干货丨爱奇艺CDN IPv6系统配置

1. 背景

IPv6是“Internet Protocol Version 6”（互联网协议第6版）的缩写，是互联网工程任务组（IETF）设计的用于替代IPv4的下一代IP协议。IPv4地址资源紧缺严重制约了互联网的应用和发展。IPv6不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍。

2017年底，中共中央办公厅和国务院办公厅印发了《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》，要求加快推进基于IPv6的下一代互联网规模部署工作。计划指出，到2018年末国内IPv6活跃用户数要达到2亿，2020年末达到5亿，2025年末中国IPv6规模要达到世界第一。

新互联网时代科技进步与市场趋势的推动之下，爱奇艺积极响应并全力开展IPv6专项部署工作，推动基础网络、后台服务和前端应用全面向IPv4/IPv6双栈支持演进，并以实际的用户数和流量贡献，于2019年6月被IPv6规模部署专家委员会评为优秀案例。

爱奇艺调度系统（包括Anycast DNS调度和HTTP视频调度）作为爱奇艺cdn核心系统之一，在爱奇艺技术团队的努力下，已经全面具备IPv6服务能力，支持各项业务高效对接IPv6基础资源，加快了爱奇艺IPv6规模部署进程。

2.1 系统架构

爱奇艺CDN调度系统全流程架构如下图所示。

图2-1 IPv4/IPv6调度架构图

以下是 架构图中各个系统的角色介绍:

• 客户端：爱奇艺提供的播放客户端，覆盖手机、平板、电脑、电视和网页等多个平台，客户端首先访问DNS解析HTTP视频调度域名，然后请求HTTP视频调度获取CDN下载地址，最后从CDN下载视频数据；

• 探测服务器：一组开启双栈的HTTP服务器，为全网客户端提供探测服务，帮助客户端判断本地IPv4和IPv6可用情况；

• Local DNS：客户端使用的DNS服务器地址，由用户所在运营商提供；客户端向Local DNS发起域名解析请求，Local DNS递归查询到爱奇艺Anycast DNS，最后把结果返回给客户端；

• Anycast DNS：爱奇艺自研的高性能DNS系统，单机QPS可达近百万，基于Anycast技术部署，为全球用户提供高可用的DNS服务，支持IPv6后可提供IPv6 AAAA记录查询解析；

• HTTP视频调度：CDN核心系统之一，根据客户端请求来源地址归属运营商和区域，为用户选择服务质量最优的CDN，确保用户享受极致播放体验；

• 爱奇艺混合CDN：包括自建cdn和商业CDN，为爱奇艺数亿用户提供就近下载服务；

• 资源管理平台（天工）：资源统一管理平台，实现从资源需求收集、商务拓展、资源采购、资源部署、资源管理、基础运维和成本计算的统一管理，旨在打造以流程管理为基础的自动化运维平台；

• 调度管理平台（伏羲）：调度管理平台，管理DNS调度和HTTP视频调度各种配置和策略。调度管理平台从资源管理平台中自动同步机房和服务器基础信息，借助配置管理平台实现配置的快速下发和生效；同时支持通过域名和IP维度进行拨测，实时探测全网服务器健康状态，自动下线故障服务器；

• 配置管理平台（Fast）：作为CDN 服务器的管理平台，联动资源管理平台和调度管理平台等多个系统，同步资产和服务等基础信息。利用部署在多个运营商+区域的 Proxy 集群，保证全网 CDN 节点的连通率，提供稳定可靠的配置管理服务。

• SDN管理平台：网络配置管理平台，实现基于模板支持自定义业务场景的网设配置功能，支持批量下发自定义业务场景配置，支持netconf、ssh和snmp多种管理方式。通过生成配置架构及网元全量配置，实现核心IDC建设自动化建设。

2.2 系统设计

爱奇艺技术团队对客户端、调度和后台管理等多个系统做了大量设计工作来支持IPv6。

下面简要说明各个系统模块针对IPv6功能的设计工作：

• 客户端：爱奇艺提供了包括手机、平板、电脑、电视和网页等多种播放客户端，覆盖数亿用户。目前绝大多数客户端都已经支持IPv6。当客户端启动以及检测到网络变化时，访问爱奇艺IPv6探测服务器，分别通过IPv4/IPv6发出HTTP请求，以此判断本地IPv4/IPv6网络连通性；在支持IPv6的前提下，客户端优先解析视频调度的IPv6地址；客户端在通过IPv4或IPv6请求调度器时，携带Net-Stack header，告知视频调度器本地协议栈支持情况；

