实现方法如下。

GSLB作为SNMP管理站，而BAS/SR作为SNMP代理站，GSLB通过SNMP相关命令获取BAS/SR中的IP地址池信息，例如：

#snmpwalk-v 2c-c public 125.86.54.9.1.3.6.1.4.1.4874.2.2.21.1.1.1.1

其中-v 2c指的是SNMP协议版本，-c public指的是SNMP通信密码（默认为public），125.86.54.9指的是请求访 问 的BAS/SR地 址，.1.3.6.1.4.1.4874.2.2.21.1.1.1.1是juniAddressPoolEntry的OID（其他BAS/SR设备制造公司如思科、华为技术、中兴通讯等也有自己的OID）。

BAS/SR返回的消息如下：

enterprises.4874.2.2.21.1.1.1.1.2.1:1

enterprises.4874.2.2.21.1.1.1.1.3.1:“pool1”

enterprises.4874.2.2.21.1.1.1.1.4.1:IpAddress:131.1.1.0

enterprises.4874.2.2.21.1.1.1.1.5.1: IpAddress:131.1.10.255

enterprises.4874.2.2.21.1.1.1.1.6.1:2560

说明该BAS/SR可分配的IP地址池有1个，名称为pool1，起 始IP地 址 为131.1.1.0，结 束IP地 址 为131.1.10.255，可分配IP地址数量为2 560个。

GSLB将IP地址池信息更新到路由表中，结束本次会话请求。

GSLB和BAS/SR通过SNMP协议交互示意如图2所示。

图2 GSLB和BAS/SR通过SNMP交互示意

更新后的GSLB路由表如表2所示。GSLB获取BAS/SR返回的IP地址池信息后，会将BAS/SR和IP地址池信息更新到路由表中，同时由于CDN边缘节点已和BAS/SR作了静态对应，CDN边缘节点信息也被更新到路由表中。

表2 更新后的GSLB路由表

图3 优化后的GSLB调度流程示意

优化后的GSLB调度流程如图3所示：

（1）用户发起PPPoE拨号请求；

（2）BAS/SR为用户分配地址池中的IP地址；

（3）GSLB通过SNMP网关协议向BAS/SR发起轮询请求，查询BAS/SR中的IP地址池信息；

（4）BAS/SR将IP地址池信息上报给GSLB；

（5）GSLB更新路由表；

（6）用户向CDN发起服务请求（本地DNS将域名解析成CDN的GSLB地址）；

（7）由于用户IP地址已更新到GSLB路由表中，GSLB在路由表中查询到用户的IP地址，确定用户所属的BAS/SR，再将用户调度到与BAS/SR静态对应的最近的CDN边缘节点；

（8）用户向最近的CDN边缘节点发起服务请求；

（9）最近的CDN边缘节点为用户提供优质高效的服务。

3 结束语

目前CDN和GSLB技术已广泛应用于视频流媒体、网页加速、文件下载等领域，为用户提供优质高效的互联网服务。但是目前CDN中的GSLB调度机制不够灵活，需要系统管理员人工更新GSLB路由表，效率较低而且准确性不高，导致GSLB调度性能较差从而影响了CDN的整体效率。以广东电信的IPTV业务为例，约有15%的用户IP地址被GSLB默认调度到CDN中心节点，增加了CDN中心节点负载，而且影响了用户体验，如果能将这些用户调度到相应的CDN边缘节点，既能减轻CDN中心节点压力，也能缩短用户访问时间，优化用户体验。

本文介绍了一种基于SNMP网管协议对CDN中GSLB调度机制进行优化的方法。首先介绍了SNMP的特点，然后在此基础上描述GSLB（SNMP管理站）和BAS/SR（SNMP代理站）通过SNMP进行通信的方法及相应流程，实现了GSLB调度机制的优化。

本文介绍的方法无需改动现有网络架构和硬件设备，具有良好的实用性，可为CDN服务提供商，尤其是中国电信等运营商优化CDN、降低CDN建设成本、进一步发挥智能管道作用提供有效的帮助。

1 王焕然，徐明伟.SNMP网络管理综述.小型微型计算机系统，2004(3)

2 王薇薇，李子木.基于CDN的流媒体分发技术研究综述.计算机工程与应用，2004(8)

3 杨磊，叶小荣.全局服务负载均衡策略的常见技术及应用.景德镇高专学报，2004(4)