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2021年6月9日，亞太內(nèi)容分發(fā)大會(huì)暨CDN峰會(huì)在北京舉行，阿里云智能邊緣云高級(jí)技術(shù)專家李忠仁受邀參加邊緣加速論壇，分享了阿里云基于邊緣云節(jié)點(diǎn)打造新一代CDN產(chǎn)品能力、技術(shù)架構(gòu)及創(chuàng)新實(shí)踐，助力企業(yè)提升效率、優(yōu)化經(jīng)營(yíng)，推動(dòng)更多新興行業(yè)場(chǎng)景的創(chuàng)新發(fā)展。

李忠仁介紹，阿里云CDN起源于淘寶CDN，自2009年開始便伴隨雙11逐步成長(zhǎng)，為流量巨大的電商網(wǎng)站提供加速支持，在全球建立了上百個(gè)優(yōu)質(zhì)節(jié)點(diǎn)和帶寬資源，起初在電商領(lǐng)域得到了很多的應(yīng)用和實(shí)踐。2011年，CDN作為互聯(lián)網(wǎng)流量分發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施，逐步從服務(wù)淘寶電商，擴(kuò)展到全面服務(wù)阿里集團(tuán)生態(tài)，在應(yīng)用場(chǎng)景上外延。2014年，阿里云CDN正式宣布對(duì)外商業(yè)化，將服務(wù)能力開放給全球企業(yè)及創(chuàng)業(yè)者使用。2015年，阿里云CDN與電商攜手邁進(jìn)全站HTTPS時(shí)代，并不斷進(jìn)行自研調(diào)度系統(tǒng)的迭代升級(jí)以應(yīng)對(duì)指數(shù)增長(zhǎng)的流量沖擊。

伴隨著每年雙十一以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、視頻的普及，CDN的流量呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。2017年，阿里云CDN開啟全球化戰(zhàn)略，并陸續(xù)發(fā)布SDCN、DCDN等產(chǎn)品，產(chǎn)品矩陣全面升級(jí)。2018年初，由Gartner發(fā)布的全球CDN服務(wù)市場(chǎng)指南《Market Guide for CDN Services》中，阿里云憑借全球服務(wù)能力和產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢(shì)定為Global（全球級(jí)）服務(wù)商。

近幾年，阿里云CDN圍繞“智能化”和“可計(jì)算”不斷進(jìn)行產(chǎn)品技術(shù)深耕，在邊緣Serverless、多維Workload負(fù)載均衡、科學(xué)決策、各類邊緣應(yīng)用場(chǎng)景服務(wù)上持續(xù)打磨。與此同時(shí)，阿里云CDN憑借更高效率的產(chǎn)品服務(wù)與優(yōu)質(zhì)的服務(wù)體驗(yàn)贏得客戶信賴，在CDN領(lǐng)域體量不斷擴(kuò)大，發(fā)展迅猛，CDN的峰值流量規(guī)模屢創(chuàng)新高。截止目前，阿里云CDN在全球有2800+邊緣節(jié)點(diǎn)，150+T帶寬儲(chǔ)備，服務(wù)全球數(shù)十萬企業(yè)客戶，為超百萬域名提供加速服務(wù)。阿里云CDN打造的一張連接全球終端用戶的邊緣生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，在晚高峰期間每秒處理上億QPS的用戶連接請(qǐng)求，每天將客戶數(shù)十億次配置管理指令下發(fā)到全網(wǎng)所有節(jié)點(diǎn)。

CDN行業(yè)發(fā)展與演變

CDN的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)大的階段：

第一個(gè)階段是以圖文內(nèi)容消費(fèi)為主的階段，大家上網(wǎng)主要使用PC，訪問的主要是門戶網(wǎng)站等含有大量圖文的內(nèi)容；
第二個(gè)階段是圖文+視頻內(nèi)容消費(fèi)為主的階段，直播、短視頻、長(zhǎng)視頻的普及，帶領(lǐng)CDN進(jìn)入了快速增長(zhǎng)期，帶寬每年成倍的增長(zhǎng)。但第二個(gè)階段爆發(fā)式增長(zhǎng)期已經(jīng)過去，帶寬的增長(zhǎng)已經(jīng)放緩，第二個(gè)階段即將結(jié)束。
第三個(gè)階段現(xiàn)在正處于醞釀期，隨著5G、IoT的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大范圍普及，越來越多的設(shè)備會(huì)接入網(wǎng)絡(luò)，必將會(huì)有標(biāo)志性的應(yīng)用出現(xiàn)來帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)的大發(fā)展。CDN的分發(fā)也會(huì)由單一帶寬的分發(fā)，擴(kuò)展到帶寬、算力、存儲(chǔ)等多維度的分發(fā)。

