用于在内容分发网络中实现分布式内容缓存的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本文所公开的主题总体上设及数据分发，并且更具体地，设及从一个或多个内容 提供商到多个终端用户的数字内容分发。
【背景技术】
[0002] 内容分发网络（CDN)是用于向网络中的终端用户分发数字内容的系统。CDN经常 由内容提供商所使用W将他们的内容分发给公众。内容提供商可W维护他们自己的CDN或 者他们可W向独立的CDN运营商进行支付来分发他们的内容。通常，CDN会同意W-定的 服务质量怕〇巧向用户分发内容。CDN典型地会操作一个或多个数据中屯、来支持内容分发。 众所周知的是，数据中屯、是大型设施，其典型地安置有设及存储和向用户分发数字内容的 计算机硬件（例如，服务器、路由器、磁盘驱动器等）的大型阵列。CDN可W拥有（多个）数 据中屯、或者其可W承包一个或多个独立数据中屯、签订合同W便于内容分发。
[0003] 将会意识到的是，CDN可能非常昂贵并且操作复杂。另外，随着不断增长的对数字 内容的需求，CDN正在被要求维护或支持更大的或更多数量的数据中屯、W满足需求并且满 足其服务质量义务。需要可W用来降低与数字内容分发相关联的成本和硬件要求的技术、 系统和设备。
【发明内容】
[0004] 在本文所描述的各种实施例中，提供了使用分布式内容缓存值CC)来提高内容分 发系统仰脚的性能和设计的技术和系统。本文中描述的特征中的一些可W被用于例如提 高CDN的操作效率并且降低实现运样的系统的成本。在一些实施例中，提供了用于在CDN中 优化DCC性能的优化技术。在一些实现方式中，还提供了在CDN中存储内容W允许例如跨 网络中的不同网关或边缘设备对文件进行无缝分发的网络编码技术（或其他编码技术）。 网络编码的使用可W允许与单独文件分割相关联的一些问题得W避免，因此允许文件在网 络上被无缝地分发，而不必关屯、给定文件的不同部分的具体位置。 阳0化]根据本文所描述的概念、系统、电路和技术的一个方面，提供了一种用在向多个用 户分发内容的内容分发网络（CDN)中的机器实现的方法。所述CDN使用管理内容分发服务 的中央服务器W及位于用户位置附近的多个网关设备，所述网关设备具有数据存储能力W 用于缓存将由CDN分发的内容中的至少一些。更具体地，所述方法包括：收集描述CDN的信 息；集合与用户内容需求相对应的CDN操作的统计；通过使与内容分发相关联的成本函数 最小化来确定将被存储在多个网关设备处的内容，其中，所述成本函数说明与从服务器进 行的内容分发相关联的成本和与从所述网关设备进行的内容分发相关联的成本，其中，确 定内容包括使用所收集的信息和所集合的统计；W及根据对将被存储的内容进行确定的结 果来将内容发送到所述多个网关设备W使内容在所述多个网关设备上被缓存。
[0006] 在一个实施例中，在中央服务器处执行收集、集合、确定和发送。
[0007] 在一个实施例中，所述方法还包括不断地重复收集、集合、确定和发送，来W高效 的方式操作所述CDN。
[0008] 在一个实施例中，所述成本函数包括说明服务器的分发延迟的项。
[0009] 在一个实施例中，所述成本函数包括对服务器的负载方差（variance)的约束。
[0010] 在一个实施例中，确定将被存储在所述多个网关设备处的内容包括使用W下 优化过程中的至少一个来使所述成本函数最小化：通用近端梯度方案（GeneralProxy GradientScheme)、内点法（interiorpointmethod)W及诸如GUROBI和CVX之类的数值 求解器。
[0011] 在一个实施例中，将内容发送到所述多个网关设备W使内容在所述多个网关设备 上被缓存包括经由互联网发送所述内容。
[0012] 在一个实施例中，与所述CDN相关联的所述多个网关设备通过共同的互联网服务 提供商（IS巧与互联网进行通信，其中，所述中央服务器连接到所述互联网。
[0013] 在一个实施例中，将内容发送到所述多个网关设备包括使得所述内容中的至少一 些从不位于中央服务器位置的一个或多个数据中屯、被发送到所述网关设备。
[0014] 在一个实施例中，将内容发送到所述多个网关设备W使内容在所述多个网关设备 上被缓存包括将网络编码的文件区段发送到网关设备。
