利用边缘缓存设备的内容分发网络系统及其业务实现方法

摘要

本发明实施例公开了一种利用边缘缓存设备的内容分发网络系统及其业务实现方法，其中，CDN系统包括一个以上cache设备，CDN运营系统和CDN连接器connector，CDN？connector上设置有S接口单元；cache设备上设置有C接口单元；S接口单元用于存储cache设备的节点能力信息并将该节点能力信息上报给CDN运营系统；C接口单元用于将CDN运营系统上传的内容存储到cache设备上，并建立内容与cache设备的IP地址之间的对应关系；以及接收CDN运营系统前转的内容访问请求，向用户传输其请求访问内容；CDN运营系统用于在接收到用户对某个内容的内容访问请求时，查询存储该内容的cache设备的IP地址，并将该内容访问请求前转到查询到的cache设备上。本发明实施例可以将网络运营商闲置的cache资源开放给CDN运营商。

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其是一种利用边缘缓(cache)存设备的 内容分发网络内容分发网络(CDN)系统及其业务实现方法。

背景技术

在网络运营商的核心机房中存在着大量的cache设备，这些cache 设备可能是点对点(P2P)cache、特定应用的缓存、透明cache、或者 某些应用的专用cache，这些cache设备位于中国电信的核心机房中， 属于最靠近用户侧的边缘设备。对于需要利用CDN、cache设备提升用 户体验的互联网业务运营商来说，这部分cache设备是最宝贵的资源。

可以通过如下两种方式统一使用这些cache资源。第一种方式是通 过构建CDN的方式，即构建一个网络运营商自己的CDN，将这些 cache设备统一管理，并开放给互联网业务运营商。第二种方式是直接 通过将这些cache资源开放给CDN运营商，通过对Cache资源的使用 率来和CDN运营商分成。其中，第一种方式已经提出了较多的实现技 术方案，但是由于CDN运营是一个需要经验和CDN开发经验的工 作，目前网络运营商几乎没有独立运营CDN成功的案例。而第二种方 式目前尚不存在相应的实现方案。

发明内容

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：提供一种利用边缘缓存 设备的内容分发网络系统及其业务实现方法，以将网络运营商闲置的 cache资源开放给CDN运营商，成为CDN系统的一部分。

本发明实施例提供的一种利用边缘缓存设备的内容分发网络系统， 包括网络运营商提供的一个以上cache设备和CDN运营系统，所述 CDN系统还包括CDN连接器connector，所述CDNconnector上设置 有设备管理S接口单元；所述cache设备上设置有内容管理C接口单 元；

所述S接口单元，用于存储网络运营商提供的cache设备的节点能 力信息并将存储的cache设备的节点能力信息上报给CDN运营系统， 所述cache设备的节点能力信息包括cache设备的IP地址、存储能力 和网络接入能力信息；

所述C接口单元，用于将所述CDN运营系统上传的内容存储到 cache设备上，并建立内容与存储该内容的cache设备的IP地址之间的 对应关系；以及接收所述CDN运营系统前转的内容访问请求，向用户 传输其请求访问内容；

所述CDN运营系统，用于在接收到用户对某个内容的内容访问请 求时，查询存储用户请求访问内容的cache设备的IP地址，并将该内 容访问请求前转到查询到的cache设备上。

在本发明上述系统的另一个实施例中，所述存储能力信息包括硬盘 容量、中央处理单元CPU型号和数量、以及内存型号和数量信息；所 述网络接入能力信息包括网络带宽信息；所述S接口单元具体通过向 CDN运营系统发送节点能力报告消息，将存储的cache设备的节点能 力信息上报给CDN运营系统。

在本发明上述系统的另一个实施例中，所述C接口单元将所述 CDN运营系统上传的内容存储到cache设备上时，具体接收所述CDN 运营系统发送的内容上传请求消息，所述内容上传请求消息中包括请求 上传内容的内容名称、请求上传内容的具体内容和过期时间信息；将所 述请求上传内容的内容名称、请求上传内容的具体内容和过期时间信息 存储在所述C接口单元所在的cache设备中。

在本发明上述系统的另一个实施例中，所述C接口单元还用于周期 性地将所在cache设备的资源使用情况发送给所述CDN运营系统；

所述CDN运营系统还用于在cache设备的IP地址之间的对应关系 中存储相应cache设备的资源使用情况。

在本发明上述系统的另一个实施例中，所述C接口单元具体通过资 源报告消息，周期性地将所在cache设备的资源使用情况发送给所述 CDN运营系统，所述资源报告消息包括cache设备的硬盘可用容量、 网络可用带宽、CPU负荷和内存可用容量信息。

