【尖端干货】星域CDN·直播旗舰版三大黑科技浅析

2016年5月，星域CDN推出了“旗舰版”和“极速版”两款直播新品，截止笔者撰文，星域CDN的这两款新品已经服务了百余家企业的直播业务，并且得到了小米、爱奇艺、熊猫直播、bilibili、陌陌、触手、战旗直播、大朋VR、GoGal够格等多个直播行业大佬的公开点赞。单从量级来看，星域CDN目前可以说已经承担了直播行业1/3的流量。

当然，业界更为关注的还是使用了“无限节点”技术的旗舰版方案，而作为星域CDN·直播旗舰版的技术研发工程师，笔者也接到了很多圈内朋友的询问，海量的节点如何调度？直播数据流如何分发到离用户更近、网络质量更好的节点？星域直播SDK如何智能选取多个优质节点进行并行传输？星域CDN的直播流畅度是不是真的能达到99%？

在这里，笔者就简单介绍一下星域CDN·直播旗舰版的几个技术要点，希望能帮助大家更好的了解星域CDN的直播技术：

一、传统直播流分发由单路变为多路

目前大多数CDN厂商，包括传统CDN厂商和云厂商，提供的直播直播CDN分发基本都基于树状结构，由源节点，中继节点和边缘节点三层组成，当播放客户端观看发起拉流请求时，通过RTMP或者HTTP-FLV协议向边缘节点请求直播流数据时，边缘节点如果没有该路直播流的数据，就会实时回源到中继节点，同理中继节点最后会回源到源节点拉取该路主播流。如下（图1 左）所示：

图1

使用传统的分发结构（图1左）会造成：

1、卡顿率高

抗抖动能力差，回源都是基于TCP，这要这条链路不断开，链路的抖动会影响分发速率，这样最终会影响这条链路下面的所有观看用户的卡顿；

2、高码率直播稳定性差

单条链路分发速率，对于5Mbps内码率的TCP分发能满足，但对于10Mpbs，20Mpbs甚至更高的码率的直播流单条链路的稳定性肯定是不足的；

星域CDN多路分发的优势：

为了提高CDN内部分发链路的稳定性，星域CDN（图1右）会将直播流进行chunk分片，同时在一层分发传输中将chunk片打成碎片，分发给下一层节点，例如在中继服务器1这层，源服务器1和2同时分发碎片数据，中继服务器1只要收到足够的碎片就能够解码出chunk片，如此一来，一台源服务器的波动对这层直播流分发来讲影响就大大的减少了。

二、播放端单路订阅变为多路订阅

我们都知道，当前用户播放端拉流都是基于TCP协议（图2）：

图2

而用户播放端到边缘服务器之间的抗抖动性相比机房节点分发更弱，单条链路的拉取速率更加有限。

星域CDN多路订阅的特点：

1、完整、可靠、可扩展的私有协议

星域CDN·直播旗舰版在处理播放端拉流的时候，采用SDK向边缘端拉取碎片数据，而SDK拉取数据的协议与CDN内部分发协议是保持一致的，使得SDK在多终端上如PC端flashsdk，Mobile端的androidsdk和iossdk都能很容易移植底层私有协议传输；

2、扛网络抖动性强

星域CDN·直播旗舰版SDK可以向多个边缘服务器拉取数据，而多源拉取的核心优势就是单点抖动容错能力强，部分边缘服务器无法拉取，其它服务器仍可以保障数据拉取成功；

3、首屏秒开

为了保证首屏时长和可用性，星域CDN·直播旗舰版SDK保留了传统CDN播放的线路，即在启动播放的时候直接通过DNS或者302方式去拉取flv流，保证秒级首屏时长，一旦出现碎片数据分发过慢或者延时过高时，则回退到单点线路，保证的直播流的低延时。

三、通过迅雷赚钱宝实现“无限节点”

众所周知，CDN的服务能力与节点数量是正相关的，而几乎所有的CDN厂商都以建多少机房节点，覆盖多运营商来说明自家CDN的分发实力，与业内其他所有CDN服务不同，星域CDN首创了“无限节点“模式，可通过迅雷赚钱宝构建百万量级甚至“无限”的节点网络，从而将CDN服务能力进行数量级的扩大。

具体到星域CDN·直播旗舰版，用户在收看直播时，播放器不仅可以从边缘服务器拉取数据，同时也可以向赚钱宝节点拉取数据（图3 右）。

图3

迅雷赚钱宝是一款TOC的智能硬件产品，普通家庭用户购买后接入路由器就可以将自己空闲的带宽、存储等资源贡献出来，而网心科技将这些资源再进行整合加工，就成为了星域CDN服务。由于迅雷赚钱宝遍布千家万户，所以当某个用户收看星域CDN支持的直播活动时，他的直播数据可能就来自于其邻居的迅雷赚钱宝节点。只要播放端“近”的赚钱宝数量足够多，SDK就能就“近实时”拉取碎片数据完成解码组装，提高给播放器近实时的直播流数据。

实例：

如下图所示，直播客户对于直播延迟和视频流质量要求不尽相同，各家采用的视频编码器不同或者编码器采用的参数不同，导致源流的gop结构不尽相同，从CDN厂商的角度，源流的gop结构是难以从程序的角度判断的，对各家客户做差异化处理也存在较大的困难，而统一用相同的编码参数做转码则破坏了源流的gop结构，使得转码之后的水印流在延时数据上发生改变，有可能达不到客户的要求。  如图4、5、6所示，是一路直播流（1080P，4Mpbs码率）从开播到当天23:59:59秒的通过赚钱宝的全网流量带宽占比(70~80%)，卡顿率均值在1%左右，首屏时长平均在400ms 。

图4：一直播流房间赚钱宝分发带宽占比

图5：一直播流房间高峰期时段5分钟粒度卡顿率(%)

图6：一直播流房间高峰期时段5分钟粒度统计首屏时长(ms)

图4、5、6从首屏时长，卡顿率，赚钱宝流量占比三个数据反映了当前直播旗舰版的服务质量情况。如图所示，用户开播时首屏时长与直播流延时可以达到业内较高水准；在卡顿率方面平均控制在1%，远优于传统CDN的3~4%的水平；赚钱宝流量的占比的稳定曲线可以看出直播旗舰版的基于“无限节点”的模式效果是明显的。