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iXCache互联网视频业务交付方案

iXCache互联网视频业务交付方案

 

一. 互联网视频业务发展态势

近年来,随着互联网的发展,互联网用户、应用的种类和带宽都呈几何式的增进,尤其互联网视频技术的应用对社会和人们产生了巨大的影响,据统计,互联网流量当中60%为视频流量。特别是智能移动终端、带宽容量的扩充已促使大多用户上网行为的改变,使用户之前习惯于“先下载后观看”的上网模式改变为“即时体验”来获取视频等多媒体需求;围绕智能移动终端,大量互联网公司推出“移动APP”,催生大量OTT业务,大有取代IPTV业务之势,如今,视频业务已从以往的渠道平台之争转变为今天的内容之争,用户在选择视频网站的时候考虑关键要素是画面要清晰、精致,无卡顿,高清流畅的视频体验感使用户一旦接触欲罢不能,而高清视频的重之至重在于宽带网络的承载能力上,这将为宽带运营商带来一系列挑战。

下表为视频业务KQI和网络KQI之间的关系:

业务类型

IPTV

OTT

应用层协议

RTP

HLS

传输层协议

UDP

TCP

用户体验KQI

花屏

频道切换

首次加载

卡顿

影响因素

丢包

宽带

IPTV平台

带宽

STB、OTT平台

带宽

时延

从中可以发现,带宽是视频业务应用的基础,丢包、时延是影响体验的关键因素。

 

二. 宽带运营商如何加强OTT高清视频业务

目前,各类第三方视频业务提供商都推出了高清在线视频点播的服务,并且朝着超清、超高清、4K等超高分辨率发展,高清视频对网络宽带要求俨然非常高,面对大量在线视频流量,尤其是超高清视频,相同视频数据对带宽的重复使用和其他耗用带宽资源比较严重的在线应用,虽然近来CDN网络提供了越来越低的资费,但是高清对于带宽的苛刻和其快速的增长还是经常造成网络拥塞和服务超载,导致客户访问延迟增大,服务质量问题日益显现出来,对于运营商来说出现的是一个无休止的带宽扩容,扩容无效、KQI降低、导致用户流失的局面。

互联网视频点播的重复性和对带宽高质量的需求压力促使了缓存Cache技术的发展和应用,视频Cache被公认是减轻带宽压力、降低网络拥堵、提升用户体验的有效途径之一。

本地缓存Cache的加速原理:

根据二八原则统计,Internet上超过80%的用户重复访问20%的信息资源,因此为达到提高响应速度、节约带宽资费的目的,利用网络共享机制,将重复的数据由本地缓存服务器直接发送给用户,即“一次取来,多次使用”,将网络中大量重复数据的交换最小化,提高网络效率并提高对用户服务的质量。

 

三. iXCache互联网视频业务加速解决方案

iXCache互联网内容加速系统是北京派网软件有限公司基于自研的PanaOS操作系统平台上研发出来的缓存系统,配合智能应用网关Panabit,不仅可以对所有的网络流量进行实时分析和管理,而且能够对Web视频流媒体等应用、APP软件更新、系统补丁等不存在的内容进行有选择性的智能存储,对于已经存在于iXCache的内容请求,则通过快速查询命中,把用户的内容请求重定向到iXCache系统,达到使用本地iXCache系统代替远程服务器为本地用户提供服务的目的,减少大量重复内容对出口带宽的依赖。使用户观看高清视频时能够得到淋漓尽致的体验。

1.  iXCache系统的工作原理

 

终端用户请求访问在线的域外资源;Panabit对经过的流量进行DPI过滤分析;Panabit将满足条件的请求报文发送给iXCache系统;iXCache系统对收到的请求数据报文进行查询索引;如果没有该数据则在其下载接口对该资源进行高速采集,并存储在本地存储当中;如果可以索引到该请求数据,iXCache则通过重定向和劫持等技术将终端用户的重复请求重定向至该资源在本地存储的路径中,直接实现域外资源域内提供的效果。

 

