【本期推薦】爲什麼一到大促，我們的錢包總是被掏空？是大家自制力不夠，還是電商平臺太會讀懂人心，從技術維度，抽絲剝繭一探究竟。
摘要：動輒幾十上百萬人同時在線的直播間，讓所有人能同時公平的去搶購，並且還要確保系統運行的穩定，這是一個非常大的考驗。背後到底是什麼樣的技術加持，過程中又遇到了哪些挑戰？讓我們來一探究竟。
本文分享自華爲雲社區《618技術特輯（三）直播帶貨王，“OMG買它”的背後，爲什麼是一連串技術挑戰？》，原文作者：技術火炬手 。
“OMG，買它買它！”某人氣主播的直播間內，熱鬧非凡。上百萬人同時在線，右手拇指如同上了弦的箭，就等主播發出口令“3，2，1，上鍊接！”，火速下單。
沒錯，今年的618，直播帶貨已經成了“剁手黨”們喜聞樂見的一種購物形式。截止2020年，在我國9.04億網民中，就有2.65億電商直播用戶。
動輒幾十上百萬人同時在線的直播間，寶貝鏈接一旦上架，需要秒級到達消費者。讓所有人能同時看到鏈接，公平的去搶購，並且還要確保系統運行的穩定，這是一個非常大的考驗。背後到底是什麼樣的技術加持，過程中又遇到了哪些挑戰？讓我們來一探究竟。
傳統直播：卡頓延遲，拼手速總是慢人一步
直播的及時性和互動性讓它成爲信息觸達、互動溝通的新媒介，最大化真實還原人與人的線下互動場景。但直播的實時互動效果夠好了嗎？
互聯網直播全鏈路可以分爲7個步驟：分別是採集、編碼、發送、分發、接收、解碼和渲染。而在發送和分發的階段，由於網絡抖動等多種不可控因素，導致了直播延時的不可控。
- 在線授課，學生提出問題，由於直播延時，老師都講到下一個知識點了問題才彈出來，只能返回重新回覆；
- 電商直播中，粉絲詢問寶貝信息，由於直播延時，明明剛剛聽到主播開賣，卻就是搶不到；
- 賽事直播中，在別人的吶喊聲中才發現進球了…
很多直播開始跨平臺跨地域直播，如何實現異地直播，跨平臺直播，就需要一些推流和拉流的技術。推流是把採集階段封包好的內容傳輸到服務器的過程；拉流是指服務器已有直播內容，用指定地址進行拉取的過程。
目前業界直播採用的協議，一般把RTMP作爲推流協議，把RTMP/HTTP-FLV作爲拉流協議，延遲在3-5秒左右。而在H5上更多采用的是時延超過10秒的HLS系統。也就是說，當主播在直播間舉行一個搶購活動，你每次聽到主播喊出“三二一，上鍊接！”的時候，其實在直播現場中已經過了好幾秒了。
除了直播協議本身會帶來時延，傳統直播由於架構原因也會產生延時。傳統直播的技術架構分爲3層，分別是單線的CDN邊緣節點、多線的CDN中心節點和承載一些增值服務的源站。整個直播從推流到拉流，一般調度系統會將主播切入到最合適的邊緣節點，邊緣節點進行收流，通過CDN中心節點轉推到直播的源站；此時，觀衆通過調度接入到拉流的邊緣節點上，靜態化的通過CDN中心節點回源到直播的源站。
但是，綜合體驗來看，以下三點並不適用於低時延的場景。首先最大的消耗是在觀衆側到CDN拉流邊緣的最後一公里上，這裏TCP協議並不適用於低時延。第二是基於靜態樹狀分發架構，處於對成本考慮也並不是特別好。第三是在整個直播源站上的轉碼，目前也有相對較大的時延，一般在500ms左右，這個也是低時延直播解決不了的。
“3、2、1上鍊接”背後的硬核技術：大規模超低時延
傳統直播技術遭遇高併發與低延時之間的瓶頸，阻礙了直播在一些場景的落地，已經不能滿足某些對互動要求更高的直播場景。直播產業的下一個升級：低時延直播技術正在興起，且有望成爲直播技術的新焦點。
八仙過海，各顯神通，不同玩家以不同方式實現低時延直播，華爲雲音視頻研發部門通過CDN傳輸的協議優化以及內部鏈路的動態優選、超低時延轉碼等技術的組合，把傳統直播3-5s的時延顯著的降低到800ms以內，轉碼時延控制在150ms以內。同時，超低時延直播對傳統直播能做到完全兼容，減少對原有技術架構的衝擊，降低架構優化的成本。
架構解析
除了直播協議的選擇能夠減少延遲外，我們還可以通過一些架構的細節優化，進一步減少直播延遲，讓用戶有更好的觀看體驗。
以上架構設計，比較好的做到了對原有傳統直播架構的前向兼容性，能夠維持原有的主播RTMP協議的推流。在直播的源站上面，對於媒體的轉碼以及一些功能的消息回調的通知可以無縫兼容。與此同時，在原有直播協議的基礎上，對H5端擴展了對標準的RTC協議播放的支持，在iOS和安卓端支持私有的RTC協議的播放。
華爲雲超低時延直播技術優化的核心有三點：
第一，最後一公里基於TCP對UDP計劃的改造，引入華爲雲算法，把傳統直播的時延降低到毫秒的數量級之內，同時能夠保證很好的抗損，做到流暢的體驗；
