Tài liệu công nghệ CDN

1 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ---------------------------------------- NGUYỄN HUY TRƯỜNG NGHIÊN CỨU VỀ GIẢI PHÁP MẠNG PHÂN PHỐI NỘI DUNG (CDN) VÀ ĐỀ XUẤT ÁP DỤNG VÀO VIỆC QUẢN LÝ PHÂN PHỐI NỘI DUNG CHO DỊCH VỤ GIÁ TRỊ GIA TĂNG TRÊN MYTV CỦA VNPT Chuyên nghành: Truyền dữ liệu và Mạng máy tính Mã số: 60.48.15 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ HÀ NỘI – 2012 2 Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Trung Kiên Phản biện 1: ……….………………………………..………………… Phản biện 2: ……………….….……………………….……………… Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: …….. giờ ……. ngày ……. tháng …… năm ……… Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 3 MỞ ĐẦU Mạng phân phối nội dung CDN được phát triển từ năm 1998 dựa trên nguyên tắc là tái tạo lại các nội dung tại những nơi khác nhau thông qua các máy chủ đại diện dựa trên một số phản ánh của các máy chủ Web. Một CDN bao gồm bộ phận phân phối các nội dung, bộ phận định tuyến các yêu cầu, hệ thống phân phối và hệ thống tính toán. Trên cơ sở hệ thống băng rộng việc tái tạo lại các nội dung tại nhiều nơi khác nhau sẽ giúp CDN cung cấp các dịch vụ và ứng dụng nhanh chóng và chính xác từ máy chủ lưu trữ gần nhất đến người sử dụng. CDN được coi là một phần quan trọng trong các giải pháp IPTV bởi vì nó giúp tiết kiệm băng thông và đáp ứng thời gian cho các yêu cầu từ người sử dụng (NSD) một cách nhanh chóng. Trong CDN, các nội dung được sao lưu từ máy chủ trung tâm tới các máy chủ biên nằm gần NSD cho nên khi NSD truy cập vào một nội dung bất kỳ thì các máy chủ biên sẽ có trách nhiệm xử lý các yêu cầu đó. Điều này đồng nghĩa với việc giảm tải cho máy chủ trung tâm cũng như tăng thời gian đáp ứng yêu cầu từ NSD. Hơn thế nữa các giải pháp CDN không những tiết kiệm băng thông mà còn giúp các nhà cung cấp dịch vụ IPTV quản lý băng thông một cách hiệu quả. MyTV là một dịch vụ truyền hình qua giao thức internet (IPTV) của VNPT. Hiện tại đối tác ZTE đã cung cấp giải pháp CDN cho nhóm các dịch vụ cơ bản trên MyTV. Trên MyTV, ngoài các dịch vụ cơ bản còn có các dịch vụ giá trị gia tăng (GTGT), các dịch vụ GTGT này chiếm dụng một lượng tài nguyên không nhỏ trên MyTV, vì thế chúng cũng cần có một giải pháp phân phối nội dung một cách hợp lý giúp tiết kiệm băng thông và đáp ứng yêu cầu NSD một cách nhanh chóng. Nội dung của luận văn được mô tả trong 4 chương: Chương 1: Tìm hiểu tổng quan về giải pháp CDN: Trình bày khái niệm và các thành phần của mạng phân phối nội dung CDN, giải pháp CDN của một số hãng và ứng dụng của giải pháp CDN. 4 Chương 2: Nghiên cứu các kỹ thuật sử dụng trong giải pháp CDN. Trình bày những kỹ thuật chính được sử dụng trong mạng phân phối nội dung CDN. Chương 3: Đề xuất giải pháp CDN cho dịch vụ GTGT trên MyTV của VNPT. Trình bày hiện trạng giải pháp CDN hiện tại, lý do và nhu cầu cần có giải pháp CDN cho dịch vụ GTGT. Dựa trên nhu cầu cần thiết của dịch vụ GTGT để đề xuất giải pháp CDN phù hợp. 5 CHƯƠNG 1 - TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP CDN 1.1.1. CDN là gì? Băng thông mạng không phải lúc nào cũng