揭祕央視春晚直播背後的技術硬實力

2020年1月24日晚間8點,一首開年賀歲歌舞《春潮頌》拉開了鼠年春晚的序幕。《這就是街舞》、2019第一神曲《野狼Disco》的改編版本《過年迪斯科》、《風雪餃子情》、《走過場》等衆多的節目更是將春晚推向了一波又一波的高潮。

今年的春晚不僅演員陣容龐大,就連主持人陣容進行了“大換血”,各種創新的節目更是贏得觀衆的陣陣喝彩。本屆春晚堪稱一場科技的視覺盛宴,其中春晚舞臺首次打造三層立體舞美,同時運用飛屏技術營造出360度環繞式景觀,通過精良的視頻製作,讓觀衆在屏幕前就感受“裸眼3D”的極致體驗。

不僅如此,今年春晚北京主會場與粵港澳大灣區、鄭州分會場全面通過5G網絡進行互動,央視首次製作8K超高清電視版2020春晚,爲觀衆帶來史無前例的視覺震撼。今年春晚還與快手合作,推出10億春晚紅包,通過創新大小屏聯動方式,使得今年的春晚流量峯值再創歷年新高。

然而,面對不斷的流量“洪峯”和錯綜複雜的網絡環境,對於背後的技術“後勤”卻是一場實力的終極大考。爲保障春晚直播的高質量、無卡頓地平穩傳播,作爲今年央視春晚後臺技術支撐方之一的金山雲,以更加完善的技術服務,協助客戶迅速提升“戰鬥力”,全面護航央視網春晚直播、B站拜年祭,並全力支撐Top 10短視頻客戶打贏硬仗,以多元技術保障了千萬級的互動直播,並贏得用戶的一致好評。

“智能調度+多流擇優”雙引擎 護航央視春晚直播

多年以來,各項重大事件和活動的直播,例如央視春晚、全國兩會、世界盃等活動和體育賽事,都有着來自於金山雲的保障。歷經直播重保實戰考驗的金山雲,在直播保障方面有着更多的技術和經驗積累。
爲保障海量用戶同步、高清收看央視網的春晚直播節目,金山雲團隊夥伴們事先對直播所需帶寬進行了詳細地評估。同時,利用金山雲自身充足的節點資源和帶寬資源,確保對直播形成的峯值帶寬壓力形成穩定支撐。如果流量峯值超出預測,金山雲將在1分鐘內在客戶的流量調度組中增加節點,擴充總容量,滿足帶寬需求。
金山雲技術團隊預測,在20點聯歡晚會開始的每個整點時刻,會進入流量的高峯時段;同時結合主要客戶的業務推廣內容,會出現由搶紅包活動導致的用戶訪問高潮。爲確保高併發、高QPS的數據流量訪問,金山雲採用了金山雲自主研發的智能調度系統,更好地保證了直播過程中智能調度的實現。

揭祕央視春晚直播背後的技術硬實力
此係統包括“負載均衡器”、“金山雲鷹眼”、“智能閥”三大功能模塊。金山雲團隊先是用“金山雲鷹眼”監測數據,看數據有沒有達到“水位”,如果“水位”將近,“智能閥”將開啓,提前預警和分配資源,再由智能調度系統調整流量的走向,從而實現流量的智能調度。

其中金山雲KVS,全稱 KSyun Virtual Server,是一套基於 LVS 研發改造優化的自動負載均衡系統,具有可用性高,穩定性好,擴展性強等特點。金山雲KVS可以對每臺 real server 設置不同的權重值,讓性能好的資源承擔更多的用戶請求,合理的利用現有的資源。同時,金山雲KVS 還可以自動查詢 real server 的負載情況,動態調整權重來進行合理的資源分配。

揭祕央視春晚直播背後的技術硬實力
直播保障過程中,在央視和金山雲的直播源站的基礎上,搭建了多個直播源站及轉碼集羣,通過RTMP/FLV拉源流,轉碼處理後支持央視HLS/HDS/FLV拉流。同時配備容災主備解決方案,可在搭建的多個源站之間互爲備份,實現秒級切換,極大地分流了源站的高併發訪問請求。

值得一提的是,金山雲在業內率先支持直播推拉流over QUIC,金山視頻雲直播QUIC+解決方案(在丟包率達到30%時流暢度仍達96.51%)在此次直播重保中發揮了重要的作用。

揭祕央視春晚直播背後的技術硬實力

除此之外,金山雲團隊在此次保障過程中,採用了業界首創的多流擇優技術。即允許同一個直播信號頻道多點同時注入CDN,通過對多個原始信號源的對齊編排,確保信號共存,並通過自研的高敏感度抖動算法,及時感知不同信號源的抖動情況,在毫秒尺度上篩選出最優的信號源作爲向下分發的主信號,且支持最優信號源在毫秒級別上平滑切換而不引起跳幀或者重複播放。同時,在金山雲歷經考驗的內部鏈路動態優選的強力加持下,確保直播信號在CDN內部穩定傳輸。

“智能調度系統+源站分流+邊緣直播內容預拉取+多流優技術”四招共同構造了金山雲視頻直播的技術實力,也成爲金山雲在直播架構上的優勢所在。

高碼率、高併發QPS請求 提供全套能力服務體系
隨着互聯網技術快速發展,移動設備能力越發提高,用戶數量不斷增加,活動方式越發新穎,高碼率、高併發、高QPS已經逐步成爲雲服務企業基本能力要求。此次央視春晚直播更是創新性地採用了5G超清、VR直播形式,高達10億次的全網視頻播放量,高併發QPS(每秒的用戶請求數)的搶紅包互動,對金山雲服務能力提出巨大挑戰。