在本发明上述系统的另一个实施例中，所述C接口单元还用于周期 性地将所在cache设备的流量使用情况发送给所述CDNconnector；

所述CDNconnector还用于存储所述cache设备的流量使用情况以 便网络运营商进行计费。

在本发明上述系统的另一个实施例中，所述C接口单元具体通过流 量报告消息，周期性地将所在cache设备的流量使用情况发送给所述 CDNconnector，所述流量报告消息包括内容超链接、源目的地址、访 问时间、持续时间和流量信息。

本发明实施例提供的一种利用边缘缓存设备的内容分发网络系统的 业务实现方法，所述CDN系统包括网络运营商提供的一个以上cache 设备和CDN运营系统，所述CDN系统还包括CDN连接器 connector，所述CDNconnector上设置有设备管理S接口单元；所述 cache设备上设置有内容管理C接口单元；所述方法包括：

CDNconnector通过S接口单元将存储的cache设备的节点能力信 息上报给CDN运营系统，所述cache设备的节点能力信息包括cache 设备的IP地址、存储能力和网络接入能力信息；

CDN运营系统根据所述cache设备的节点能力信息，通过C接口 单元向cache设备上传内容，并建立内容与存储该内容的cache设备的 IP地址之间的对应关系；

CDN运营系统在接收到用户对某个内容的内容访问请求时，查询 存储用户请求访问内容的cache设备的IP地址，并将该内容访问请求 前转到查询到的cache设备上，所述内容访问请求中共包括所述用户的 IP地址和请求访问的内容名称；

查询到的cache设备接收到内容访问请求时，通过C接口向用户传 输其请求访问的内容。

在本发明上述方法的另一个实施例中，还包括：预先在所述CDN connector登记需要接入CDN运营系统的cache设备的节点能力信息；

所述存储能力信息包括硬盘容量、中央处理单元CPU型号和数 量、以及内存型号和数量信息；所述网络接入能力信息包括网络带宽信 息；

所述CDNconnector通过S接口单元将存储的cache设备的节点能 力信息上报给CDN运营系统包括：

所述CDNconnector通过S接口单元，向CDN运营系统发送节点 能力报告消息，所述节点能力报告消息中包括所述节点能力信息。

在本发明上述方法的另一个实施例中，CDN运营系统通过C接口 单元向cache设备上传内容包括：

CDN运营系统向所述C接口单元发送内容上传请求消息，所述内 容上传请求消息中包括请求上传内容的内容名称、请求上传内容的具体 内容和过期时间信息；

所述C接口单元将所述请求上传内容的内容名称、请求上传内容的 具体内容和过期时间信息存储在所述C接口单元所在的cache设备中。

在本发明上述方法的另一个实施例中，还包括：

cache设备周期性地通过所述C接口单元将该cache设备的资源使 用情况发送给所述CDN运营系统；

所述CDN运营系统在cache设备的IP地址之间的对应关系中存储 相应cache设备的资源使用情况。

在本发明上述方法的另一个实施例中，所述cache设备周期性地通 过所述C接口单元将所在cache设备的资源使用情况发送给所述CDN 运营系统包括：

所述C接口单元将所述cache设备周期性生成的资源报告消息发送 给所述CDN运营系统，所述资源报告消息包括cache设备的硬盘可用 容量、网络可用带宽、CPU负荷和内存可用容量信息。

在本发明上述方法的另一个实施例中，还包括：

cache设备周期性地通过所述C接口单元将该cache设备的流量使 用情况发送给所述CDNconnector；

所述CDNconnector存储所述cache设备的流量使用情况以便网络 运营商进行计费。

在本发明上述方法的另一个实施例中，cache设备周期性地通过所 述C接口单元将该cache设备的流量使用情况发送给所述CDN connector包括：

所述C接口单元将所述cache设备周期性生成的流量报告消息发送 给所述CDNconnector，所述流量报告消息包括内容超链接、源目的地 址、访问时间、持续时间和流量信息。

