網(wǎng)絡(luò)視頻直播存在已有很長一段時(shí)間，隨著移動(dòng)上下行帶寬提升及資費(fèi)的下調(diào)，視頻直播被賦予了更多娛樂和社交的屬性，人們享受隨時(shí)隨地進(jìn)行直播和觀看，主播不滿足于單向的直播，觀眾則更渴望互動(dòng)，直播的打開時(shí)間和延遲變成了影響產(chǎn)品功能發(fā)展重要指標(biāo)。那么，問題來了： 如何實(shí)現(xiàn)低延遲、秒開的直播?

影響延時(shí)的因素

先來看看視頻直播的5個(gè)關(guān)鍵的流程：錄制->編碼->網(wǎng)絡(luò)傳輸->解碼->播放，每個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)于直播的延遲都會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。這里重點(diǎn)分析移動(dòng)設(shè)備的情況。受限于技術(shù)的成熟度、硬件環(huán)境等，針對(duì)移動(dòng)場景簡單總結(jié)出直播延遲優(yōu)化的4個(gè)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)、協(xié)議、編解碼、移動(dòng)終端，并一一解密UCloud直播云實(shí)現(xiàn)低延遲、秒開的技術(shù)細(xì)節(jié)。

接入網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)

1)全局負(fù)載均衡-就近接入

實(shí)現(xiàn)就近接入的技術(shù)比較廣為人知，就是CDN即Content Delivery Network (內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò))。CDN包含兩大核心技術(shù)：負(fù)載均衡和分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，隨著10多年的演進(jìn)，對(duì)負(fù)載均衡和分發(fā)的實(shí)現(xiàn)方式已多種多樣，分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建策略通常是經(jīng)過日積月累的總結(jié)出一套最合適的分發(fā)路由，并且也不是一成不變，需時(shí)刻關(guān)注調(diào)整，動(dòng)態(tài)運(yùn)營。這里重點(diǎn)介紹下CDN的負(fù)載均衡技術(shù)。

負(fù)載均衡是如何實(shí)現(xiàn)讓用戶就進(jìn)訪問的呢?比較普遍的實(shí)現(xiàn)方式：通過用戶使用的DNS服務(wù)器來判斷客戶端所在的網(wǎng)絡(luò)位置，從而返回對(duì)應(yīng)的服務(wù)IP。如下圖示例:

廣東電信用戶IP:1.1.1.1 需要看一個(gè)直播http://www.ucloud.cn/helloworld.flv ，實(shí)現(xiàn)就近訪問的過程是：

1>用戶向配置的DNS服務(wù)器1.1.1.0(通常是運(yùn)營商指定，也稱local DNS，后面簡稱Ldns)發(fā)起www.ucloud.cn 的查詢;

2> Ldns 上沒有該域名的記錄，則往***即Root NS上發(fā)起查詢;

3>Root NS返回告知Ldns該域名的權(quán)威解析記錄在UCloud NS上;

4>Ldns 向UCloud NS發(fā)起查詢;

5>UCloud NS 向UCloud GSLB服務(wù)發(fā)起查詢，GSLB發(fā)現(xiàn) Ldns1.1.1.0是屬于廣東電信;

6>返回廣東電信的就近節(jié)節(jié)點(diǎn)IP1.1.1.2;

7>返回1.1.1.2給Ldns;

8>返回給用戶1.1.1.2，用戶到1.1.1.2上去獲取直播內(nèi)容。

鏈路很長，但是每個(gè)Ldns上都會(huì)對(duì)查詢過的域名做合理的緩存，下一個(gè)廣東電信的用戶再來查詢的時(shí)候就可以直接返回1.1.1.2。架構(gòu)并不復(fù)雜，關(guān)鍵點(diǎn)是如何知道Ldns是位于廣東電信，這就涉及一個(gè)IP地址庫。有開源地址庫，也有商業(yè)地址庫，可以按需求采購即可，一般一年1萬左右。