基于邊緣云節(jié)點(diǎn)的新型CDN技術(shù)架構(gòu)

在談到新型CDN概念時(shí)，李忠仁表示：CDN由傳統(tǒng)的內(nèi)容分發(fā)，轉(zhuǎn)變成帶寬、算力、存儲(chǔ)等多維的分發(fā)。CDN的技術(shù)底座已向邊緣云操作系統(tǒng)演進(jìn)，傳統(tǒng)CDN只是邊緣云上的一個(gè)應(yīng)用，其消耗的主要是帶寬，此外還會(huì)有很多消耗算力和存儲(chǔ)的應(yīng)用運(yùn)行在這個(gè)邊緣云操作系統(tǒng)上。阿里云提供了底層操作系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)自己的業(yè)務(wù)情況，構(gòu)造自己的算子并托管到阿里云邊緣云節(jié)點(diǎn)上。阿里云面向給用戶提供就近接入、就近計(jì)算、位置無感、按需部署、彈性伸縮的自動(dòng)化云服務(wù)。而這種新型的業(yè)務(wù)形態(tài)實(shí)現(xiàn)和傳統(tǒng)的CDN優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，不僅復(fù)用CDN的上行帶寬、閑散算力，還給用戶提供延時(shí)更小、成本更優(yōu)的服務(wù)。

XDN整體架構(gòu)

李忠仁指出XDN整體框架是阿里云在CDN領(lǐng)域的技術(shù)積累和沉淀之上演變而來，分為資源交付層、平臺(tái)層、組件層、產(chǎn)品層。

資源交付層，基于運(yùn)營(yíng)商資源構(gòu)建廣域覆蓋邊緣云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施。節(jié)點(diǎn)硬件、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成是異構(gòu)的，供應(yīng)鏈需要保障各種異構(gòu)資源的高效接入生產(chǎn)系統(tǒng)。
平臺(tái)層，銜接了上層業(yè)務(wù)和底層資源，將供應(yīng)鏈能力進(jìn)行整合來構(gòu)建XDN的PaaS平臺(tái)，包含中臺(tái)支撐、智能調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。其中中臺(tái)支撐系統(tǒng)包含監(jiān)控、日志、業(yè)務(wù)管控、資源納管，這里會(huì)涉及海量數(shù)據(jù)處理、配管指令實(shí)時(shí)下發(fā)、業(yè)務(wù)和資源的管理、計(jì)費(fèi)、運(yùn)作狀態(tài)監(jiān)控等等。
智能調(diào)度包含業(yè)務(wù)編排、資源調(diào)度，主要解決自動(dòng)化決策哪些業(yè)務(wù)跑在哪些資源上，哪些資源上應(yīng)該跑上業(yè)務(wù)的問題；和全局負(fù)載均衡一起決定著XDN系統(tǒng)的彈性能力。
組件層，有高性能接入網(wǎng)關(guān)、高性能緩存服務(wù)器，高性能4層集群負(fù)載均衡等傳統(tǒng)CDN基本組件功能；以及可編程CDN、函數(shù)計(jì)算、邊緣轉(zhuǎn)碼、流媒體處理等各種生態(tài)外延功能。
廣域覆蓋的節(jié)點(diǎn)承接了海量業(yè)務(wù)，需要成體系的安全防護(hù)策略來進(jìn)行攻擊防護(hù)、內(nèi)容數(shù)據(jù)保護(hù)、傳輸可靠性保障等。
最上層是產(chǎn)品輸出層，包含CDN加速、內(nèi)容下載、直播、點(diǎn)播、SCDN、DCDN，以及向邊緣云的EdgeImage、 EdgeRoutine、和視圖計(jì)算等新型產(chǎn)品。

新型CDN與傳統(tǒng)CDN的差異

新型CDN和傳統(tǒng)CDN的主要區(qū)別在于用戶可以是否可以自定義算子并上傳到邊緣云節(jié)點(diǎn)，享受按需部署、位置無感、彈性伸縮的自動(dòng)化調(diào)度服務(wù)。相比于帶寬型業(yè)務(wù)，算力消耗有其特點(diǎn)和難點(diǎn)：

