CDN (内容分发网）的未来发展趋势

在便于以后对CDN的学习，我在这里翻译了一篇论文，原文地址是　>> 点击 <<。

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CDN (内容分发网）的未来发展趋势

Ongoing Trends and Future Directions in CDNs 

 

本文通过为CDN社区提供一个研究的路线图，阐述了内容分发网（CDNs）的发展趋势和未来研究方向。

Internet作为一个普遍用于共享，管理和传送内容和服务的媒介，其不断发展的特性导致了CDNs的诞生。过去的十年中，无论是学术界还是商业的开发商，相当多的研究都集中于这个领域。不容质疑，它被认为是将在下一个二十年中对科学和社会的质量最能发挥影响的新涌现出来的技术之一。对这项技术的趋势和未来在这个领域的方向的前瞻将有助于研究人员和实践者在这个领域的定位。在本文中，我们通过指出可能在这个领域驱动创新的潜在的研究方向和技术，为CDN社区展示了一个全面的研究路线图^[1]。

如上图所示，简单看一下CDN的演变过程。它展示了演变前(pre-evolution)的阶段到当代CDNs的平滑迁移，从图中可以明显看到演变前的阶段见证了在缓存技术提升的情况下改进的服务器的部署。在CDNs引入之后，在Internet上传送宽带内容，流媒体，音频和相关的数据的市场有了很大的提升，因此最初的几种技术已经被更好的取代。尽管第一代的CDNs大多集中于静态或动态的Web文档，在下一代中，焦点已经被转移到视频点播，新闻点播, 以及拥有大量用户交互的音频和视频流上来。一些研究及少数的商业项目在第二代中已经展示了移动动态CDNs的出现。由当前的技术趋势，预计第三代将以基于社区的CDNs为中心，它主要由普通人或端用户来驱动。

对于未来的趋势，CDN社区预计将通过一些革新以进行趋势的转移，在这种背景下，可以列出一个列表展示未来几年中可能的在技术上的演变。

• 近期的创新：随着“云计算”概念的引入，CDN社区经历了商业计算和存储分发系统方面的成长，如Nirvanix^[3]，Amazon S3^[4]以及Amazon EC2^[5]。它们的分发服务的目标不仅限于Web应用，也包含存储，原始计算（raw computing），或是访问任意其它特定的服务。此外，研究人员近期已经提出了P4P^[11]，可以与网络提供商通讯的P2P入口(Portal)，用于协作内容分发的新的业务工程模型^[12]。这些近期的在网络管理和控制上革新提出了基本的问题，即在生产和发布内容的提供商和资源提供者之间，促进了对它们系统化的理解和可行性的实现。在将来，潜在的研究将集中于识别必要的应用需求，提高可伸缩性，系统健壮性，可用性以及访问性能，低成本，数据持久化，以及对安全和隐私的支持。
• 可伸缩的内容分发：最近几年，业界的成果如Akamai 提供的EdgSuit内容发布(content distribution)，IBM WebSphere 的边缘服务（edge service）^[7]，已经可以提供基于习惯（usage-base）的（动态）内容分发。然而，这些方案的有效性仍然高度依赖于应用的访问模式。特别地，在后端(back-end layer)产生瓶颈的风险，仍是阻碍其可伸缩性和动态web内容分发的主要问题之一。此外，Web2.0的内容个人化迁移（动态且不可缓存），敏感的个人用户情景信息，以及流动的用户的Web2.0 聚集(convergence)的特性会干扰内容分发服务，因为用户将在边缘节点之间迁移。因此，主动应对这种变化可以从CDN提供商和研究人员对动态Web内容分发的研究解决方案中得到预见。
• 任播（anycasting）的可用性：尽管在CDN演变的早期阶段，IP 任播并不被认为是一种可以在CDNs中进行请求转发的切实可行的方法。这是由于在IP 任播机制中，缺乏对负载的感知，以及在IP任播机制上因Internet路由变化会产生不必要的副作用。然而，路由控制机制和外部智能(external intelligence)的出现，允许动态路由选择^[8]和基于任播的测量工作^[9]，为基于IP任播来实现CDN的转发带来了曙光。最近，可负载感知的IP 任播CDN架构^[7]已经被设计出来，它展示了用IP 任播来减轻最近路由（proximal routing）的适应性和用法。这些发现将唤起CDN社区对该领域的研究兴趣，并在真实的CDN开发中实现，从中获得一些可操作的经验。
• 对等CDN(Peering of CDN)：当前在内容网络和内容联网能力的趋势导致了对CDNs之间互联的兴趣^[10]。CDNs之间的合作将减少设备成本，并给用户提供高质量的服务。尽管这看起来很有吸引力，但无论在技术还是非技术层次（如：商业和合法性上），仍面临着很多挑战，这些都可能将阻碍它的快速发展。例如：必要的通用交互协议，CDN的一些在市场中比竞争对手更能获得优势的专利特性，以及复杂的法律问题（如：违禁内容和版权内容），将阻止对等CDN使用于商业场合。这些挑战必须消除以推动对等CDN的发展。未来的研究预计将重点集中于合作，包括短期的任意CDN间操作来处理flash crowds问题，或在长期的对等合作中探索一些特定业务的分发。特别地，一个专门的或计划中的对等CDNs间需要进行基本研究，以定位测量和传播负载信息的核心问题，进行请求分配和重定向，使地理上以Internet规模分布的参与的CDN提供商之间，能进行内容复制和适当的调整^[8]。
• 市场机制的运用：经济模型能利用CDN市场的活力，通过市场行为让这个体系更易于管理，这种市场趋势可以在商业领域由面向服务的架构(SOA)来驱动。此外，在满足终端用户对服务质量（QoS）的要求的效用函数（utility function）的影响下，新的健壮的及具有可伸缩性的复制，资源共享，负载均衡技术将走进视野。最近的研究^{[4] [5] [6]} 通过应用了数学原理的plying model，博弈论和商业实践来反映当前CDN市场的动态价格已经证明了这一观点。