[0015] 根据本文所描述的概念、系统、电路W及技术的的另一个方面，为多个用户提供内 容分发服务的内容分发网络（CDN)包括：管理CDN的内容分发服务的内容分发服务器。在 一个示例性实施例中，所述内容分发服务器被配置为开发用于CDN的缓存方案，W用于在 部署于用户位置处或用户位置附近的多个网关设备处缓存所选择的内容。在一些实施例 中，所述缓存方案可W提高向用户分发内容的效率。在一些实施例中，所述内容分发服务器 被配置为通过使与内容分发相关联的成本函数最小化来开发所述缓存方案，所述成本函数 考虑到与从所述网关设备进行的内容分发相关联的成本和与从所述CDN的一个或多个其 他内容存储位置进行的内容分发相关联的成本二者。
[0016] 在一个实施例中，部署在用户位置处或用户位置附近的多个网关设备处于所述 CDN控制之下。
[0017] 还描述了可W用在CDN或其他网络中的管理内容分发服务的内容分发服务器。在 一个示例性实施例中，内容分发服务器被配置为开发用于CDN或其他网络的缓存方案，W 用于在部署于用户位置处或用户位置附近的多个网关设备处缓存所选择的内容。在一些 实施例中，所述缓存方案可W提高内容被分发给用户的效率。所述缓存方案可W用于诸如 内容分发服务器之类的系统或服务器中。在一些实施例中，服务器（例如，内容分发服务 器）被配置为通过降低（W及理想地最小化）与内容分发相关联的成本函数来开发所述缓 存方案，所述成本函数考虑到与从所述网关设备进行的内容分发相关联的成本W及与从所 述CDN的一个或多个其他内容存储位置进行的内容分发相关联的成本二者。在一个实施例 中，所述内容分发服务器被配置为根据所述缓存方案向所述多个网关设备中的各个网关设 备分发内容。
[0018] 在一个实施例中，所述内容分发服务器被配置为不定期地更新所述缓存方案W说 明CDN中的随着时间的变化。
[0019] 在一个实施例中，所述内容分发服务器通过互联网禪合到所述多个网关设备。
[0020] 在一个实施例中，所述多个网关设备都与共同的互联网服务提供商（IS巧相关 联。
[0021] 在一个实施例中，所述内容分发服务器被配置为：收集与所述CDN的当前配置有 关的信息；集合与用户内容需求相对应的CDN的操作的统计；W及使用所收集的信息和所 集合的统计来开发用于所述CDN的缓存方案。
[0022] 在一个实施例中，所述成本函数使用所述内容分发服务器向网关发送单位内容的 成本W及在网关处缓存单位内容的成本。
[0023] 在一个实施例中，所述成本函数包括说明在所述服务器处的分发延迟的项。
[0024] 在一个实施例中，所述成本函数包括对服务器负载方差的约束。
[0025] 在一个实施例中，所述内容分发服务器被配置为向所述多个网关设备分发网络编 码的内容W使其在所述多个网关设备中被缓存。
[00%] 根据本文所描述的概念、系统、电路W及技术的又一个方面，提供一种产品，包括 其上存储有指令的一个或多个非暂时性计算机可读介质，当所述指令由计算系统执行时， 执行用在向多个用户分发内容的内容分发网络（CDN)中的方法。所述CDN可W包括管理内 容分发服务的中央服务器W及位于用户位置附近的多个网关设备，所述多个网关设备具有 数据存储能力W用于缓存所述CDN中的待分发内容中的至少一些。更具体地，所述方法可 W包括W下中的一个或组合：收集描述所述CDN的信息；集合与用户内容需求相对应的CDN 的操作的统计；通过使与内容分发相关联的成本函数最小化来确定将被存储在所述多个网 关设备处的内容，其中，所述成本函数说明与从所述服务器进行的内容分发相关联的成本 W及与从所述网关设备进行的内容分发相关联的成本，其中，确定内容包括使用所收集的 信息和所集合的统计；W及根据对将被存储的内容进行确定的结果来将内容发送到所述多 个网关设备W使内容在所述多个网关设备上被缓存。
[0027] 在一个实施例中，所述成本函数包括说明在所述服务器处的分发延迟的项。
[0028] 在一个实施例中，所述成本函数包括对服务器负载方差的约束。
【附图说明】
[0029] 根据W下对附图的描述，可W更加充分地理解前述特征，在附图中：
[0030] 图1是示出了根据实施例的内容分发网络仰脚的框图；
[0031] 图2是示出了随着CDN内可用的电影文件数量（M)的变化，针对CDN内的各种网 关数量（脚的最优成本值的图；
[0032] 图3是示出了根据实施例的优化过程的收敛的图；
[0033] 图4是示出了根据实施例的随着CDN的服务器容量的变化的各种成本的图；W及
[0034] 图5是示出了根据实施例的用于对使用DCC的CDN进行操作的示例性方法的流程 图。
【具体实施方式】
[0035] 本文所描述的技术、系统和设备允许W高效的且有成本效益的方式将数字内容分 发给网络内的用户。运些技术、系统和设备可W由内容提供商、内容分发网络（CD