算力消耗需要準(zhǔn)確的評(píng)估：帶寬消耗可以通過訪問日志準(zhǔn)確評(píng)估出來，但是算力因?yàn)楹芏鄻I(yè)務(wù)共享宿主機(jī)上的CPU，怎么做準(zhǔn)確的評(píng)估是需要深入研究的；
算力對(duì)調(diào)度的準(zhǔn)確性要求更高：帶寬如果調(diào)度的不準(zhǔn)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)水位偏高，對(duì)業(yè)務(wù)的影響較小，網(wǎng)絡(luò)丟包通過重傳等機(jī)制，可以近乎做到業(yè)務(wù)無感；但是如果CPU水位偏高，那么整臺(tái)機(jī)器幾乎處于不可服務(wù)狀態(tài)，對(duì)業(yè)務(wù)的影響是比較大的。

阿里云實(shí)現(xiàn)全球智能調(diào)度系統(tǒng)升級(jí)，由帶寬維度的調(diào)度演變?yōu)閹捤懔﹄p輪驅(qū)動(dòng)的多維資源調(diào)度模型。這個(gè)模型的輸入數(shù)據(jù)就是帶寬消耗和算力消耗數(shù)據(jù)。對(duì)于算力消耗數(shù)據(jù)，通過當(dāng)前節(jié)點(diǎn)上服務(wù)的業(yè)務(wù)以及當(dāng)前的CPU消耗來做業(yè)務(wù)畫像求解出來。

最后，李忠仁詳細(xì)介紹基于邊緣云節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)新場(chǎng)景：ER、EI、視圖計(jì)算、GRTN。

邊緣創(chuàng)新場(chǎng)景-ER

ER是EdgeRoutine的縮寫，是一個(gè)運(yùn)行在CDN邊緣節(jié)點(diǎn)上的JavaScript代碼運(yùn)行環(huán)境。開發(fā)者可以將JS代碼上傳至ER，即可讓JS代碼在全球的CDN邊緣節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行。相當(dāng)于在全球各地?fù)碛谐汕先f臺(tái)微型服務(wù)器就近服務(wù)各地用戶（客戶端）。讓做簡(jiǎn)單緩存分發(fā)的CDN具備了計(jì)算的能力，讓小流量業(yè)務(wù)成為高附加值的場(chǎng)景。

傳統(tǒng)的CDN請(qǐng)求鏈：到達(dá)tengine后，去swift找緩存，如果緩存名字則直接從緩存里面拿內(nèi)容給客戶端，如果沒有命中，則去回源請(qǐng)求內(nèi)容。在ER的模式下，有四種形態(tài)：

第一種請(qǐng)求到達(dá)網(wǎng)關(guān)以后，直接通過ER處理， ER處理完以后直接通過網(wǎng)關(guān)返回給客戶，不再經(jīng)過緩存；
第二種ER向其他公網(wǎng)服務(wù)比如OSS等發(fā)起子請(qǐng)求，然后把結(jié)果通過網(wǎng)關(guān)返回給客戶；
第三種請(qǐng)求到了ER后，可以從緩存、KV存儲(chǔ)里讀取或?qū)懭胗?jì)算后的結(jié)果，一次計(jì)算的結(jié)果可以讓其他大量的請(qǐng)求復(fù)用，減少不必要的重復(fù)計(jì)算，降低延時(shí)；
第四種最復(fù)雜，ER和CDN業(yè)務(wù)進(jìn)行耦合，請(qǐng)求到網(wǎng)關(guān)以后，先進(jìn)入ER前置處理，然后再走后續(xù)的CDN緩存和回源邏輯，然后在通過ER和網(wǎng)關(guān)把響應(yīng)返回給客戶。