• Anycast DNS：开启双栈，支持通过IPv4/IPv6 DNS查询A记录和AAAA记录。同时提供永远在线的IPv4&IPv6权威DNS服务；

• HTTP视频调度：开启双栈，支持通过IPv6地址查询客户端归属运营商和区域；根据用户请求头中的Net-Stack参数以及来源IP地址，判断客户端IPv4/IPv6支持情况，结合调度策略开关和IPv6资源负载，为用户返回IPv4或IPv6下载地址。对于仅支持IPv6的客户端，返回IPv6下载地址；对于支持双栈的客户端，会在IPv6资源允许的情况下，返回IPv6下载地址；对于部分支持双栈的客户端，当IPv6资源紧张的情况下，返回IPv4下载地址；对于仅支持IPv4的客户端，返回IPv4下载地址；流程如下图：

图2-2 IPv4/IPv6调度流程图

HTTP请求头Net-Stack取值示意含义如下：

= X：标识客户端仅支持IPv4；

= Y：标识客户端仅支持IPv6；

= Z：标识客户端支持双栈；

• 爱奇艺混合CDN： 包括爱奇艺自建CDN和商业CDN，都需要开启双栈，同时支持IPv4和IPv6，结合调度管理平台，可支持部分节点和部分商业CDN支持IPv6的资源模式，可保证资源可以灰度平滑上线；

• 资源管理平台：为了支持IPv6，资源管理平台实现了IPv6地址段管理闭环，其中包括：基于IDC的IPv6地址段录入、自动分配、拨测和回收等功能，为了完成全网IPv6地址的分配，开发了基于命令行的自动化分配工具，结合配置管理平台完成了全网存量的IPv6的配置。在服务器上线(装机子流程)流程根据IDC IPv6的状态，可以自动分配IPv6地址。

• 调度管理平台：从资源管理平台自动同步服务器IPv6配置，增加DNS调度和HTTP视频调度IPv6地址库，拨测系统兼容IPv6；基于区域和机房两个维度的增加IPv6开关，精细控制IPv6上线节奏，在保障用户体验的同时，逐步增加IPv6流量占比；

• 配置管理平台：各个CDN 节点接收到 IPv6 配置任务后，使用自己的资产和服务信息对任务模板进行二次渲染，得到最终的配置命令并执行，执行完毕后上报修改状态；

• SDN管理平台：全面支持IPv6，通过生成配置架构及网元全量配置，实现一键完成核心机房IPv6相关配置，有效提升IPv6机房资源交付效率；

2.3 网络资源准备

为保障各业务上线IPv6的基础网络资源需求,数据中心和网络的双栈改造是最早启动的工作环节，在2018年底基本完成了数据中心和网络能力的IPv6工作。

下面是关键基础网络能力准备情况：

• 数据中心IPv6就绪：爱奇艺的数据中心包括Core、Storage和Cache三类，目前已经完成所有自建机房的IPv6地址申请、部署、分配和注册备案工作，确保IPv6网络出口安全可用，全面支持业务双栈上线。

• 网络能力IPv6就绪：爱奇艺自有全球骨干网QNET完成IPv6升级工作，实现三大运营商和教育网等多家基础电信服务商的IPv6对接，并对基于QNET的Anycast系统进行IPv6升级，为DNS核心业务提供高可用的IPv6服务；

• IPv6网络质量监控：流量监控和网络监控系统完成双栈升级，对比分析IPv6和IPv4网络质量差异和不同区域IPv6网络质量差异，指导和保障IPv6业务上线。

2.4 IPv6节点改造

IPv6节点改造关键是机房基础设施和服务的改造，其中涉及到CDN节点和核心的平台。

下面简要介绍一下节点IPv6改造的流程：

(1) 通过资源管理平台管理节点的IPv6地址段，并为节点的每个服务器和网络设备自动生成IPv6地址；

(2) SDN管理平台从资源管理平台获取节点中网络设备的IPv6信息，通过生成配置架构及网元全量配置，实现一键完成核心机房IPv6相关配置下发与生效；

(3) 在配置管理平台中创建任务模板，自动下发IPv6配置和软件配置到服务器，服务器重启网络，软件配置平滑升级，服务支持IPv6；

(4) 服务支持IPv6后，向调度管理平台注册告知自己具备IPv6服务能力；

(5) 调度管理平台自动调整调度策略，在区域开启IPv6的情况下，自动切入IPv6流量；

整体流程图如下:

