摘要：講解從三個部分展開短視頻應用場景阿里云短視頻解決方案阿里云對短視頻用戶體驗的相關優化。同時，為了面對業務的突發流量，阿里云提供了超過的帶寬儲備，為持續增長的業務保駕護航。二播放卡頓是指在播放過程中的不流暢情況，會嚴重影響用戶體驗。

深圳云棲大會已經圓滿落幕，在3月29日飛天技術匯-彈性計算、網絡和CDN專場中，阿里云CDN高級技術專家周哲為我們帶來了《海量短視頻極速分發》的主題分享，帶領我們從視頻內容采集、上傳、存儲和分發的角度介紹整體方案，并且重點講解短視頻加速的注意事項和用戶體驗優化要點。

講解從三個部分展開：短視頻應用場景、阿里云短視頻解決方案、阿里云對短視頻用戶體驗的相關優化。

短視頻比圖片和文字包含更多的信息，在移動互聯網普及的今天，短視頻應用場景非常廣泛。

一、 社群分享場景
用戶可以錄制視頻，進行特效編輯處理，上傳到服務器，通過社區的方式分享給好友。

二、 電商場景
商家可以快速拍攝、制作商品的短片，把商品的介紹視頻發給消費者，這樣可以提高購買轉化率。

三、 IM聊天場景
在交流過程中，通過隨拍隨傳的短視頻，用戶可以更生動的表達觀點，更真實的傳遞情感

四、 新媒體場景
區別于傳統、單一的圖文展示形態，短視頻可以快速收集及發布新聞，一鍵呈現世界

五、 體育賽事場景
集成短視頻SDK后，用戶可以在現場實時拍攝和剪輯，生成具有傳播價值的短視頻，通過分享來全網同步賽事

阿里云針對短視頻的業務場景，提供了一整套技術解決方案。在主播端，提供了視頻上傳SDK和短視頻SDK，在觀眾端提供視頻播放SDK，在服務器端提供點播服務、OSS存儲和CDN加速。

對于開發者來說，短視頻解決方案的使用流程是這樣的：首先主播端使用短視頻SDK對用戶的視頻進行錄制、特效處理和剪輯，然后將視頻通過上傳SDK上傳到服務器端，在服務器端先通過點播服務進行轉碼以及視頻處理，然后把處理好的視頻存儲到OSS上，做持久化保存。在播放端集成播放器SDK，播放器會向CDN請求資源，CDN如果有緩存會把緩存的數據發給客戶端。如果CDN緩存沒有數據會去OSS中拉取數據，在返回給客戶端，并把數據緩存到CDN上。開發者使用這些技術組件，可以快速的開發短視頻業務。

下面，我們逐一介紹解決方案的能力與特點。

解決方案中的視頻SDK，包括短視頻、上傳和播放三個。短視頻SDK包含人臉貼圖、高級美顏的功能，在用戶錄制視頻之后先進行本地美顏再進行上傳，同時也提供專業濾鏡、MV特效和裁剪壓縮、添加音樂的功能，使視頻剪輯大眾化；上傳SDK通過快速通道可以把視頻傳輸到服務器端，支持斷點續傳、后臺上傳、多文件管理等功能；播放器SDK支持Android、IOS、flash、H5等多個平臺、加密播放和安全下載等。

點播和存儲服務，點播服務提供視頻管理相關的功能，比如視頻轉碼，窄帶高清可以在相同的用戶觀感體驗下，節約30%的帶寬；云剪輯功能可以在線對視頻進行編輯處理；同時點播服務提供豐富的數據統計，開發者利用阿里云提供的API訪問實時數據。

同時，阿里云也在視頻領域開放了AI技術，包括內容審核，降低違規風險；智能封面，對視頻結構化處理和算法選取最優視頻幀作為視頻封面；標簽預測，通過AI來識別視頻中文字、圖像、人物等信息，自動生成視頻標簽等。

基于短視頻業務產生的海量數據，阿里云也提供了高可靠、強安全、低成本的存儲服務。

為了應對短視頻大規模的業務需求，阿里云CDN建設了大量的基礎設施。

首先，阿里云CDN擁有全球1200多個節點，分布在全球各個國家和地區，貼近用戶部署，使用戶更快速的訪問視頻內容，使視頻體驗更好。同時，為了面對業務的突發流量，阿里云提供了超過80TB的帶寬儲備，為持續增長的業務保駕護航。并且，單節點緩存容量超過1PB，通過提供更大的緩存空間，來提升用戶訪問速度。