2.  iXCache互联网视频业务加速系统的特点

2.1  部署方式灵活多样

在部署方式上iXCache具有两种部署方式:一类是和第三方带有数据镜像功能的交换设备配合使用,交换机将用户请求的数据镜像给iXCache;一类是同自身的智能应用网关Panabit做联动配合,Panabit将过滤后的请求发送给iXCache,然后iXCache在做进一步的缓存加速处理。这里推荐使用第二种方案,使用第二种方案可以实现下发用户数据IP的限速以及对于PPPOE线路报文封装类型的及时处理响应(PPPOE报文经过Panabit处理直接交付给缓存,相比第三方减少了PPPOE报文的封装和解封装的动作)。

2.2  创新的热点优化机制

缓存是否能够发挥应有的价值最重要的因素是能够确定识别热点资源,热点和命中率息息相关,热点的误识别既浪费本地存储资源又浪费网络的出口带宽,使命中率无法提高,当命中率和下载比例失衡时则容易造成网络的响应延时和拥堵,iXCache使用独有的算法,能够准确的分析计算出某一时间段内大量用户所关注的热点资源,对热点资源进行本地缓存并根据磁盘的使用情况智能分析,将非热点资源清除以此提高命中率。

2.3  高性能与命中率

衡量一个缓存服务价值的优劣通常是由缓存三要素来决定的:即吞吐(Throughput)、命中(Hit Ratio)以及并发、新建连接数(Connection Number),三个要素相互影响,共同决定着缓存的最终交付能力。iXCache基于自研的PanaOS平台开发首先保证了处理会话连接的能力,根据创新的热点优化机制来保证高命中率,以此实现单台机器吞吐超过2Gbps的出口带宽节约。

   下图为iXCache输出效果:

 

2.4  支持分布式部署

    随着业务的拓展,单台存储设备已无法存储更多的内容,输出命中效果会受到存储瓶颈的制约,iXCache对于分布式部署模式的支持有效解决了这一问题,可支持根据源IP、目的IP、VLAN、文件类型等条件进行多方位的分布式环境部署,不仅有效解决了单点式存储服务器的瓶颈问题,而且还提高了系统的可靠性、可用性和扩展性。

2.5  缓存资源种类丰富

iXCache所支持的各类资源构成一颗缓存资源树,采用树枝分叉的特点来区分各类应用,每一个树枝即为一类应用,每一个枝上的树叶即为其一种应用。目前应用类型已支持八大类:Web视频、移动视频、应用商店、软件下载、游戏补丁、Web音乐、移动音乐、其它资源,使用户能够按照根据类别应用选择存储,真正满足了用户缓存按类所取的特点。

3.  iXCache的部署方式

iXCache目前支持无Panabit牵引环境和有Panabit牵引的两种部署环境。无Panabit环境下仅支持通过交换机做镜像的集中部署,适用网络流量小的情况下,有Panabit的环境下可支持集中式和分布式两种模式,适用于网络流量大以及对网络功能需求比较多的情况下使用。

3.1  iXCache系统非Panabit环境下集中式部署图:

 

3.2  iXCache系统Panabit环境下分布式部署图:

 

 

四. iXCache解决方案的价值体现

iXCache系统将海量互联网资源缓存到运营商区域内,实现了流量内容的本地化,通过部署iXCache互联网内容加速系统主要为用户带来如下几方面的价值:

1. 降低带宽成本

降低网络出口流量,降低带宽成本,对于一级运营商减少因互联网出口带宽的差异化产生额外的对冲租赁费用,对于二三级运营商、高校、企业用户降低因网络带宽不够而面临扩容所投入的扩容费用。

2. 降低客户访问延迟,提升用户的体验度

对于本地的缓存资源,用户可以直接使用本地网络,从iXCache中获取,而不是从远程服务器获取,从而节省大量出口带宽,减少传输延迟,减少缓存响应,通过节省带宽资源使运营商网络的出口能够更好的为其它应用服务,提升用户的体验度。

3. 实现智能管道,增加利润来源

iXCache互联网内容加速系统将大量重复的视频访问流量引入本地网络中,降低带宽扩容压力、降低运营成本的同时能够引入扩展业务模块Panabit,可额外提供DPI流量分析、流量控制、共享检测、互联网日志数据分析等丰富的智能拓展业务,能够帮助运营商由管道服务商向内容提供商、大数据挖掘的参与者所转变,提升运营商的收益,开创智能管道运营的新模式。