Cloudflare：視頻“端到端”，到底有多難

當(dāng)我們點(diǎn)開一個(gè)媒體和娛樂(lè)網(wǎng)站，沉浸在我們感興趣的視頻中，又或者在直播視頻中進(jìn)行著實(shí)時(shí)的互動(dòng)，我們可能只是單純覺(jué)得：這一網(wǎng)頁(yè)，這些視頻或直播畫面，就擺在我們面前，我們只是通過(guò)屏幕進(jìn)行觀看。就好比我們到達(dá)了一個(gè)展館，直接觀看著展柜中的事物一樣。

然而現(xiàn)實(shí)情況是，視頻網(wǎng)站的源服務(wù)器可能離我們非常遠(yuǎn)。也許，這些網(wǎng)站可以將視頻緩存在離我們較近的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上。但要從這些節(jié)點(diǎn)為我們以及其他用戶同時(shí)提供服務(wù)，特別是直播畫面，卻并不如我們想象般那樣簡(jiǎn)單。視頻源到用戶的“端到端”傳輸是每一個(gè)媒體和娛樂(lè)網(wǎng)站都需要面對(duì)的難關(guān)。

延遲無(wú)處不在

觀看量影響著網(wǎng)站的效益，因此用戶的觀看體驗(yàn)是至關(guān)重要的。沒(méi)有人會(huì)愿意持續(xù)觀看頻繁卡頓的視頻，并且每一個(gè)人都希望看到實(shí)時(shí)發(fā)生的直播畫面。然而，視頻傳輸?shù)拿恳粋€(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)有延遲：從內(nèi)容源記錄視頻并編碼，格式轉(zhuǎn)換，再到網(wǎng)絡(luò)傳輸（通常是借助CDN）內(nèi)容交付，客戶端播放器解碼。

為了減少端到端延遲，我們有著很多種編碼方式。從傳統(tǒng)的分段交付再到現(xiàn)在的分塊傳輸編碼，延遲已經(jīng)從20-30s降低到了5-10s。然而想在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步地降低延遲，則難上加難，原因就在于……

CDN增加了延遲

CDN增加延遲？這聽起來(lái)很不可思議。CDN的作用，即是通過(guò)緩存網(wǎng)站交付內(nèi)容，智能調(diào)度路由，為不同地方的訪問(wèn)者降低延遲。為什么到了視頻與直播領(lǐng)域，CDN反而會(huì)增加延遲呢？

因?yàn)楫?dāng)多個(gè)人同時(shí)請(qǐng)求同一個(gè)資源時(shí)，通常只有一臺(tái)設(shè)備可以直接串流視頻。只有當(dāng)CDN將整個(gè)視頻文件拉入緩存以后，它才能為其他的設(shè)備提供服務(wù)。換句話說(shuō)，大部分的客戶端都需要在CDN上等待分段緩沖。

不幸的是，我們一般不能強(qiáng)制CDN去避免這種緩沖延遲。因?yàn)镃DN數(shù)據(jù)中心的多臺(tái)服務(wù)器是使用“互斥鎖”進(jìn)行相互協(xié)調(diào)的，它限制一定時(shí)間內(nèi)只有一臺(tái)CDN服務(wù)器可以從源網(wǎng)站獲取特定文件。如果我們?nèi)∠诉@樣的“互斥鎖”，成千上萬(wàn)的人瀏覽視頻就意味著會(huì)有許多CDN服務(wù)器向源服務(wù)器請(qǐng)求內(nèi)容，很容易就會(huì)導(dǎo)致源服務(wù)器超載癱瘓。

高額的成本是一座大山

為了減少延遲，我們當(dāng)然可以增加帶寬，部署更多的網(wǎng)站服務(wù)器。然而部署一個(gè)新的服務(wù)器中心并向各地訪問(wèn)者提供服務(wù)，尤其是視頻與直播服務(wù)，從硬件設(shè)施到出口流量帶寬都會(huì)帶來(lái)非常高額的成本。更不用說(shuō)當(dāng)其中一個(gè)甚至多個(gè)服務(wù)器受到攻擊時(shí)，會(huì)有多少人的觀看體驗(yàn)受到影響。若無(wú)法妥善處理好網(wǎng)絡(luò)攻擊，平臺(tái)的收益就會(huì)急劇下降（甚至無(wú)法營(yíng)運(yùn)）。而無(wú)論是通過(guò)硬件設(shè)施還是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)保護(hù)平臺(tái)，都需要消耗大量資金與精力。

視頻“端到端”，真的很困難。但正如Cloudflare一直為互聯(lián)網(wǎng)性能提升和安全防護(hù)提供產(chǎn)品服務(wù)一樣，Cloudflare也為網(wǎng)絡(luò)媒體和娛樂(lè)服務(wù)商提供了一系列解決方案。

Cloudflare解決方案

1并行流加速

通過(guò)對(duì)緩存基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的更改，Cloudflare刪除了緩存鎖，并使多個(gè)客戶端可以同時(shí)且安全地讀取視頻。

2智能視頻路由

Cloudflare維護(hù)著一個(gè)全球私有骨干網(wǎng)，使它能夠以最不擁塞，最快的路徑將視頻內(nèi)容路由到觀眾。Argo智能路由使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析來(lái)找出最不擁塞的網(wǎng)絡(luò)路徑，從而路由您的內(nèi)容，并確?？焖俚囊曨l播放。

3節(jié)省帶寬費(fèi)用

在為內(nèi)容交付提供商提供視頻服務(wù)時(shí)，許多存儲(chǔ)提供商都會(huì)收取額外的帶寬費(fèi)用。Cloudflare是帶寬聯(lián)盟的創(chuàng)始人，可以為您降低或消除向Cloudflare數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)出口成本。

4構(gòu)建高級(jí)無(wú)服務(wù)器功能

Cloudflare Workers使您可以通過(guò)構(gòu)建可部署在世界任何地方的自定義無(wú)服務(wù)器功能來(lái)自定義媒體交付。使用Workers，您可以為需從區(qū)域存儲(chǔ)庫(kù)提供服務(wù)的視頻內(nèi)容構(gòu)建特定于地理位置的路由。

5安全加密網(wǎng)絡(luò)

默認(rèn)情況下，Cloudflare的網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)SSL/TLS加密的。我們對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行實(shí)時(shí)清理，以確保網(wǎng)站運(yùn)行的可靠性并能夠抵御大型攻擊。Spectrum為RTMP服務(wù)器提供可靠和安全的實(shí)時(shí)饋送。

Cloudflare的解決方案超出了基本的視頻交付范圍，使開發(fā)人員能夠使用高級(jí)無(wú)服務(wù)器功能自定義視頻交付，以實(shí)現(xiàn)最高保真度和最低延遲。