第二，把傳統的樹狀的靜態規劃調度架構改成智能動態的網狀架構，這就帶來CDN內部分發回源的路徑是動態規劃的，而不是之前靜態規劃的鏈路；
第三，引入超低時延轉碼技術，最終將整個轉碼的時延由原來的500ms左右降低到穩定控制在150ms以內。
智能動態網狀架構
爲什麼叫做智能動態的網狀架構？舉個例子，我們以三個觀衆訪問的路徑來做分析，比如一個主播是深圳電信的用戶，以原有的架構，會接入到深圳電信就近的邊緣覆蓋節點上，再推到中心節點，再到源站，而訪問觀衆會通過一個固有的靜態的中心獲取這個信息。無論用戶和觀衆的距離有多遠，都會走到邊緣中心源站，然後再下行，需要經過5層節點的分發。
而以現在的架構，如果有一個觀衆是深圳電信的用戶1，通過動態的架構會把他實時調度到和主播推流節點相同的節點上來，他的訪問路徑是主播到B節點，然後再到觀衆，其實就經過了一條，整個鏈路的質量和成本都能得到很好的提升。對於廣西電信的一個用戶2，如果把他直接調度到推流點，整個網絡將不可控，那麼動態智能網狀架構會把他接入到就近的節點上。因爲B到C之間的網絡相對是可靠性更高一些，調度系統判斷這一塊的訪問質量是可行的，所以用戶2的訪問路徑是2-C-B，經過兩點。而如果是北京連通的用戶3，主播跟觀衆是天南海北的，這種情況下做就近的訪問可能對質量的損害會比較大，則還是會按照原有的方式去拉流，保證高質量的訪問。
智能調度流媒體大腦
上面的例子是觀衆對於主播整體鏈路最終結果的呈現，但這背後還要依賴於一套基於流信息的智能調度系統。這個調度系統的架構基於在源站上搭建的智能調度流媒體大腦，其主要由四大核心模塊構成：
- 內容管理中心，可以理解爲就是流媒體的眼睛，能夠通過邊緣實時流信息的彙報，比如某個時刻有主播上線、什麼時候下線等消息通知，準確地知道每一個主播的上線、每一個觀衆的接入，能夠清晰的知道這個流被推到哪裏，在全網的哪個節點之上。
- 質量地圖，用於構建整個CDN網絡的節點間，包括用戶到節點間網絡實時的狀態。通過下發一些調度任務到位於邊緣探測Agent的節點上，探測Agent發起週期性的探測任務，然後把探測結果上報給大數據中臺，最終實時分析出全網的覆蓋質量。
- 調度控制器，它掌握的是調度所依賴平臺的基礎數據，比如節點流量、節定規劃、以及用戶側的一些數據。
- 調度決策中心。前面三塊的輸出會作爲調度決策中心的輸入。調度決策中心作爲最終調度的大腦，會實時生成一個全網的調度策略，包括用戶接入的調度策略和節點間內部回源的策略，並下發到調度執行器上。最初華爲把調度的執行器部署在雲上，後來爲了打造端到端的低時延，把這部分下沉到了CDN的邊緣節點上，盡最大的能力去降低用戶之間調度的時延。
超低時延轉碼技術
說到視頻低時延，就不得不提視頻轉碼。目前，視頻轉碼已經成爲各大直播平臺功能的標配。但由於終端用戶的網絡情況不一，爲了達到端到端的低時延，轉碼的時延也需要進一步降低。華爲轉碼技術能將時延穩定控制在150ms以內，同時低時延的轉碼也支持高清低碼的技術，在同等畫質下，把播放端的碼率降低30%以上，節省整個平臺的帶寬成本。基於高質量的畫面訴求，低時延的轉碼也支持畫質增強和ROI增強的功能，還能夠對畫面的細節和紋理做精確的定向優化。
伴隨5G技術的應用推廣，“直播+”模式向各垂直領域加速延伸，在線直播應用井噴式增長。傳統的直播在今年將轉換爲超低時延直播，並率先在在線教育、電商直播、賽事直播及秀場類直播四個行業場景進行落地推廣。
2021年將會是傳統直播邁向超低時延直播轉折的年份，在今年底預計20%的互聯網直播將全面的升級成爲超低時延直播。未來的2-3年，超低時延直播將全面替換傳統直播，最終引領一輪新的商業模式，引領直播行業新一輪的發展。
商業創新推動了電商直播行業的蓬勃生長，而支撐這些沸點場景和交易奇蹟的，必然是技術的巨大能量。相信在新技術的洗禮下，消費者的個人需求、消費環境、消費理念都能得到進一步升級。
618技術特輯（一）不知不覺超預算3倍，你爲何買買買停不下來？如果你想了解爲什麼每當大促的時候，我們的錢包總是被掏空？這背後到底是大家自制力不夠，還是電商平臺太會讀懂人心，我們不妨從技術維度，抽絲剝繭一探究竟。
618技術特輯（二）幾百萬人同時下單的秒殺，爲什麼越來越容易搶到了？當消費者被電商的推薦系統虜獲後，他們又是如何保證大促期間，你能隨時隨地買到自己心儀的商品，以及上億的交易數據是如何有序地流通，保證你既能搶到，也能及時收到貨呢？這篇文章爲你一一解密。