基于本发明上述实施例提供的利用边缘缓存设备的内容分发网络系 统及其业务实现方法，网络运营商无需开发和运营CDN的经验就可以 提供CDN业务，只需要制定边缘Cache服务接口，建设全国统一的 CDNconnector即可将各处异构的Cache设备统一提供给CDN运营商 使用，实现了将网络运营商闲置的cache资源开放给CDN运营商，成 为CDN系统的一部分，充分应用了网络运营商闲置的Cache设备，借 助CDN运营商的运营经验来帮助网络运营商运营碎片化、异构边缘 Cache设备，进一步发掘了网络运营商的网络和资源优势，使得网络运 营商能够利用自己的管道优势进入CDN领域，提升管道智能和价值。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描 述。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同描述 一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其 中：

图1为本发明利用边缘cache设备的CDN系统一个实施例的结构 示意图。

图2为本发明利用边缘cache设备的CDN系统的业务实现方法一 个实施例的流程图。

图3为本发明方法实施例中CDNconnector通过S接口单元向 CDN运营系统上报cache设备的节点能力信息的一个信令图。

图4为本发明方法实施例中CDN运营系统通过C接口单元向 cache设备上传内容的一个信令图。

图5为本发明方法实施例中cache设备通过C接口单元向CDN运 营系统发送其资源使用情况的一个信令图。

图6为本发明方法实施例中cache设备通过C接口单元向CDN connector上报其流量使用情况发送给的一个信令图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意 到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对 布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸 并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不 作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细 讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一 部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示 例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不 同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此， 一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进 一步讨论。

图1为本发明利用边缘cache设备的CDN系统一个实施例的结构 示意图。如图1所示，该实施例的CDN系统包括网络运营商提供的一 个以上cache设备，CDN运营系统和CDN连接器(connector)。其 中，CDNconnector上设置有设备管理接口(以下简称：S接口)单 元，ache设备上设置有内容管理接口(以下简称：C接口)单元。其 中：

S接口单元用于存储网络运营商提供的cache设备的节点能力信息 并将存储的cache设备的节点能力信息上报给CDN运营系统，cache设 备的节点能力信息包括cache设备的IP地址、存储能力和网络接入能 力信息。该S接口单元的目的是将网络运营商有的边缘cache的存储能 力，带宽能力，位置等信息开放给CDN运营商，该S接口单元对于 CDN运营商来说相当于边缘cache设备的能力开放接口。

C接口单元用于将CDN运营系统上传的内容存储到cache设备 上，并建立内容与存储该内容的cache设备的IP地址之间的对应关 系；以及接收CDN运营系统前转的内容访问请求，向用户传输其请求 访问内容，例如视频、图片、文件等。其中，C接口向用户传输其请求 访问内容标准的Http接口功能，这部分接口功能已经在http等多种协 议中进行了标准化，本发明实施例中不做过多介绍。

具体地，C接口单元可以包括多个C接口模块，具体可以通过其中 的第一C接口模块将CDN运营系统上传的内容存储到cache设备上， 通过其中的第二C接口模块向用户传输其请求访问内容。

CDN运营系统用于在接收到用户对某个内容的内容访问请求时， 查询存储用户请求访问内容的cache设备的IP地址，并将该内容访问 请求前转到查询到的cache设备上。

在本发明利用边缘cache设备的CDN系统实施例的一个具体示例 中，S接口单元具体可以通过向CDN运营系统发送节点能力报告消 息，将存储的cache设备的节点能力信息上报给CDN运营系统。其中 的存储能力信息可以包括硬盘容量、中央处理单元(CPU)型号和数 量、以及内存型号和数量信息，其中的网络接入能力信息可以包括网络 带宽信息。

在本发明利用边缘cache设备的CDN系统实施例的另一个具体示 例中，C接口单元将CDN运营系统上传的内容存储到cache设备上 时，具体可以接收CDN运营系统发送的内容上传请求消息，该内容上 传请求消息中包括请求上传内容的内容名称、请求上传内容的具体内容 和过期时间信息；以及将请求上传内容的内容名称、请求上传内容的具 体内容和过期时间信息存储在C接口单元所在的cache设备中。

在本发明利用边缘cache设备的CDN系统另一个实施例中，C接 口单元还可用于周期性地将所在cache设备的资源使用情况发送给 CDN运营系统，其中的周期可以设置10分钟或者其它任意时长。相应 地，CDN运营系统还可用于在cache设备的IP地址之间的对应关系中 存储相应cache设备的资源使用情况，以便后续根据cache设备的资源 使用情况确定处理用户的内容访问请求的cache设备。具体地，C接口 单元可以通过其中的第三C接口模块将所在cache设备的资源使用情况 发送给CDN运营系统。