đủ để đáp ứng được lưu lượng trên mạng. Do đó, không thể đảm bảo chất lượng dịch vụ cho tất cả lưu lượng trên mạng. Tuy vậy, vẫn có thể đảm bảo chất lượng dịch vụ cho một số lưu lượng nhưng lưu lượng khác có thể phải chịu ảnh hưởng xấu. Hai cơ chế QoS phổ biến là cơ chế dịch vụ tích hợp (Integrated service) và cơ chế dịch vụ khác biệt (Differentiated service). Cơ chế dịch vụ tích hợp dựa trên việc dành riêng một lượng tài nguyên mạng cho một luồng lưu lượng, còn cơ chế dịch vụ khác biệt phân loại luồng thành nhiều nhóm và phục vụ mỗi nhóm theo một mức độ ưu tiên khác nhau. Các vấn đề đối với cơ chế tích hợp dịch vụ là việc báo hiệu thường phức tạp và kém hiệu quả. Ngoài ra, việc xác định gói tin thuộc luồn lưu lượng nào cũng làm cho việc gửi gói tin bị chậm. Trong khi đó, cơ chế phục vụ khác biệt đơn giản hơn nhưng lại không đảm bảo hoàn toàn được chất lượng dịch vụ cho bất kỳ một nhóm ưu tiên nào. Ngoài hai kỹ thuật trên, kỹ thuật thứ ba để nâng cao năng lực của mạng là giải pháp CDN. Mục tiêu chính của CDN là để tránh các vùng tắc nghẽn trong mạng. Nếu dung lượng giữa máy khách và máy chủ không đi qua phần mạng bị nghẽn thì có nhiều khả năng là tốc độ truyền sẽ cao hơn. Trên cơ sở hệ thống băng rộng việc tái tạo lại các nội dung tại nhiều nơi khác nhau sẽ giúp CDN cung cấp các dịch vụ và ứng dụng nhanh chóng và chính xác từ máy chủ lưu trữ gần nhất đến người sử dụng. Mạng CDN bao gồm nhiều nút thay thế được đặt tại các vị trí thích hợp để mỗi NSD có thể kết nối một cách tốt nhất tới một hay nhiều nút thay thế. Mỗi NSD sẽ được kết nối tới một nút thay thế này và tốc độ kết nối sẽ được đảm bảo ngay cả khi tuyến kết nối giữa NSD và máy chủ gốc bị nghẽn. Mỗi nút thay thế có thể gồm một hay nhiều máy chủ sao lưu. Cách tiếp cận này giảm thiểu khả năng nghẽn mạng và nâng cao chất lượng dịch vụ của mạng. Một lợi ích nữa của CDN là khả năng xử lý của các máy chủ sao lưu sẽ bổ sung cho khả năng của máy chủ gốc và do vậy hệ 6 thống có thể đáp ứng yêu cầu của nhiều NSD hơn là nếu chỉ có máy chủ gốc. Như vậy, CDN có thể cải thiện một cách đáng kể khả năng mợ rộng của bất cứ mạng nào. Hình 1.0: Cấu hình một mạng CDN 1.1.2. Các thành phần cơ bản của giải pháp CDN - Thiết kế nút CDN có khả năng mở rộng. Việc thiết kế này bao gồm một số phương pháp cho phép một nút mạng hỗ trợ nhiều người sử dụng hơn là nếu chỉ dùng một máy chủ. - Kỹ thuật định tuyến yêu cầu NSD: Việc định tuyến này được thực hiện với một số kỹ thuật như sử dụng dịch vụ tìm kiếm địa chỉ mạng, sửa đổi giao thức định tuyến mạng hay sửa đổi ứng dụng một cách phù hợp - Đánh giá hoạt động của mạng - Đảm bảo sự toàn vẹn trong của nội dung ở các nút trong mạng - Hệ thống tính cước - Hệ thống quản lý mạng CDN 1.1.3. Kết nối giữa các CDN Tương tác giữa các mạng nội dung cho phép các mạng nội dung khác nhau cùng chia sẻ tài nguyên để tạo ra quy mô hoặc phạm vi hoạt động lớn hơn. Bằng 7 cách sử dụng các giao thức được định nghĩa về kết nối giữa các mạng nội dung, mỗi mạng nội dung có thể coi các mạng lân cân như là “các hộp đen” cho phép chúng ẩn đi các chi tiết nội bộ đối với nhau. 1.1.4. Hiệu