這里不難看出來，調(diào)度的準(zhǔn)確度是完全依賴用戶配置的Ldns，而這些Ldns大多數(shù)是省級(jí)別的，即GLSB只知道用戶是廣東電信，但是常常分不出來是廣東廣州電信，還是廣東深圳電信。 HTTPDNS就是實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的調(diào)度一種方式：

1>用戶1.1.1.1通過HTTP協(xié)議直接向UCloud NS請(qǐng)求直播域名www.ucloud.cn;

2>UCloud NS發(fā)現(xiàn)用戶IP1.1.1.1屬于廣東深圳電信;

3>返回廣東深圳電信節(jié)點(diǎn)1.1.1.11給UCloud NS;

4>返回給用戶。

HTTPDNS的好處顯而易見：一可精準(zhǔn)獲得用戶端的IP，有效避免用戶配錯(cuò)Ldns(有時(shí)是網(wǎng)絡(luò)中心配錯(cuò)DNS)的情況，可更精準(zhǔn)定位用戶所在網(wǎng)絡(luò)位置。二可避免DNS解析劫持。

2)BGP中轉(zhuǎn)架構(gòu)-最短傳輸路徑

BGP即Border Gateway Protocol (邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議)，業(yè)內(nèi)簡稱BGP。為什么BGP中轉(zhuǎn)架構(gòu)對(duì)直播加速和分發(fā)如此重要?不得不提國內(nèi)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)狀況，較廣為人知的是“南電信北聯(lián)通”的寬帶用戶分布。那一個(gè)簡單的問題，電信主播發(fā)起了直播，聯(lián)通的用戶想看怎么辦呢? 從結(jié)構(gòu)上講，肯定是有有限個(gè)電信聯(lián)通兩個(gè)運(yùn)營商的交匯點(diǎn)，相當(dāng)于信息橋梁。 這就會(huì)帶來兩個(gè)問題：1、路程要繞遠(yuǎn)，網(wǎng)絡(luò)延遲高且不穩(wěn)定;2、高峰期擁堵，導(dǎo)致直播流卡頓。

BGP的技術(shù)原理往簡單的說就是允許同一IP在不同網(wǎng)絡(luò)中廣播不同的路由信息，效果就是同一個(gè)IP，當(dāng)電信用戶來訪問時(shí)走電信網(wǎng)內(nèi)的路由，聯(lián)通用戶來訪問時(shí)走的聯(lián)通的路由。所以BGP技術(shù)對(duì)跨運(yùn)營商的訪問帶來了巨大的便利，特別是直播場景。不同于傳統(tǒng)的文件緩存場景，一個(gè)圖片哪怕***次是跨了遙遠(yuǎn)的距離從源站獲取后，本地網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行緩存，后面的訪問都走本地網(wǎng)絡(luò)。直播加速是流式的，并且當(dāng)要做到低延遲的時(shí)候，中間的緩存要盡可能少。 BGP相當(dāng)于給跨網(wǎng)的用戶就近搭建了一坐橋梁，不必繞遠(yuǎn)路，延時(shí)和穩(wěn)定性都大大提高了。

技術(shù)原理部分介紹完了，那么多直播延遲影響有多少改善呢?首先這里的就近，不一定是物理距離近，不考慮瞬時(shí)負(fù)載情況下，更多是指測速延時(shí)***的機(jī)房。在國內(nèi)一般而言相同的接入運(yùn)營商(電信、聯(lián)通、移動(dòng))并且地理位置最近的情況網(wǎng)絡(luò)延遲***，小于15ms。跨省同運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)延遲25~50ms，跨運(yùn)營商情況更復(fù)雜一些，在50~100ms。總結(jié)起來，直播當(dāng)中每個(gè)包的延時(shí)可以縮短100ms，由于網(wǎng)絡(luò)的疊加效果，反射到上層是秒級(jí)的延遲縮減。

以上就是直播云實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的技術(shù)細(xì)節(jié)，關(guān)于直播協(xié)議選擇、內(nèi)容緩存與傳輸策略優(yōu)化、終端優(yōu)化，請(qǐng)參閱接下來發(fā)布的其他部分。