示例性地，C接口单元具体可以通过资源报告消息，周期性地将所 在cache设备的资源使用情况发送给CDN运营系统，该资源报告消息 包括cache设备的硬盘可用容量、网络可用带宽、CPU负荷和内存可用 容量信息。

在本发明利用边缘cache设备的CDN系统另一个实施例中，C接 口单元还可以用于周期性地将所在cache设备的流量使用情况发送给 CDNconnector，该周期可以是每天、每周或其它任意时长。相应地， CDNconnector还可用于存储cache设备的流量使用情况以便网络运营 商进行计费和最终结算。具体地，C接口单元可以通过其中的第四C接 口模块将所在cache设备的流量使用情况发送给CDNconnector。

示例性地，C接口单元具体可以通过流量报告消息，周期性地将所 在cache设备的流量使用情况发送给CDNconnector，该流量报告消息 包括内容超链接、源目的地址、访问时间、持续时间和流量信息。

本发明上述利用边缘cache设备的CDN系统实施例中的C接口单 元只关注最基本边缘cache节点的功能实现，对于传统CDN的控制调 度系统完全不涉及，对于边缘cache设备来说是最轻量化的设计。基于 本发明上述利用边缘cache设备的CDN系统实施例，在对Cache设备 做轻量级的改造配置C接口单元和S接口单元后，现有CDN系统只需 要做简单适配，Cache设备即可直接被现有CDN系统所使用，成为 CDN系统的一部分，同时网络运营商还可以监控所有的CDN请求和流 量，在不依赖CDN运营商的情况下，就可以和CDN运营商进行对账 和结算分成等工作。

例如，在某运营商内部有曾经做其他业务系统的cache设备，分散 在各个本地网的核心机房中，在不同省份还采用了不同的设备提供商， 有采用通用服务器架构的也有使用现场可编程门阵列(Field ProgrammableGataArray，FPGA)开发的专用系统，中国电信要想 将这些cache设备统一的开放出去，可以安排各cache设备的提供厂家 提供本发明上述实施例的C接口单元，在各cache设备提供该C接口 单元后，这些cache设备就可以作为CDN的业务呈现点 (PointOfPresence，PoP)节点提供CDN服务了；在网络运营商内部 部署一套CDNconnector，用于和CDN运营商的CDN运营系统对接； 随后的CDN业务方面的运营工作，主要由CDN运营商负责，网络运 营商只负责Cache设备的设备维护以及相关网络设备的维护，并对其上 的网络流量进行监控作为将来计费结算使用。

图2为本发明利用边缘cache设备的CDN系统的业务实现方法一 个实施例的流程图。该实施例的业务实现方法具体可以基于图1所示任 一实施例的CDN系统实现，该CDN系统包括网络运营商提供的一个 以上cache设备，CDN运营系统和CDNconnector，该CDNconnector 上设置有S接口单元，cache设备上设置有C接口单元。可以预先在 CDNconnector登记需要接入CDN运营系统的cache设备的节点能力 信息。如图2所示，该实施例的业务实现方法包括：

110，CDNconnector通过S接口单元将存储的cache设备的节点能 力信息上报给CDN运营系统，该cache设备的节点能力信息包括cache 设备的IP地址、存储能力和网络接入能力信息。

具体地，存储能力信息可以包括硬盘容量、CPU型号和数量、以 及内存型号和数量信息，网络接入能力信息可以包括网络带宽信息。

120，CDN运营系统根据cache设备的节点能力信息，通过C接口 单元向cache设备上传内容，并建立内容与存储该内容的cache设备的 IP地址之间的对应关系。

130，CDN运营系统在接收到用户对某个内容的内容访问请求时， 查询存储用户请求访问内容的cache设备的IP地址，并将该内容访问 请求前转到查询到的cache设备上，该内容访问请求中共包括用户的IP 地址和请求访问的内容名称。

