摘要
随着移动互联网视频、社交、游戏、电子商务等业务的急速增长，网络内容与用户规模急剧膨胀。人们对网络质量的要求越来越高，而可用的网络带宽和有限的服务器处理能力被迅速飙升的用户量和丰富的网络内容所占用。对此，内容分发网络（Content Distribution Network,CDN）作为一种有效的解决网络质量方法被大规模应用到互联网服务各个方面并得到广泛的研究与发展。 在此背景下，本文针对CDN技术中决定网络系统性能最为关键的问题：用户访问时延、内容分发缓存命中率以及服务节点集群负载均衡调度，首先进行深入理解和剖析CDN内容分发策略与负载均衡策略的工作原理，其次，重点分析关键问题的产生原因，并明确以降低用户访问时延，提高内容缓存命中率及负载均衡从而提升系统服务质量为研究目标，最后结合查阅的文献资料，对问题进行抽象、建模，最终提出问题解决方案。本文的主要工作内容包括： 1）对CDN中内容分发策略进行研究，将内容资源从内容中心分发到用户附近的边缘缓存服务器的过程抽象为“推荐”问题，即根据边缘服务器所连接用户的兴趣爱好进行内容推荐，同时考虑到CDN中内容访问流行时效特征，引入内容流行度因子，提出了一种基于用户兴趣偏好与访问流行度的内容分发策略。该方法一方面应用基于用户的协同过滤推荐算法获取用户感兴趣的内容，另外还对内容流行度进行预测，然后混合兴趣度与流行度计算出该内容的推送价值，从而完成中心源的内容向边缘服务器的内容分发。最后通过实验验证了本文提出的方法能有效提高内容分发缓存命中率，降低用户访问时延。 2）对CDN本地负载均衡策略进行研究，深切理解当前集群系统中常用的静态和动态负载均衡算法，分析各算法性能优劣，提出一种适用于内容分发网络负载均衡的改进加权最小连接算法。该算法在加权最小连接算法基础上考虑进服务器性能与负载能力，引入服务器动态性能与负载水平评估因子，计算出综合性能指标并以此性能指标为依据完成任务调度，最大化利用底层硬件资源，同时最小化任务响应时间，提高系统吞吐量从而提升服务器的服务质量与性能。最后实验表明，本文所提算法可以有效缩短响应时间并提高系统吞吐量。
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