使用ER時(shí)，用戶無需擔(dān)心資源不夠用的情況出現(xiàn)，智能調(diào)度會(huì)根據(jù)業(yè)務(wù)量的情況自動(dòng)做彈性伸縮，滿足業(yè)務(wù)的需求。通過Isolates隔離技術(shù)，在一個(gè)進(jìn)程里面實(shí)現(xiàn)租戶隔離，把資源的復(fù)用做到極致，利用邊緣的閑置算力，給用戶提供最優(yōu)的按量付費(fèi)服務(wù)。用戶只需關(guān)心自己的核心業(yè)務(wù)代碼，寫好代碼之后上傳到阿里云就完成了部署，不用關(guān)心代碼到底運(yùn)行在哪臺(tái)機(jī)器上，阿里云為您提供底層運(yùn)行環(huán)境的保障。同時(shí)阿里云遍布全球2800多個(gè)節(jié)點(diǎn)，確保無論客戶在何地，總能找到離客戶近的邊緣云節(jié)點(diǎn)，從而大大縮短了網(wǎng)絡(luò)鏈路，減少了網(wǎng)絡(luò)擁塞的風(fēng)險(xiǎn)，提供低延時(shí)的服務(wù)。

邊緣創(chuàng)新場(chǎng)景-EI

EI即Edge Image，是阿里云推出的邊緣圖像處理功能，通過該功能，CDN可直接在回源節(jié)點(diǎn)對(duì)圖片行處理和分發(fā)，可減輕源站壓力，減少回源鏈路，節(jié)省回源流量。使用圖像處理功能，客戶可以對(duì)CDN上的原圖進(jìn)行縮放、裁剪、添加水印等操作，滿足多種業(yè)務(wù)場(chǎng)景(比如電商，媒體，游戲，金融等)的圖片處理需求。

在EI的整體架構(gòu)圖，首先將圖片轉(zhuǎn)換服務(wù)拆分到容器里面，這樣可以做到業(yè)務(wù)隔離，不會(huì)因自身進(jìn)程問題影響其他服務(wù)，另外可以做到資源獨(dú)立控制。EI作為圖片轉(zhuǎn)換服務(wù)，會(huì)按需部署在CDN L2節(jié)點(diǎn)，在回源域生效而不是在接入域生效，這樣的話，可以減少圖片轉(zhuǎn)換的次數(shù)，節(jié)約算力，一次轉(zhuǎn)換，對(duì)多個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)生效。將圖片轉(zhuǎn)換請(qǐng)求攔截并旁路轉(zhuǎn)發(fā)到EI容器實(shí)現(xiàn)圖片轉(zhuǎn)換。同時(shí)EI支持熱重啟，升級(jí)過程中不會(huì)對(duì)正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換有任何影響。

同一張圖片轉(zhuǎn)換出的所有目標(biāo)圖都會(huì)作為原圖的副本。刷新一次原圖，可刷掉全部對(duì)應(yīng)目標(biāo)圖。CDN對(duì)用戶提交刷新的次數(shù)有限制，對(duì)目標(biāo)圖多的用戶來說，可大大節(jié)省刷新次數(shù)。通過原圖轉(zhuǎn)目標(biāo)圖時(shí)，CDN會(huì)將原圖緩存下來。當(dāng)轉(zhuǎn)其他目標(biāo)圖時(shí)，CDN無需回源即可轉(zhuǎn)換另一個(gè)目標(biāo)圖。為了減少對(duì)源站的訪問，客戶一般會(huì)提前預(yù)熱資源。對(duì)于一張圖片對(duì)應(yīng)多個(gè)目標(biāo)圖的場(chǎng)景，只需要預(yù)熱一次原圖，轉(zhuǎn)多個(gè)目標(biāo)圖時(shí)會(huì)從CDN自身取原圖而減少回源。在CDN做圖片轉(zhuǎn)換，可以給源站節(jié)省資源。源站只需要保存原圖，降低存儲(chǔ)多個(gè)目標(biāo)圖成本，降低轉(zhuǎn)碼計(jì)算成本。

在原圖被緩存的情況下，圖片轉(zhuǎn)換整體鏈路減少一個(gè)環(huán)節(jié)，即CDN回源站這一段，減少請(qǐng)求的整體時(shí)間。一般情況下，用戶需要對(duì)請(qǐng)求改造，通過加參數(shù)等方式指明具體要做哪些轉(zhuǎn)換操作。CDN結(jié)合自身能力，可提供一些用戶無需改造即可做圖片轉(zhuǎn)換的功能：