quả của giải pháp CDN - Giải pháp CDN được mô tả ở trên có thể giúp tránh phần nghẽn mạng nếu có thể đáp ứng yêu cầu của người sử dụng từ các nút thay thế. - Tính hiệu quả của mạng CDN phụ thuộc rất nhiều vào tỷ lệ đáp ứng thành công của máy chủ thay thế. Tỷ lệ đáp ứng thành công là xác suất mà yêu cầu của NSD được đáp ứng hoàn toàn. Với những ứng dụng có tỷ lệ đáp ứng thành công cao thì CDN sẽ cải thiện được thời gian đáp ứng. Ngược lại, với những ứng dụng có tỷ lệ đáp ứng thành công thấp thì giải pháp CDN sẽ không đem lại hiệu quả gì. 1.2. Tìm hiểu giải pháp CDN chuẩn 1.3. Tìm hiểu giải pháp CDN của một số hãng 1.3.1. Giải pháp CDN của Cisco 1.3.1.1 Mô hình Hình 1.0 : Mô hình mạng phân phối dữ liệu của Cisco 1.3.1.2 Kỹ thuật chính được sử dụng trong giải pháp CDN của Cisco - Quản lý và phân phối nội dung CDM 8 - Định tuyến nội dung - Chuyển mạch nội dung - Phân phối nội dung biên 1.3.2. Giải pháp CDN của ZTE 1.3.2.1 Mô hình Hình 1.1 : Mô hình mạng phân phối dữ liệu của ZTE 1.3.2.2 Các kỹ thuật chính được sử dụng trong giải pháp CDN của ZTE - Các phương pháp phân phối video - Kỹ thuật lập lịch nội dung - Kỹ thuật cân bằng toàn bộ - Kỹ thuật cân bằng cụm máy chủ VoD 1.4. Tìm hiểu một số ứng dụng của CDN trong các môi trường khác nhau 1.4.1. Mạng công ty 1.4.2. Mạng ISP 1.4.3. Mạng nhà cung cấp CDN 1.4.4. Kết luận chương 9 CHƯƠNG 2 - NGHIÊN CỨU CÁC KỸ THUẬT SỬ DỤNG TRONG GIẢI PHÁP CDN 2.1. Giới thiệu chung Trong mạng phân phối nội dung CDN, các kỹ thuật định tuyến yêu cầu, sao lưu dữ liệu hay cân bằng tải đóng một vai trò hết sức quan trọng. Chúng được sử dụng một cách thường xuyên trong mạng nhằm đảm bảo QoS cho hệ thống. Kỹ thuật định tuyến yêu cầu: Kỹ thuật này giúp cho việc lựa chọn máy chủ sao lưu một cách hợp lý, lựa chọn máy chủ có khả năng cung cấp nội dung ở vị trí gần NSD nhất trong mạng. Việc định tuyến yêu cầu của NSD đến máy chủ sao lưu gần nhất sẽ giúp giảm lưu lượng băng thông trên toàn mạng, tăng khả năng đáp ứng yêu cầu từ NSD. Kỹ thuật sao lưu: Đây là một hình thức phán tán nội dung, đưa nội dung đến các máy chủ sao lưu gần NSD nhằm mục đích giảm băng thông lưu chuyển trên mạng và đáp ứng yêu cầu của NSD một cách nhanh chóng. Kỹ thuật cân bằng tải: Trong quá trình hoạt động, không phải lúc nào các máy chủ sao lưu trong mạng CDN cũng hoạt động bình thường, nhiều khi số NSD truy cập đến một máy chủ quá nhiều, quá giới hạn cho phép sẽ làm cho máy chủ bị quá tải. Bởi vậy mà kỹ thuật cân bằng tải sẽ được sử dụng nhằm giảm tải cho máy chủ. Một số kỹ thuật phổ biến nhằm giảm tải: nâng cấp phần cứng, đường truyền, mở rộng node bị quá tải bằng cách chia thành cách node nhỏ hơn. Như vậy, các kỹ thuật trên không những đóng vai trò quan trọng trong mạng phân phối nội dung CDN mà còn có mối quan hệ mật thiết với nhau. Phân phối nội dung chính xác, hợp lý là cơ sở để định tuyến yêu một cách nhanh chóng cũng như giảm ùn tắc trong mạng. Sau đây chúng ta sẽ lần lượt đi tìm hiểu chi tiết các kỹ thuật được sử dụng trong mạng phân phối nội dung CDN. 2.2. Nghiên cứu về kỹ thuật định tuyến yêu cầu 2.2.1. Giới thiệu chung về định tuyến