介紹完了解決方案之后，周哲老師又為大家介紹了阿里云在短視頻領域的一些優化技術。

短視頻用戶體驗的關鍵指標有首屏時間、播放卡頓和播放錯誤。
一、首屏時間是指在視頻穩定播放期間，從用戶點擊播放到視頻開始播放之間的時間差。首屏時間越長，會導致用戶提前結束播放。

二、播放卡頓是指在播放過程中的不流暢情況，會嚴重影響用戶體驗。

三、播放錯誤是指用戶播放視頻時沒有成功播放，或出現異常導致提前中斷。

用戶體驗優化剖析
為了解決這些問題，我們對整個架構進行剖析。

首先，終端用戶使用阿里云提供的視頻SDK來請求調度服務器，調度服務器返回對應的節點IP，然后播放器通過CDN的節點IP來請求資源，CDN的邊緣節點如果有緩存的話可以從本地發給播放器，如果沒有緩存就去二級節點進行訪問，二級節點沒有緩存會去OSS或者用戶源站拉取數據。

首先，阿里云CDN擁有全球1200多個節點，分布在全球各個國家和地區，貼近用戶部署，使用戶更快速的訪問視頻內容，使視頻體驗更好。同時，為了面對業務的突發流量，阿里云提供了超過80TB的帶寬儲備，為持續增長的業務保駕護航。并且，單節點緩存容量超過1PB，通過提供更大的緩存空間，來提升用戶訪問速度。

介紹完了解決方案之后，周哲老師又為大家介紹了阿里云在短視頻領域的一些優化技術。

短視頻用戶體驗的關鍵指標有首屏時間、播放卡頓和播放錯誤。
一、首屏時間是指在視頻穩定播放期間，從用戶點擊播放到視頻開始播放之間的時間差。首屏時間越長，會導致用戶提前結束播放。

二、播放卡頓是指在播放過程中的不流暢情況，會嚴重影響用戶體驗。

三、播放錯誤是指用戶播放視頻時沒有成功播放，或出現異常導致提前中斷。

為了解決這些問題，我們對整個架構進行剖析。

首先，終端用戶使用阿里云提供的視頻SDK來請求調度服務器，調度服務器返回對應的節點IP，然后播放器通過CDN的節點IP來請求資源，CDN的邊緣節點如果有緩存的話可以從本地發給播放器，如果沒有緩存就去二級節點進行訪問，二級節點沒有緩存會去OSS或者用戶源站拉取數據。

阿里云CDN有一級節點、二級節點的緩存，二級節點的作用是
第一，做資源收斂，避免相同請求同時回源，減少源站壓力
第二，離邊緣節點接近，在邊緣節點沒命中的時候，能夠更快的從二級節點獲取到數據
第三，提供更大的存儲空間，提高命中。

同時，阿里云對于整個播放過程，進行一些用戶體驗相關的數據打點，通過這些數據來進行分析，得到了一些優化點。

第一就是播放器
播放器是否優化決定了終端用戶的觀看質量。首先，我們對播放器SDK做了相關優化，比如，通過減少首次緩沖時間，可以設置在收到視頻第一個I幀就開始解碼播放；提供動態緩存大小，當出現網絡抖動的時候，可以動態增加緩存大小，對數據進行預加載，通過這種方式來降低卡頓率；針對播放錯誤，播放器SDK實現了網絡重試機制，來提供播放成功率。

第二個優化是針對調度系統
用戶在訪問邊緣節點的時候，訪問調度服務器，調度服務器返回的IP地址是不是最優的網絡鏈路，這個很大程度上影響用戶對于視頻的下載速度。阿里云自研了智能調度系統，可以選擇用戶到邊緣節點的最優鏈路，來反饋給客戶端。

第三是阿里云提供非常多的網絡節點覆蓋
能夠讓邊緣節點距離用戶更近，來提升用戶訪問速度。

第四個優化點是協議棧優化
在用戶向CDN服務器獲取數據時，當出現網絡抖動的時候，會有下載速度降低情況產生，阿里云CDN針對TCP協議棧進行優化，通過更高效的協議棧算法來提升下載速度。