自適應(yīng)webp
CDN根據(jù)請(qǐng)求頭Accept，判斷當(dāng)前請(qǐng)求的客戶端是否支持webp格式，如支持自動(dòng)轉(zhuǎn)換為webp格式再返回給客戶端。webp格式由于自身高壓縮比，比如和jpg格式相比，同樣分辨率，大小會(huì)壓縮的更小，節(jié)約流量。
一鍵瘦身
可通過配置，對(duì)某種格式的圖片請(qǐng)求統(tǒng)一做質(zhì)量縮放。在肉眼看不出變化的前提下，降低圖片的質(zhì)量，給客戶節(jié)省帶寬。
弱網(wǎng)環(huán)境自適應(yīng)質(zhì)量
CDN可根據(jù)請(qǐng)求的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境判斷如果網(wǎng)速較慢，則將圖片壓縮質(zhì)量后再返回，提高成功率和響應(yīng)時(shí)間。

邊緣創(chuàng)新場(chǎng)景-視圖計(jì)算

CDN主要消耗的下行帶寬，而視圖業(yè)務(wù)可以復(fù)用CDN的上行帶寬和閑散算力，剛好形成互補(bǔ)。目前生活中隨處可見各種攝像頭，這意味著需要連接到廣泛分布的邊緣節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)工作。大部分工作都會(huì)在邊緣完成，有極少數(shù)場(chǎng)景需要把邊緣處理過以后的信息上傳到中心。

視圖計(jì)算整個(gè)鏈路分為三個(gè)部分，分別是生產(chǎn)端、計(jì)算端、消費(fèi)端，阿里云提供的主要是中間的計(jì)算端服務(wù)，包含：視圖的處理（錄制、轉(zhuǎn)碼等）、視圖的存儲(chǔ)（存儲(chǔ)在本地以及處理以后回傳到中心Region）、視圖的接入和管控（支持不同終端設(shè)備的接入）。

目前，視圖計(jì)算主要應(yīng)用在智慧交通、智慧教育、公共安全等領(lǐng)域。

邊緣創(chuàng)新場(chǎng)景-GRTN

GRTN是全球?qū)崟r(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)，致力于通過邊緣云的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建超低延時(shí)、全分布式下沉的通信級(jí)流媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)。相比于傳統(tǒng)的直播架構(gòu)，GRTN架構(gòu)的技術(shù)特點(diǎn)是：

混合組網(wǎng)：樹狀層級(jí)結(jié)構(gòu)+對(duì)等圖形網(wǎng)

能力下沉：協(xié)議邊緣卸載+內(nèi)部傳輸協(xié)議歸一化

控制和數(shù)據(jù)分離：動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃+全分布式SFU

可編程可計(jì)算：流媒體Serverless計(jì)算服務(wù)

架構(gòu)升級(jí)所帶來的核心價(jià)值是：

優(yōu)成本，GRTN是一個(gè)多業(yè)務(wù)融合的網(wǎng)絡(luò)，可以支持直播、RTC和視頻上云等多種場(chǎng)景，業(yè)務(wù)復(fù)用率高，另外 GRTN內(nèi)部鏈路更短，節(jié)點(diǎn)內(nèi)的成本也更低。
提質(zhì)量，GRTN內(nèi)部組網(wǎng)支持采用動(dòng)態(tài)選路的方式來構(gòu)建的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部鏈路延時(shí)可以做到20ms左右，并且內(nèi)部鏈路采用了私有協(xié)議來進(jìn)行高效傳輸。另外客戶端的推流和分發(fā)都是基于WebRTC來構(gòu)建的，QoS擁塞控制是專門針對(duì)流媒體特性來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，并且還在基于線上數(shù)據(jù)建設(shè)進(jìn)行持續(xù)迭代和打磨。
易擴(kuò)展，GRTN支持了WebRTC協(xié)議，可以在單個(gè)連接通道上進(jìn)行全雙工的通信，從而可以很自由的進(jìn)行發(fā)布和訂閱媒體流，在業(yè)務(wù)的擴(kuò)展性上帶來了更大的想象空間。

淘寶直播已經(jīng)全量使用了GRTN，并且順利保障了淘寶618直播大促，雙十一大促直播等場(chǎng)景，和傳統(tǒng)的RTMP/ HTTPFLV方式相比，用戶體驗(yàn)上，RTS端到端的延時(shí)降低了80%，卡頓率降低了30%，帶動(dòng)了淘寶GMV的提升。

除了淘寶直播外， GRTN服務(wù)客戶分布在電商、教育、泛娛樂等多個(gè)行業(yè)。

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