yêu cầu 10 Hệ thống định tuyến yêu cầu được sử dụng để lựa chọn máy chủ sao lưu phù hợp mà có giữ bản sao nội dung được yêu cầu và định hướng NSD tới máy chủ sao lưu đó. Khoảng cách giữa NSD và máy chủ sao lưu được lựa chọn và tải của máy chủ sao lưu là hai tiêu chuẩn quan trọng được sử dụng để lựa chọn máy chủ sao lưu phù hợp. Các khoảng thời gian quay vòng và số các chặng là hai thông số xác định khoảng cách. Tuy nhiên cả hai thông số này đều không hiệu quả và chính xác để chỉ ra khoảng cách giữa NSD và máy chủ sao lưu bởi vì thông số thứ nhất có thể thay đổi nhiều, còn thông số thứ hai thì không tính đến tình trạng lưu lượng mạng. Các kỹ thuật được sử dụng để xác định tải của máy chủ sao lưu là ”máy chủ đẩy” và “client khảo sát”. Theo kỹ thuật “server đẩy”, các máy chủ sao lưu truyền thông tin tải tới một số tác nhân. Còn theo phương pháp thứ hai thì các tác nhân dò tìm trạng thái của các máy chủ sao lưu một cách định kỳ. 2.2.2. Các kỹ thuật định tuyến yêu cầu 2.2.2.1. Định tuyến yêu cầu dựa vào DNS 2.2.2.2. Định tuyến yêu cầu bằng cách sử dụng bản ghi NS 2.2.2.3. Định tuyến yêu cầu dựa trên URL 2.3. Nghiên cứu về kỹ thuật sao lưu 2.3.1. Một số thành phần chính trong sao lưu - Máy chủ - Máy chủ gốc - Máy chủ sao lưu - Tác nhân người sử dụng - Proxy - Nhớ đệm 2.3.2. Mối quan hệ giữa các thành phần 2.3.2.1. Mối quan hệ giữa client và server sao lưu 2.3.2.2. Mối quan hệ giữa các server sao lưu 2.3.2.3. Mối quan hệ giữa client với các server sao lưu vào server gốc 11 2.3.2.4. Mối quan hệ giữa client và server proxy 2.4. Nghiên cứu về kỹ thuật cân bằng tải 2.4.1. Giới thiệu về cân bằng tải Trong mạng máy tính, cân bằng tải là một kỹ thuật để phân phối khối lượng công việc đồng đều giữa hai hoặc nhiều máy tính, kết nối mạng, CPU, ổ cứng, hoặc các nguồn lực khác, để có được sử dụng nguồn lực tối ưu, tối đa hóa thông lượng, giảm thiểu thời gian đáp ứng, và tránh tình trạng quá tải. Sử dụng nhiều thành phần với cân bằng tải, thay vì một thành phần duy nhất, có thể làm tăng khả năng làm việc. Các dịch vụ cân bằng tải thường được cung cấp bởi một chương trình chuyên dụng hoặc thiết bị phần cứng (như là một chuyển mạch đa tầng hoặc một máy chủ DNS). 2.4.2. Các phương pháp cân bằng tải 2.4.2.1. Luân chuyển vòng DNS 2.4.2.2. Cân bằng tải dựa trên phần cứng 2.4.3. Kết luận chương 12 CHƯƠNG 3 - ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CDN CHO DỊCH VỤ GTGT TRÊN MYTV CỦA VNPT 3.1. Khảo sát dịch vụ MyTV của VNPT 3.1.1. Giới thiệu về dịch vụ MyTV 3.1.1.1. Khái niệm IPTV “IPTV là các dịch vụ đa phương tiện như truyền hình/video/audio/văn bản/đồ họa/số liệu truyền tải trên các mạng dựa trên IP được kiểm soát nhằm cung cấp mức chất lượng dịch vụ, độ mãn nguyện, độ bảo mật và tin cậy theo yêu cầu”. IPTV có một số đặc điểm sau: - Hỗ trợ truyền hình tương tác - Không phụ thuộc thời gian - Tăng tính cá nhân - Yêu cầu về băng thông thấp - Khả năng truy nhập trên nhiều loại thiết bị 3.1.1.2. Kiến trúc hệ thống của dịch vụ MyTV Hình 1.2: Kiến trúc giải pháp IPTV 13 Trong kiến trúc tổng thể này, giải pháp IPTV của VNPT được chia làm 5 phần chính: - Hệ thống thu/phát (Headend) - Hệ thống phân phối nội dung CDN - Hệ thống Middleware - Hệ thống quản lý bản quyền số DRM - Thiết bị người dùng IPTV (STB): 3.1.2. Các dịch vụ cơ bản trên MyTV Dịch vụ cơ bản được hiểu là dịch vụ do đối tác ZTE cung cấp, các dịch vụ đã có ngay từ ban đầu bao gồm: - Dịch vụ truyền hình - Dịch vụ truyền hình theo yêu cầu - Dịch vụ ghi lại chương trình theo lịch phát song - Dịch vụ Pay-Per View (PPV): trả tiền theo giờ để xem một nội dung theo yêu cầu - Trò chơi - Âm nhạc - Karaoke 3.1.3. Các dịch vụ cơ bản trên MyTV Dịch vụ GTGT được hiểu là dịch vụ do công ty VASC phát triển thêm hoặc các đối tác của VASC cung cấp trên MyTV, bao gồm: - Dịch vụ tin tức - Dịch vụ KQXS - Dịch vụ sức khỏe làm đẹp - Dịch vụ Đấu giá ngược 3.2. Phân tích nhu cầu cần có giải pháp CDN cho các dịch vụ GTGT trên MyTV. 3.2.1. Phân tích hiện trạng của giải pháp CDN cho các dịch vụ cơ bản của MyTV 14 Hình 1.3: Mô hình giải pháp CDN của dịch vụ MyTV Hiện tại, hệ thống CDN của MyTV được cấu trúc như sau: — 1 nút Trung tâm (Center Node) đặt tại 30 – Phạm Hùng, Hà Nội — 5 nút vùng (Regional Node) đặt ở các tỉnh : Hà Nội, Hải Phòng, Đà Nẵng, Hồ Chí Minh, Cần Thơ — 64 nút biên (Egde Node): tương ứng với 64 VNPT tỉnh thành ¾ Mỗi nút bao gồm một hay nhiều các máy chủ quản lý và một vài máy chủ VOD. Các máy chủ VOD trong mỗi node có thể được lắp thêm để đáp ứng nhu cầu khi số lượng yêu cầu tăng lên. ¾ Các máy chủ VOD lưu trữ và đọc nội dung (bao gồm cả liveTV), gửi các luồng video đáp ứng yêu cầu của thuê bao. ¾ Các máy chủ trong cùng nhóm có thể chia sẻ bộ nhớ Mặc dù hệ thống CDN hiện tại bao hàm nhiều ưu điểm về phân tải, định tuyến, sao lưu. Tuy nhiên, vẫn còn chứa đựng nhiều hạn chế nhất định đặc biệt là tính mở của hệ thống. Hệ thống chỉ làm việc trên các máy chủ khi phải cài, cắm 15 theo chuẩn riêng của ZTE. Điều này rất khó để tích hợp với các đối tác cung cấp dịch vụ cho MyTV. 3.2.2. Lý do cần giải pháp CDN cho các dịch vụ GTGT Thứ nhất: Khi số lượng kết nối đến máy chủ ngoài quá lớn, các dịch GTGT lại chiếm dụng băng thông không nhỏ nên một máy chủ không thể đáp ứng được nhiều yêu cầu từ phía client cùng lúc. Điều này dẫn tới việc nhiều yêu cầu phải đợi cho nên thời gian đáp ứng yêu cầu cho NSD lâu hơn. Thứ hai: Hệ thống MyTV phủ sóng trên 64 tỉnh/thành, các thuê bao có khoảng cách rất xa nhau về mặt địa lý. Vì thế nếu nội dung chỉ quy tụ ở một máy chủ thì các thuê bao ở xa máy chủ sẽ có thời gian trễ lớn hơn, thậm chí luồng dữ liệu có thể không còn đầy đủ khi tới nhà thuê bao, điều này có thể dẫn tới các tình trạng như giật hình, nhòe hình, đen hình, …. Thứ ba: Tính sẵn sàng cao, với một hệ thống máy chủ liên kết và phân tải cho nhau, mạng phân phối nội dung luôn luôn đảm bảo cho hệ thống hoạt động một cách linh hoạt, khi một số node gặp sự cố, các node này có thể gửi yêu cầu đến các node khác trong mạng để cung cấp dịch vụ cho thuê bao. Thế nhưng, nếu dùng cơ chế máy chủ tập trung thì khi máy chủ gặp sự cố thì toàn hệ thống sẽ ngừng hoạt động. Thứ tư: Dễ nâng cấp, bình thường nếu dùng cơ chế máy chủ tập trung có thể sẽ không cung cấp