 

除了上述列出未来的研究方向外，我们可以预见，综合运用新出现的和已有的成熟技术，如：agent，P2P，网格，数据挖掘等，可以提高未来CDN架构的效率。我们还认为CDN可能的转变方向，如：CDN internetworking，adaptive CDNs ，mobile CDNs ，对于所有的情况，基于社区的CDNs将形成和演进。最后，近期CDN产业中由于收购或合并产生的联合，可能导致在设计，架构和CDNs的开发上产生新的问题。我们希望从这篇文章开始，通过分析当前和未来在CDN领域的研究方向，能使读者对这个领域的关键概念有更好的理解和诠释。

 

译者：leeing

参考文献 

[1]           Buyya, R., Pathan, M., and Vakali, A. (Eds.) Content Delivery Networks. Springer-Verlag, Germany, 2008.

[2]           Aioffi, W. M., Mateus, G. R., Almeida, J. M., and Loureiro, A. A. F. Dynamic content distribution for mobile enterprise networks. IEEE Journal on Selected Areas on Communication, 23(10), 2005.

[3]           Presti, E., Chrysanthis, P. K. Caching and replication in mobile data management. IEEE Data Engineering Bulletin, 30(3), pp. 13-20, 2007.

[4]           Christin, N. and Chuang, J. A cost-based analysis of overlay routing geometries. In Proc. of 24^th Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communication Societies (INFOCOM’05), 4, pp. 2566-2577, 2005.

[5]           Hosanagar, K., Krishnan, R., and Chuang, J. Pricing and service adoption of content delivery networks. In Proc. of the Hawaii International Conference on Systems and Sciences, Hawaii, Jan. 2004.

[6]           Kaya, C., Dogan, K., and Mookerjee, V. An economic and operational analysis of the market of content distribution services. In Proc. of the International Conference on Information Systems, 2003.

[7]           Alzoubi, H. A., Lee, S., Rabinovich, M., Spatscheck, O., and Van der Merwe, J. E. Anycast CDNs revisited. In Proc. of the 17^th International Conference on World Wide Web, ACM Press New York, NY, USA, pp. 277-286, Apr. 2008.

[8]           Van der Merwe, J. E. et al. Dynamic connectivity management with an intelligent route service control point. In Proc. of ACM SIGCOMM INM, 2006.

[9]           Ballani, H., Francis, P., and Ratnasamy, S. A measurement-based deployment proposal for IP anycast. In Proc. of ACM IMC, 2006.

[10]        Pathan, M., Broberg, J., Bubendorfer, K., Kim, K. H., and Buyya, R. An architecture for virtual organization (VO)-based effective peering of content delivery networks. UPGRADE-CN’07, In Proc. of the 16^th IEEE International Symposium on High Performance Distributed Computing, California, USA, Jun. 2007.

[11]        Xie, H., Yang, Y. R., Krishnamurthy, A., Liu, Y., and Silberschatz, A. P4P: Provider portal for (P2P) applications. In Proc. of SIGCOMM, Aug. 2008.

[12]        Jiang, W., Shen. R. Z., Rexford, J., and Chiang, M. Cooperative content distribution and traffic engineering. In Proc. of NetEcon’08, Aug. 2008.

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[1] More details can be found in a recent book, entitled, Content Delivery Networks, published by Springer-Verlag, Germany. Please check the book Website: www.gridbus.org/cdn/book

 

[2] Ortiva Wireless is an example of commercial mobile CDN provider. Please check: http://www.ortivawireless.com/

[3] Nirvanix, Inc., http://www.nirvanix.com

[4] Amazon Simple Storage Service, http://aws.amazon.com/s3

[5] Amazon Elastic Compute Cloud, http://aws.amazon.com/ec2

[6] Akamai Technologies, Inc., www.akamai.com

[7] IBM WebSphere Application Server, http://www-306.ibm.com/software/webservers/appserv/was/

[8] For more information about the research efforts on peering CDNs, please visit: www.gridbus.org/cdn.

[9] In this context, researchers in the GRIDS Laboratory of the University of Melbourne, Australia are actively engaged in the development of next generation user-level CDNs, under the flagship project GRIDBUS. Please check: www.gridbus.org

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