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推协议
让我们首先介绍可用的推送协议,它们在实时广播领域中的现状,优缺点。
RTMP
实现WebRTC
基于UDP的专有协议
HLS
FLV
RTMP
RTMP是实时消息协议的缩写。 该协议基于TCP,是一个协议族,包括RTMP基本协议以及RTMPT / RTMPS / RTMPE和许多其他变体。 RTMP是一种用于实时数据通信的网络协议。 它主要用于Flash / AIR平台与支持RTMP协议的流媒体/交互式服务器之间的音频,视频和数据通信。 支持该协议的软件包括Adobe Media Server / Ultrant Media Server / red5等。
RTMP是当前主流的流媒体传输协议,已广泛应用于直播领域。 可以说,市场上大多数直播产品都采用该协议。
优点
CDN支持很好,主流CDN供应商支持
简单的协议,易于在各种平台上实施
坏处
基于TCP,传输成本高,在网络环境较弱的情况下丢包率高的问题非常明显。
不支持浏览器推送
Adobe专有协议,Adobe不再更新
大规模并发时,也容易发生不可预测的稳定性问题
实现WebRTC
WebRTC的名称源于Web实时通信(Web Real-Time Communication,英语:Web Real-Time Communication)的缩写,是一种API,它支持用于实时语音或视频对话的Web浏览器。 它于1年2011月3日开源,并在Google,Mozilla和Opera的支持下,被WXNUMXC推荐为万维网联盟的标准。
优点
W3C标准,主流浏览器高度支持
Google支持它,并在各种平台上提供了参考实现
底层基于SRTP和UDP,在网络条件较弱的情况下仍有很多优化空间
可以实现点对点通信,通信双方之间的延迟很短
坏处
ICE,STUN,TURN传统CDN不提供类似服务
基于UDP的专有协议
一些直播应用会使用UDP作为底层协议来开发自己的私有协议,因为UDP在弱网环境下的优势可以通过一些定制的调优来达到更好的弱网优化效果,但也必然是私有的协议。
优点
更多的自定义和优化空间
坏处
开发成本高
CDN不友好,您需要构建自己的CDN或与CDN达成协议
独立作战,无法与社区一起发展
其他协议
FLV
FLV协议主要由Adobe推动。 格式非常简单,除了将一些标记标头信息添加到大块视频帧以及音频和视频标头中。 由于这种极端的简单性,它在延迟性能和大规模并发方面很成熟。 唯一的缺点是对移动浏览器的支持非常有限,但是它非常适合用作移动APP直播协议。
HLS
苹果公司推出的解决方案将视频分成5-10秒的小视频片段,然后使用m3u8索引表对其进行管理。 由于客户端下载的视频是5-10秒的完整数据,因此视频的平滑度非常好。 很好,但是它也会引入较大的延迟(HLS的一般延迟约为10-30s)。 与FLV相比,HLS在iPhone和大多数android移动浏览器上具有非常强大的支持,因此它通常用于QQ和微信朋友圈中的URL共享。
运输网络
我们推出的流媒体需要传播给听众。 整个链路是传输网络。 货运物流的类比是从出发点到目的地的所有距离。 如果道路通行能力不足,将导致交通阻塞,这是网络拥塞。 这时,我们将更改距离,这就是所谓的智能调度,但是传输网络将从全局角度进行调度,因此它将比原子世界的调度具有更好的效果。 可以想象,有一个神低头看着天空的起源和目的地。 所有的交通信息都在当时,并且是实时的,然后给您清晰的道路,多么神奇。
让我们首先回顾一下传统的内容分发网络。
为什么会有内容分发网络,内容分发网络的由来
互联网起源于美国军方的内部网络。 蒂姆·伯纳斯·李(Tim Berners-Lee)是互联网的发明者之一。 他很早就预见到网络拥塞将在不久的将来成为互联网发展的最大障碍,因此他提出了一个学术问题。 为了发明一种新的,从根本上解决问题的方法来实现Internet内容的无拥塞分发,这个学术问题最终催生了一种创新的Internet服务CDN。 当时,伯纳斯·李(Berners-Lee)博士就位于麻省理工学院应用数学教授汤姆·莱顿(Tom Leighton)教授的办公室旁边。 Berners-Lee的挑战激起了他。 莱顿终于解决了这个问题,并开始了自己的商业计划,建立了Akamai,成为了世界上第一家CDN公司。
传统CDN架构
上图是典型CDN系统的三级部署的示意图。 该节点是CDN系统中最基本的部署单元。 它分为三级部署,中心节点,区域节点和边缘节点。 顶层是中心节点,中间一层是中心节点。 该级别是一个区域节点,边缘节点在地理位置上分散,为用户提供附近的内容访问服务。
下面介绍CDN节点的分类,主要分为骨干节点和POP节点两类,骨干节点又分为中心节点和区域节点。
骨干节点
中央节点
区域节点
POP节点
边缘节点
从逻辑上讲,骨干节点主要负责内容分发并在丢失边缘节点时返回源,而POP节点主要负责向用户提供附近的内容访问服务。 但是,如果CDN网络规模较大,边缘节点直接返回中心节点将对中间层的核心设备造成过大的压力。 物理上引入区域节点来负责地理区域的管理并保存一些热门数据。
直播广播传输网络的痛点不同于传统CDN
随着直播时代的到来,直播已经成为当前CDN供应商的另一个主要战场。 CDN在直播时代需要支持哪些服务?