được các nội dung độ nét cao (High definition) hoặc nếu cung cấp được thì có thể phải tăng băng thông cho mạng lên rất lớn. Tuy vậy, không phải lúc nào ta cũng có thể tăng băng thông mạng lên được. Vì thế CDN dường như là một giải pháp khả dụng hơn trong trường hợp này. Thứ năm: Việc sử dụng hệ thống CDN hiện tại cho các dịch vụ GTGT là rất khó khăn ở khâu quản lý nội dung bởi vì các nội dung được upload lên hệ thống CDN hiện tại cần phải nhập cả vào hệ thống quản lý nội dung bên dịch vụ GTGT. Điều này có thể dẫn đến việc không đồng bộ dữ liệu ở hai hệ thống. Mặt khác, công việc nhập mã nội dung để ánh xạ từ hệ thống CDN hiện tại sang hệ thống quản lý nội dung dịch vụ GTGT là rất mất thời gian và ẩn chứa nhiều sai sót 16 Thứ sáu: Như đã nói ở phần trên, hệ thống CDN hiện tại được cung cấp bởi đối tác ZTE, đối tác này bán sản phẩm trọn gói cho công ty VASC. Vì thế rất khó để customize được hệ thống theo các yêu cầu phát sinh vì không biết rõ mã nguồn và CSDL Thứ bảy: Hệ thống CDN hiện tại chỉ phục vụ cho các máy chủ được dựng sẵn bởi ZTE, trên các máy chủ này được thiết kế theo chuẩn riêng của ZTE vì vậy rất khó để sử dụng cho các dịch vụ do VASC tự phát triển hoặc đối tác của VASC muốn đưa dịch vụ vào MyTV. 3.3. Đề xuất giải pháp và phương án CDN cho các dịch vụ GTGT trên MyTV 3.3.1. Kiến trúc tổng quan Hình 1.4: Kiến trúc tổng quan CDN cho dịch vụ GTGT 17 — 1 nút Trung tâm : có nhiệm vụ backup và phân tải — 3 nút biên: tương ứng với 3 miền Bắc, Trung, Nam Điểm khác biệt với giải pháp CDN hiện tại: Thứ nhất: Cấu trúc về nút trong mạng phân phối nội dung là ít hơn so với hệ thống CDN hiện tại. Đối với hệ thống CDN hiện tại thì cấu trúc nút như sau: Nút trung tâm – Nút vùng – Nút biên. Trong trường hợp nút biên gặp vấn đề không cung cấp được nội dung thì yêu cầu sẽ được chuyển về nút vùng, sau đó mới được chuyển về nút trung tâm. Tuy nhiên, ở hệ thống CDN đề xuất thì cấu trúc nút chỉ có: Nút trung tâm – Nút biên, khi nút biên không thể cung cấp nội dung thì sẽ chuyển yêu cầu về nút trung tâm để xử lý. Theo thống kê hiện tại, đối với các dịch vụ GTGT thì số người truy cập thường ít hơn so với các dịch vụ cơ bản nên học viên đã đề xuất cấu trúc nút ít cấp, ít nút hơn. Đề xuất này phù hợp với yêu cầu của dịch vụ đề ra đồng thời giảm chi phí đầu tư cho hệ thống. Thứ hai: Về cách phân phối nội dung, đối với hệ thống CDN hiện tại, khi nội dung được upload lên, nội dung đó ngoài việc lưu ở nút trung tâm còn được chuyển đến các nút vùng ngay lập tức và khi có yêu cầu từ NSD thì nội dung đó sẽ được kéo về nút biên. Trong khi đó với giải pháp CDN đề xuất thì nội dung chỉ được lưu ở nút trung tâm và khi có yêu cầu thì sẽ được kéo về các nút biên. Với cấu trúc ít cấp, ít nút quá trình phân phối nội dung đến các nút biên sẽ nhanh hơn, Thứ ba: Trong mô hình tổng quát, khi các nút biên gặp sự cố thì sẽ định tuyến yêu cầu đến nút gần nút biên nhất. Tuy nhiên, trong hệ thống CDN đề xuất khi nút biên gặp sự cố thì yêu cầu sẽ được định tuyến về nút trung tâm nhằm mục đích đo lưu lượng quá tải ở các nút biên và đảm bảo tính sẵn có cho hệ thống. 