星域CDN·直播旗艦版三大黑科技淺析

2016年5月，星域CDN推出了「旗艦版」和「極速版」兩款直播新品，截止筆者撰文，星域CDN的這兩款新品已經服務了百餘家企業的直播業務，並且得到了小米、愛奇藝、熊貓直播、bilibili、陌陌、觸手、戰旗直播、大朋VR、GoGal夠格等多個直播行業大佬的公開點贊。單從量級來看，星域CDN目前可以說已經承擔了直播行業1/3的流量。

當然，業界更為關注的還是使用了「無限節點」技術的旗艦版方案，而作為星域CDN·直播旗艦版的技術研發工程師，筆者也接到了很多圈內朋友的詢問，海量的節點如何調度？直播數據流如何分發到離用戶更近、網路質量更好的節點？星域直播SDK如何智能選取多個優質節點進行並行傳輸？星域CDN的直播流暢度是不是真的能達到99%？

在這裡，筆者就簡單介紹一下星域CDN·直播旗艦版的幾個技術要點，希望能幫助大家更好的了解星域CDN的直播技術：

一傳統直播流分發由單路變為多路

目前大多數CDN廠商，包括傳統CDN廠商和雲廠商，提供的直播直播CDN分發基本都基於樹狀結構，由源節點，中繼節點和邊緣節點三層組成，當播放客戶端觀看發起拉流請求時，通過RTMP或者HTTP-FLV協議向邊緣節點請求直播流數據時，邊緣節點如果沒有該路直播流的數據，就會實時回源到中繼節點，同理中繼節點最後會回源到源節點拉取該路主播流。如下（圖1 左）所示：

圖1

使用傳統的分髮結構（圖1 左）會造成：

1卡頓率高

抗抖動能力差，回源都是基於TCP，這要這條鏈路不斷開，鏈路的抖動會影響分發速率，這樣最終會影響這條鏈路下面的所有觀看用戶的卡頓；

2高碼率直播穩定性差

單條鏈路分發速率，對於5Mbps內碼率的TCP分發能滿足，但對於10Mpbs，20Mpbs甚至更高的碼率的直播流單條鏈路的穩定性肯定是不足的；

星域CDN多路分發的優勢

為了提高CDN內部分發鏈路的穩定性，星域CDN（圖1右）會將直播流進行chunk分片，同時在一層分發傳輸中將chunk片打成碎片，分發給下一層節點，例如在中繼伺服器1這層，源伺服器1和2同時分發碎片數據，中繼伺服器1隻要收到足夠的碎片就能夠解碼出chunk片，如此一來，一台源伺服器的波動對這層直播流分發來講影響就大大的減少了。

二播放端單路訂閱變為多路訂閱

我們都知道，當前用戶播放端拉流都是基於TCP協議（圖2）：

圖2

而用戶播放端到邊緣伺服器之間的抗抖動性相比機房節點分發更弱，單條鏈路的拉取速率更加有限。

星域CDN多路訂閱的特點：

1完整、可靠、可擴展的私有協議

星域CDN·直播旗艦版在處理播放端拉流的時候，採用SDK向邊緣端拉取碎片數據，而SDK拉取數據的協議與CDN內部分發協議是保持一致的，使得SDK在多終端上如PC端flashsdk，Mobile端的androidsdk和iossdk都能很容易移植底層私有協議傳輸；

2扛網路抖動性強

星域CDN·直播旗艦版SDK可以向多個邊緣伺服器拉取數據，而多源拉取的核心優勢就是單點抖動容錯能力強，部分邊緣伺服器無法拉取，其它伺服器仍可以保障數據拉取成功；

3首屏秒開

為了保證首屏時長和可用性，星域CDN·直播旗艦版SDK保留了傳統CDN播放的線路，即在啟動播放的時候直接通過DNS或者302方式去拉取flv流，保證秒級首屏時長，一旦出現碎片數據分發過慢或者延時過高時，則回退到單點線路，保證的直播流的低延時。

三通過迅雷賺錢寶實現「無限節點」

眾所周知，CDN的服務能力與節點數量是正相關的，而幾乎所有的CDN廠商都以建多少機房節點，覆蓋多運營商來說明自家CDN的分發實力，與業內其他所有CDN服務不同，星域CDN首創了「無限節點「模式，可通過迅雷賺錢寶構建百萬量級甚至「無限」的節點網路，從而將CDN服務能力進行數量級的擴大。

具體到星域CDN·直播旗艦版，用戶在收看直播時，播放器不僅可以從邊緣伺服器拉取數據，同時也可以向賺錢寶節點拉取數據（圖3 右）。

圖3

迅雷賺錢寶是一款TOC的智能硬體產品，普通家庭用戶購買後接入路由器就可以將自己空閑的帶寬、存儲等資源貢獻出來，而網心科技將這些資源再進行整合加工，就成為了星域CDN服務。由於迅雷賺錢寶遍布千家萬戶，所以當某個用戶收看星域CDN支持的直播活動時，他的直播數據可能就來自於其鄰居的迅雷賺錢寶節點。只要播放端「近」的賺錢寶數量足夠多，SDK就能就「近實時」拉取碎片數據完成解碼組裝，提高給播放器近實時的直播流數據。

實例

如下圖所示，直播客戶對於直播延遲和視頻流質量要求不盡相同，各家採用的視頻編碼器不同或者編碼器採用的參數不同，導致源流的gop結構不盡相同，從CDN廠商的角度，源流的gop結構是難以從程序的角度判斷的，對各家客戶做差異化處理也存在較大的困難，而統一用相同的編碼參數做轉碼則破壞了源流的gop結構，使得轉碼之後的水印流在延時數據上發生改變，有可能達不到客戶的要求。 如圖4、5、6所示，是一路直播流（1080P，4Mpbs碼率）從開播到當天23:59:59秒的通過賺錢寶的全網流量帶寬佔比(70~80%)，卡頓率均值在1%左右，首屏時長平均在400ms 。

圖4：一直播流房間賺錢寶分髮帶寬佔比

圖5：一直播流房間高峰期時段5分鐘粒度卡頓率(%)

圖6：一直播流房間高峰期時段5分鐘粒度統計首屏時長(ms)

圖4、5、6從首屏時長，卡頓率，賺錢寶流量佔比三個數據反映了當前直播旗艦版的服務質量情況。如圖所示，用戶開播時首屏時長與直播流延時可以達到業內較高水準；在卡頓率方面平均控制在1%，遠優於傳統CDN的3~4%的水平；賺錢寶流量的佔比的穩定曲線可以看出直播旗艦版的基於「無限節點」的模式效果是明顯的。

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