支持流媒体协议,包括RTMP,HLS,HTTP-FLV等。
第一个屏幕以秒为单位打开,并且控件在从用户单击到播放的几秒钟内
1〜3延时控制,从流媒体到播放端,延时控制在1到3秒之间
整个网络的全局智能路由可以使用整个CDN网络中的所有节点为单个用户提供服务,而不受地理位置的限制。 随着全球整合过程的不断发展,跨地区,国家和大洲的直播已经成为一种规范。 主播很可能会在欧洲和美国,而用户将在亚洲。
日级节点的需求不断增加,中国公司走向海外已成为一种趋势。 CDN需要更多的海外节点。 如今,越来越多的海外节点正在竞争快速部署。 从提高对节点的需求到连接到网络以提供服务需要一天的时间。 其中,对CDN的运行,维护和规划提出了很高的要求。 原始的月度计划和网络访问不能满足高级要求。
传统CDN链接路由
CDN基于树状网络拓扑。 每层都有GSLB(全局服务器负载平衡),用于在同一层中平衡多个CDN节点。 有什么好处?
在上面提到的许多CDN应用方案中,Web加速,视频加速和文件传输加速都同时依赖于GSLB和Cache系统。 缓存系统是整个CDN系统的成本,并且可以使设计树结构最大化。 节省Cache系统的资本投资。 因为只有中央节点需要保留所有机会的高速缓存副本,所以它会逐步减少,并且边缘节点只需要少量的热高速缓存即可命中大多数CDN访问请求,从而大大降低了成本。 CDN网络,这也符合时间要求。 CDN用户的需求是双赢的。
但是在实时时代,实时广播服务是一种流服务,很少涉及Cache系统。 基本上,可以在广播完成后释放存储资源。 即使存储要求是出于策略原因,也都是冷存储。 在存储上的投资是相对便宜的,并且只要可以追溯数据并可用,就不需要在所有节点上进行存储。
让我们看一下树状的网络拓扑。 用户可用的链接数量是有限的。 如下图所示,特定区域内用户可用的链接数为:2 * 5 = 10
如果用户在某个区域中,则GSLB(通常是边缘节点级别的Smart DNS)会将用户路由到该区域中的边缘节点,而上层会将用户路由到区域节点(此处是GSLB)。内部负载均衡器),最后回到中心节点,该中心节点将链接源站点。
这里的假设是:
用户可以访问的最快节点必须是该区域中的边缘节点。 如果该区域中没有边缘节点,则最快的节点必须是逻辑上相邻区域中的边缘节点。
边缘节点可以访问的最快节点必须是该区域中的区域节点,并且不能是其他区域中的节点。
到中央节点的区域节点必须是最快的,并且此链接的速度和带宽都是最佳的。
但这是真的吗? 引入这么多假设是真的吗?
实际上,即使从理论上讲我们可以证明上述假设是正确的,节点规划和区域配置仍主要取决于人们的设计和规划。 我们知道,很多人是不可靠的,即使当时的区域规划是正确的,谁能保证这些静态的网络规划会因为光纤的铺设或某些IDC的压力过大而改变? 因此,我们可以跳出树状网络拓扑的束缚,并探索一种适用于实时广播加速的新网络拓扑。
为了摆脱有限的链路路由限制并激活组织网络的能力,我们可以将上述节点转换为网状网络拓扑:
我们已经看到,一旦将网络结构更改为网格结构,用户的可选链接就会变成:无向图中指定的两点之间的所有路径,正如研究图论的学生所知道的那样,数量是惊人的。
系统可以选择任何最快的 通过智能路由链接,而不是在系统部署过程中依赖过时的人工规划。 无论是某些链路之间光纤的加入,还是某个IDC的压力过大,都可以实时反映在整理网络中,帮助用户实时推出最优链路。 这时候,我们可以去掉之前的一些假设,通过机器而不是人来实时规划网络的链路路由。 这种实时的大规模计算任务,天生就不是人类的强项,我们应该把它们交给更合适的物种。
CDN扩展
如前所述,中国公司走向海外已成为大势所趋,对CDN海外节点的需求也在增加。 在这种情况下,CDN供应商需要在新区域中部署新的骨干网和边缘节点,并且需要详细的网络规划。 时代变了。 最初,CDN用户都是企业级用户,其业务线的迭代周期很长,计划很长,而CDN供应商则留有更多时间。 互联网公司注重速度。 每两周进行一次迭代已成为常态。 这涉及成本和响应速度之间的矛盾。 如果提前部署节点,它们可以更好地为这些Internet公司提供服务,但是存在更高的成本压力,反之亦然。 无法应对这些快速增长的互联网公司。
理想情况下,如果用户提出要求,则CDN制造商会在内部对其进行评估,在同一天提供反馈并在同一天进行部署,客户可以在同一天在新区域中测试新节点。 怎么处理呢?
答案是基于网状拓扑的对等网络。 在网格拓扑中,每个节点都是一个Peer。 从逻辑上讲,每个节点提供的服务是等效的。 无需按区域设计复杂的网络拓扑。 节点联机后,无需复杂的部署过程,您可以直接在线注册节点信息以向用户提供服务。 从理论上讲,结合虚拟化技术前后的时间可以控制在一天内。
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