图2-3 节点改造流程

借助于爱奇艺CDN完善的支撑平台，无论在硬件资源准备，还是服务软件管理，针对IPv6的支持已经完全自动化，尤其体现在基础网络设备配置、操作系统支持、IPv6资源管理、服务IPv6支持、服务注册和自动调度等方面均已实现自动化管理并上线。

2.5 客户端调度流程

下面是IPv4和双栈客户端访问DNS、视频调度和视频CDN的时序图，从图中可以看到爱奇艺DNS、HTTP视频调度服务和视频服务均已支持IPv6，可以根据客户端不同的请求方式返回IPv4或者IPv6的资源。

图2-4 IPv4/IPv6播放流程图

上一部分详细介绍了整个IPv6业务调度架构和流程，本部分介绍系统上线的关键步骤，其中包括操作系统和软件层面的IPv6配置支持以及如何在调度管理平台进行平滑切量上线。

3.1 系统配置

系统层面配置包括内核调整和系统IPv6配置启用，IPv6启用方法如下：

(1) grub配置开启IPv6

删除/etc/default/grub配置文件中“ipv6.disable=1”配置

(2) 重新生成grub ,配置

使用命令 grub2-mkconfig –output /boot/grub2/grub.cfg 生成新的grub配置文件

(3) IPv6全局开关配置

新增/etc/sysconfig/network配置文件中“NETWORKING_IPV6=yes”配置

(4) 配置网卡IPv6地址

更新配置文件/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ethx,增加如下选项

(5) IPv6地址生效

在CentOS 7系统中，需要重启系统，IPv6地址配置才能100%确保生效,CentOS 6 系统只需要执行 service network restart即可生效

(6) 测试网络连通性

通过ping6命令，可以测试IPv6地址与外部IPv6网络连通性

以上工作已经开发出完善的命令行工具，实现自动获取分配IPv6信息并配置的功能。

系统初始化还需要调整以下内核参数：

以上针对系统内核参数、网络配置和IP地址自动分配相关的运维工作，我们使用自研的配置管理平台，已经实现自动化任务模板。针对存量设备，自动从资源管理平台获取IP地址，自动配置；针对新设备，装机流程中自动会分配IPv6地址，自动调整相关系统配置。

3.2 服务软件配置

(1) 调度器和视频Cache服务器开启IPv6端口监听

调度器和视频Cache是基于Nginx开发的，线上环境在server{}模块增加IPv6监听配置示例如下:

(2) DNS服务器开启IPv6端口监听

爱奇艺自研DNS是基于开源的acl[1]框架，为了支持IPv6，acl框架在基础模块和配置方面都做了很多优化，开启IPv6相关的配置如下：

3.3 业务切量

通过爱奇艺调度管理平台,可以灵活的对IPv6流量进行调整控制，对于管理的视频IDC节点,设置开启IDC的IPv6服务支持选项，即可在IDC节点层面打开视频服务的IPv6访问支持：

调度管理平台支持按照用户区域和运营商配置IPv6的开启：

实际的推进过程中，也是通过对用户区域和调度资源(IDC)两个维度进行配置实现灰度切量的，确保不影响用户体验并对用户无感知。

经过一年多的努力，爱奇艺调度系统已经全面具备IPv6服务能力，正在按照区域和运营商，逐步增加IPv6用户覆盖。截至2019年6月底，爱奇艺IPv6月活用户达到上亿级别，峰值带宽达到数百G；

未来，我们仍将继续推进IPv6部署，稳步增加IPv6带宽占比，充分利用IPv6技术优势，为用户带来更好的播放体验。同时，推进IPv6网络部署和系统架构改造，进一步提升用户体验和降低成本。

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原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_38753262/article/details/102675203?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522165934458816781667879874%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fblog.%2522%257D&request_id=165934458816781667879874&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~blog~first_rank_ecpm_v1~times_rank-30-102675203-null-null.nonecase&utm_term=%E8%87%AA%E5%BB%BAcdn