第五個優化點是窄帶高清
開發者可以使用阿里云提供的窄帶高清功能，來降低播放視頻的帶寬。

第六是緩存服務器優化
用戶在訪問邊緣節點的時候，如果請求在邊緣節點MISS會直接回源，響應時間變慢，而如果邊緣節點命中，用戶的下載的速度就和邊緣節點緩存服務器的性能具有強關聯性了，阿里云針對緩存服務器的性能做了很多優化，通過加大邊緣服務器的空間和智能優化，來提升訪問速率。

第七是全鏈路監控
阿里云也支持全鏈路監控，來提早發現問題，針對性優化，確保穩定服務

智能調度系統優化
這里詳細介紹一下智能調度的優化，針對調度系統，阿里云做了五個方面的優化。

第一個是精準的IP數據庫會持續更新
基于第三方IP庫數據、whois平臺和淘寶手機用戶在訪問數據時的一些經緯度信息，會對IP庫進行主動探測，基于這些維度的數據，進行計算和生成。IP庫數據的準確性會對調度系統提供數據支撐。

第二個是提供HTTPDNS服務
用戶通過localdns請求調度服務器，會遇到第一個問題是：localdns和用戶ip位置有不匹配問題，會出現基于localdns調度時，調度系統看到的客戶端ip和用戶真實ip不一致，導致調度不準確。第二個問題是：用戶查詢dns服務器時，在查詢過程中會出現dns結果被串改的情況

通過httpdns服務，可以解決由于localdns和ip地址不匹配問題，同時也可以做到dns結果防串改，使調度更精準。

播放器基于httpdns對dns查詢做預加載，并對結果做緩存，減少dns查詢查詢帶來的首屏時間慢。

第三點是基于用戶體驗的自動化調度
會基于用戶的客戶端IP以及用戶到每個節點的網絡情況、當前各個節點的狀態，來進行計算，通過一些機器學習的方式，來預測用戶到哪個節點的網絡鏈路為最優。這樣就確保給用戶IP地址返回最優的網絡鏈路。

第四個是大數據分析，選擇最優節點。
通過當前節點覆蓋情況和用戶訪問流量趨勢，進行數據預測，去選擇在哪里建點，并且去計算這些節點覆蓋哪些用戶的網絡質量是最優的，為調度系統提供數據支撐。

最后一點是基于內容調度，提高命中率。
通過302做內容粒度的調度，把相同URL調度到同一臺機器上，提高命中率。

阿里云CDN針對緩存系統也做了很多優化。

通過自研的緩存系統，開發基于裸盤的緩存系統。使用內存、SSD、SATA三級緩存架構，把最熱的資源存儲到內存中，次熱的資源存儲在SSD中，冷的資源存儲在SATA中，并且通過熱點遷移的方式，把SATA中熱的資源遷移到內存和SSD中，再通過淘汰算法，把內存和SSD中的冷的資源淘汰到SATA盤中。通過這種方式，提供內存和SSD的命中率，降低SATA盤的IO讀寫情況，來存儲更多的冷資源，提高邊緣節點利用率。

同時，自研的文件系統對IO操作做了很多優化，比如說合并IP對齊寫入功能，避免內存碎片和磁盤碎片帶來的IO性能嚴重下降。對大文件進行切片存儲，分片存儲到不同磁盤中，避免因單個視頻文件過熱導致磁盤性能下降。

通過以上的優化措施，緩存的平均命中率在95%以上，首字節時間平均低于10ms。

第一個優化點是基于時間序的丟包發現機制，主要是在TCP協議棧里去分析TCP發包的時間序列，然后能夠識別出哪些包丟掉了，快速發現丟包和快速重傳。

第二個優化點是主動丟包發現機制，是指我們在發現包的時候去主動探測，避免通過超時來發現丟包，減少丟包發現的時間，提高進行重傳
第三個是自適應的初始化窗口，針對不同業務場景使用不同初始化窗口大小。

第四個是更激進的擁塞避免算法，針對網絡不好的情況，在協議棧中識別狀態，使用更激進的發包策略，解決下載速度慢的問題。

第五個優化點是使用更小的鏈接超時時間，來更早的發現丟包。

基于以上的優化，我們使用第三方檢測平臺，對某短視頻業務1.2M文件，和其他CDN廠商做性能對比測試，相同文件大小從內容下載時間上看，使用阿里云CDN有2%-6%的性能提升。其余數據也表現優異。

歡迎大家來使用阿里云點播服務、CDN和OSS存儲，來搭建短視頻應用。

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