140，查询到的cache设备接收到内容访问请求时，根据内容访问 请求中用户的IP地址和请求访问的内容名称，通过C接口向用户传输 其请求访问的内容。

图3为本发明方法实施例中CDNconnector通过S接口单元向 CDN运营系统上报cache设备的节点能力信息的一个示例性信令图。 如图3所示，其包括：

210，CDNconnector通过S接口单元，向CDN运营系统发送节点 能力报告(CacheCapaReport)消息，该节点能力报告消息中包括S接 口单元所在cache设备的节点能力信息，CacheCapaReport消息中的参 数包含：harddisk_volume(硬盘容量)，netflow_volume(网络带宽)， CPU_info(CPU型号和数量)，memory_info(内存型号和数量)，IPs (IP地址)。

220，CDN运营系统正确接收该CacheCapaReport消息后，通过S 接口单元向CDNconnector返回节点能力报告确认 (CacheCapaReportAck)消息。

图4为本发明方法实施例中CDN运营系统通过C接口单元向 cache设备上传内容的一个示例性信令图。如图4所示，其包括：

310，CDN运营系统向C接口单元发送内容上传请求 (ContentUploadRequest)消息，该contentUploadRequest消息中的参 数包括：contentName(内容名)，content(具体的内容)，expiration (过期时间)。

320，C接口单元将请求上传内容的内容名称、请求上传内容的具 体内容和过期时间信息存储在C接口单元所在的cache设备中，并向 CDN运营系统返回内容上传确认(ContentUploadAck)消息。

在本发明利用边缘cache设备的CDN系统的业务实现方法另一个 实施例中，还可以包括：cache设备周期性地通过C接口单元将该 cache设备的资源使用情况发送给CDN运营系统；CDN运营系统在 cache设备的IP地址之间的对应关系中存储相应cache设备的资源使用 情况。

图5为本发明方法实施例中cache设备通过C接口单元向CDN运 营系统发送其资源使用情况的一个示例性信令图。如图5所示，其包 括：

410，C接口单元将所在cache设备周期性生成的资源报告 (ResourceReport)消息发送给CDN运营系统，该ResourceReport消 息中的参数包括：harddisk_available(硬盘可用容量)， netflow_available(网络可用带宽)，CPU_load(CPU负荷)， memory_abailable(内存可用容量)。

420，CDN运营系统正确接收该ResourceReport消息后，通过C 接口单元向cache设备返回资源报告确认(ResourceReportAck)消 息。

在本发明利用边缘cache设备的CDN系统的业务实现方法另一个 实施例中，还可以包括：cache设备周期性地通过C接口单元将该 cache设备的流量使用情况发送给CDNconnector；CDNconnector存 储cache设备的流量使用情况以便网络运营商进行计费。

图6为本发明方法实施例中cache设备通过C接口单元向CDN connector上报其流量使用情况发送给的一个示例性信令图。如图6所 示，其包括：

510，C接口单元将所在cache设备周期性生成的流量报告 (FlowStatReport)消息发送给CDNconnector，该FlowStatReport消 息中的参数包括：URL(内容超链接)，oriIP(源目的地址)， accessTime(访问时间)，lastTime(持续时间)，flowVolume(流量)。

520，CDNconnector正确接收该FlowStatReport消息后，通过C 接口单元向cache设备返回流量报告确认(FlowStatReport)消息。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分 步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计 算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的 步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可 以存储程序代码的介质。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说 明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分 相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应， 所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

可能以许多方式来实现本发明的方法、系统。例如，可通过软件、 硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系 统。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法 的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外， 在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些 程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还 覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

基于本发明实施例，网络运营商无需开发和运营CDN的经验就可 以提供CDN业务，只需要制定边缘Cache服务接口，建设全国统一的 CDNconnector即可将各处异构的Cache设备统一提供给CDN运营商 使用，实现了将网络运营商闲置的cache资源开放给CDN运营商，成 为CDN系统的一部分，充分应用了网络运营商闲置的Cache设备，借 助CDN运营商的运营经验来帮助网络运营商运营碎片化、异构边缘 Cache设备，进一步发掘了网络运营商的网络和资源优势，使得网络运 营商能够利用自己的管道优势进入CDN领域，提升管道智能和价值。 基于本发明实施例，网络运营商只需要提供自己最有优势的边缘cache 设备，随后的CDN运营过程中也只需要网络运营商提供最擅长的计费 结算、网络监控维护等工作。充分发挥了网络运营商的网络设备等资源 优势，还能回避网络运营商在提供CDN类服务时CDN软件复杂的维 护工作。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的 或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技 术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理 和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适 于特定用途的带有各种修改的各种实施例。