爲更有效保障業務高峯時超清視頻及VR視頻傳輸穩定性,金山雲技術團隊與央視網一起重新優化系統架構,通過資源打通,實現了在技術、管理、運營等維度的全方位聯動,最大程度保證了活動的順利進行。

目前,金山雲在國內有1000+CDN節點,全網帶寬儲備達100Tbps,能夠在最大程度上保證此次央視春晚的內容快速、穩定分發。此外,金山雲的CDN產品基於超大規模的分佈式集羣,擁有海量併發能力,能夠提供穩定、流暢、豐富的網絡加速服務,同時,金山雲全息透明化數據支撐體系,能夠實現全方位高可用服務保障,爲客戶提供低延時、彈性透明化的CDN服務。

針對高清視頻、VR等視頻應用,金山雲視頻雲分發節點進行專門的大容量設計,在系統架構層面採用新一代Cache架構Dorado,多級緩存技術、多線程等技術的應用,提高併發能力性能,穩定性提升50%以上;在硬件設備層面,採用了第三代DMA技術(SSD+MemCache+AIO),同時針對編譯器、存儲和網絡進行專門優化,I/O性能提高400%;在傳輸協議層面,金山雲TCP網絡經過內核優化,傳輸效率提升30%。

爲進一步減少帶寬的佔用,在此次重保過程中,金山雲提供了包括直播、點播、下載、小文件等完整的CDN產品矩陣以及包括邊緣計算、集智高清、P2P、QUIC雙邊加速等一系列技術體系在內的全方位技術服務。

其中,集智高清融合多種技術使編碼後的視頻體積縮小,節省20%-40%視頻傳輸帶寬,配合KSC265轉碼技術可二次降低視頻傳輸帶寬。金山雲提供AI+ AV1 智能雲轉碼服務,壓縮率高達80.57%,業界領先。

在邊緣計算層面,目前金山雲邊緣計算在大數據上傳與API加速場景中,文件上傳速度加快40%,上傳成功率提高到99.5%,API服務查詢請求成功率提高到99.9%;在同城直播的場景中,允許同城親友就近拉流觀看,大幅節省骨幹網帶寬並提升觀看質量。

除了集智高清、多流擇優、協議優化等基礎手段外,針對5G背景下的超高清、VR直播,金山雲也做了相應的技術儲備。CMAF低時延分發方案,不僅解決了HLS、DASH等協議的延時“硬傷”,其所具有的多碼率自適應功能,結合對齊轉碼技術,能夠同時提供8K、4K、1080P甚至更低的多檔碼率自適應輸出,以匹配不同網絡情況下的終端用戶能夠同時享受或高清或流暢的極致體驗。

正因如此,憑藉金山雲所提供的包括視頻雲和CDN整套的技術服務體系和資源儲備能力,金山雲經受了高清視頻的大流量和一波又一波的搶紅包流量高峯衝擊。

客戶成功保障平臺 提供全方位的保障能力
金山雲對此次央視春晚直播的成功保障,除了在底層技術的優化外,金山雲創新性地開發了“客戶成功保障平臺”,在此次央視春晚重保中發揮了重要的作用,起到了事半功倍的效果。

業內對於“客戶成功保障平臺”並不陌生。在2019年12月26日舉辦的“2019金牌運維大會”上,金山雲“客戶成功保障平臺”被評爲《2019運維行業年度優秀案例》。

衆所周知,公有云爲客戶資源彈性提供了便利,但同時對於公有云運維人員帶來了,缺乏從客戶視角看問題的技術手段、缺乏有效的主動性保障手段以及缺乏客戶產品體驗全局實時認知等困難。爲助力公有云客戶業務成功,實現商業結果的雙贏,金山雲推出“客戶成功保障平臺”提供全方位的保障能力。

其中,金山雲開發的“重保機器人’,可根據重保需求自動創建專門的保障溝通羣,針對客戶重保期間的問題集中羣內溝通,避免信息碎片化;“重保機器人”根據需求監控客戶的資源穩定性,添加“全方位的監控”,創建相應的“客戶資源監控大屏”,設置“靈敏的告警閾值”,確保可先客戶一步獲悉問題所在;此外,“重保機器人”將告警、工單派發到處理人,並監督處理人在一定時間內處理完成,極大地提高了人工的工作效率。

此外,爲保證央視直播重保的順利進行,金山雲成立了近50人的專項組,橫跨產品、研發、運營、客服以及風控團隊,提供724小時的遠程加現場保障,並提供了技術駐場服務,安排應用運維、網絡運維進行駐場保障,實現秒級響應和應急處理,做到第一時間解決問題。此外,在常規操作團隊之餘,金山雲專門安排了應急團隊,針對突發情況採取額外措施,兩套團隊獨立運轉,以備臨時突發狀態,保證重保的順利進行。
在全民防範病毒傳播的特殊時期裏,當我們在家中看着春晚捧腹大笑時,金山雲每個重保程序員都積極做好衛生防範,進門測體溫,大家都戴着口罩在2020金山雲春節保障指揮中心裏,爲央視春晚直播順利進行貢獻自己的力量。

揭祕央視春晚直播背後的技術硬實力

不可否認,金山云爲央視春晚直播成功重保,再一次證明了金山雲強大的技術實力。未來,隨着5G超高清以及VR時代的到來,金山雲將提供更加全面的技術和服務能力,爲更多的重大事件和賽事活動直播而保駕護航。

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