3.3.2. Cơ chế định tuyến yêu cầu Trong mô hình tổ chức, hệ thống CDN đề xuất gồm có 3 nút biên và một nút trung tâm, 3 nút biên tương úng với 3 miền Bắc, miền Trung và miền Nam, các nút biên này có trách nhiệm cung cấp nội dung trực tiếp cho thuê bao còn nút trung tâm sử dụng chủ yêu để backup. Khi một thuê bao thuộc một tỉnh nào đó gửi yêu cầu, yêu cầu đó sẽ được gửi thẳng tới nút trung tâm, tại nút trung tâm sẽ diễn ra quá trình 18 kiểm định xem, STB của thuê bao này đang thuộc vùng, miền nào. Hệ thống kiểm tra bằng cách dựa trên IP của STB được cấp phát khi STB tham gia hòa mạng. Ở tại mỗi nút của hệ thống CDN đều có máy chủ web và máy chủ chứa nội dung. Vì thế khi, biết được STB của thuê bao đang thuộc miền nào hệ thống sẽ định tuyến yêu cầu của NSD đến nút gần với thuê bao đó nhất. Ví dụ như: nếu STB đó thuộc các tỉnh miền Nam thì khi STB gửi yêu cầu tới hệ thống, tại nút trung tâm sẽ chỉ định cho nút Miền Nam cung cấp nội dung cho khách hàng trong trường hợp nút Miền Nam có thể đáp ứng được yêu cầu của thuê bao. Trong trường hợp nút miền Nam không thể cung cấp nội dung cho thuê bao, hệ thống sẽ định tuyến yêu cầu của thuê bao về nút trung tâm. Nút trung tâm sẽ làm nhiệm vụ cung cấp nội dung cho khách hàng. Ch uy ển t iế py êu cầ u - Ch n uyể p tiế yêu cầu Hình 1.5: Mô hình định tuyến yêu cầu của hệ thống 3.3.3. Cơ chế sao lưu nội dung 19 Việc sao lưu nội dung tới các nút biên là việc làm cần biết trong mạng phân phối nội dung CDN. Tuy nhiên với hệ thống hiện tại thì cách sao lưu nội dung được thực hiện như sau: Với một nội dung bất kỳ khi được upload lên hệ thống sẽ được lưu ở nút CDN trung tâm. Lần đầu tiên khi thuê bao truy cập vào hệ thống, nội dung sẽ được tải từ nút trung tâm. Nếu số lượt truy cập nội dung đó lớn hơn một giới hạn nhất định (mặc định 50 lượt truy cập) nội dung đó sẽ được đẩy xuống nút biên. Khi nội dung đã được đẩy xuống nút biên, hệ thống sẽ ghi nhận lại kết quả thành công. Vì thế ở các lần tiếp theo khi thuê bao yêu cầu cung cấp nội dung thì hệ thống sẽ lấy nội dung ngay ở nút biên tương ứng không cần yêu cầu tới nút trung tâm. Nút biên Miền Bắc Tự g dun nội hối p ân g ph độn Upload nội dung Tự động phân phối nội dung Nút biên Miền Trung Nút trung tâm Tự đ ộng ph ân p hối nội du ng Nút biên Miền Nam Hình 1.6: Mô hình phân phối nội dung của hệ thống 3.3.4. Cơ chế phân tải Tại nút trung tâm, máy chủ ngoài việc có khả năng theo dõi tình trạng của máy chủ tại các nút biên còn có khả năng phán đoán xem nút nào đang ở tình trạng quá tải hoặc gần quá tải. Để làm được điều này, máy chủ ở nút trung tâm sẽ cần phải quản lý số kết nối của thuê bao đến máy chủ ở các nốt biên, mỗi máy chủ ở nút 20 biên sẽ được quy định một mức chịu tải nhất định, khi số lượt truy cập vượt quá giới hạn này yêu cầu của thuê bao sẽ được định tuyến về nút trung tâm để tránh nghẽn mạng. Như vậy trong quá trình hoạt động, nhiều thời điểm quá tải thì yêu cầu của thuê bao sẽ được chuyển về nút trung tâm xử lý. Hình 1.7: Mô hình chia tải của hệ thống 3.3.5. Phương án thử nghiệm giải pháp đã đề xuất 3.3.6. Đề xuất lộ trình triển khai 3.3.7. Kết luận chương