世界杯千萬級直播高穩定的挑戰和實踐
今年夏天，俄羅斯世界杯召開。在剛剛落幕的重慶雲棲飛天技術匯專場中，阿裏視頻雲技術專家裘良科，就世界杯這個話題，跟參會嘉賓一起探討了千萬級直播高穩定的挑戰和相關實踐，本文為演講全文。
2018年俄羅斯世界杯從6月14日到7月15日，跨度整整一個月，共有64場比賽，優酷成為央視指定的世界杯新媒體官方合作夥伴，作為優酷的同門兄弟，阿裏雲也一並為世界杯直播的提供技術支持，一同征戰世界杯。 整個世界杯期間，阿裏雲的服務是不間斷的，要始終保持著穩定與流暢。而且除了支持優酷外，阿裏雲同時支持著CCTV5、CNTV、咪咕的世界杯直播，支撐了全網世界杯流量的70%。單單優酷的法阿大戰單場並發就達到2000W，加上其他的幾家客戶，足足有數千萬的用戶並發。這麽大規模、持久的賽事，對直播平臺也是很大的挑戰。
那麽從技術層面看，世界杯直播的挑戰究竟有哪些？
第一個挑戰是內容集中。世界杯核心內容就是CCTV5，加上解說頻道，多角度頻道就10多路直播，假設源站出現問題，那麽所有的直播都會出現問題。
第二個挑戰是高並發。世界杯高達千萬級的並發在線觀看用戶，且用戶量徒增非常明顯。假設直播平臺出現短暫故障，所有用戶可能會重新請求或者請求其他系統，對系統壓力也會非常大。
第三個挑戰是安全性。世界杯是世界級盛會，假設中間出現安全事故，影響會非常大，平臺方也會有不可推卸的責任。
在這樣的挑戰之下，阿裏雲要始終保持著世界杯直播的穩定、流暢、安全，背後有一套復雜的方案和邏輯，下面我們來從穩定性、安全、監控三個部分展開。
穩定性
第一部分是信源生產鏈路，因為最原始的信號很有可能不被雲平臺使用，比如非常高碼率的信號，不適合傳輸，所以一般都會有信源生產的鏈路進行編碼，提供一個源站服務。第二部分是視頻雲中心，整個直播平臺架構是中心架構，所有直播所需要的功能，比如轉碼、截圖、錄制、水印等功能，都是在中心完成的。第三部分是CDN，CDN是真正承載整個世界杯直播的用戶壓力的一環，數千萬的用戶都跑在CDN上。第四個部分是客戶端。接下來分各個環節來介紹阿裏雲如何保障服務穩定。
一、信源生產鏈路
多信號源輸入：生產鏈路環節一般是用戶自己搭建，建議用戶多信號源輸入，因為單信號源輸入的情況下，如果信號源中斷就會導致業務中斷。如果信號源確認只有一個的話，建議用戶信號源多鏈路輸入，避免單鏈路故障而導致信號源無法接收。
多出口推/拉流：源站的出口鏈路一般會要求是多個，因為單出口鏈路存在網絡風險。
二、視頻雲中心
結合多網絡輸入，視頻雲中心也會采用多網絡接入。
流合並，多個流來到視頻雲中心，通過特有的合並組件，把多個流變成一路流。
組件分布式部署，對於重大賽事，所用的機房我們會采用獨立資源專用機房，和其他業務之間互不影響。
全鏈路自動切換，每一個組件的狀態都會自動檢測，發生問題在10秒鐘之內完成切換，保證直播流的連續性。
對於交互相對較少的賽事直播，所以會采用H264直播，進行的優化是，所有的切片輸出的H264切片中，切片長度和I幀都是對齊的，好處是當下遊想在不同碼率之間切換的時候，畫面是連續的，不會有跳躍感。
切片雙寫，每一路流在進行切片的時候，都是雙進程切片，同時切到兩個OSS，這樣就保證了下遊CDN的源是雙份的。
考慮到賽事直播的重要性，整套架構在原來的基礎上，同時做了中心異地備份。
三、 CDN與客戶端
配合OSS雙寫，CDN也同時支持兩個OSS，並根據實時檢測把好的切片拼成一路，任何一個OSS寫異常、寫的慢都不會影響內容的傳輸。
中心主備與L2災備，由於CDN本身架構就是分布式的，考慮到世界杯的規模非常大，采用中心主備，如果CDN中心出現問題，會馬上切換為另一個。另外，每個地區都會放多個L2節點，如果L2在某一時刻出現問題，會馬上要附近的其他L2接入，不會因為異地影響服務質量。
采用節點內的負載均衡和CDN的調度優化方案，可以確保業務順暢。
最後，給客戶端一個建議，因為客戶端很多，當前面的切換出現時，某些客戶端可能會出現卡死無法播放等問題，所以客戶端需要對CDN請求做一個重試。
安全
世界杯賽事直播護航工作中，內容的安全和穩定同樣重要。用戶可以通過阿裏雲雲導播臺內容審核、源站IP推流和拉流的白名單設置、推流鑒權、拉流HTTPS校驗防劫持等幾個方案，來保障內容安全。針對類似世界杯賽事的版權內容，阿裏雲也提供播放鑒權&二次鑒權、DRM對視頻本身鑒權、分域名封禁、區域限制等方案來防止盜播盜鏈。
監控
架構解決了穩定性問題，並在安全方面也做了很多準備之後，直播當然也需要監控，阿裏雲對於世界杯直播的監控分以下三大部分。
第一是技術環境的監控
包括直播中心、CDN每臺設備的CPU使用率、內存、網絡、磁盤等，如果出現故障情況，就和前面的方案配合進行自動切換；如果出現異常、亞健康的狀態，則會通過報警讓運維人員快速定位問題和快速處理。
第二是應用監控
包括每個程序的進程、端口、QPS壓力、直播延遲，與前面環境監控的處理方式一樣，如果出現故障，就和切換機制聯動，如果出現異常則通過報警來人為處理。
第三是業務監控
包括直播全鏈路監控，下圖是一張比較復雜的直播業務的監控圖，綠色代表正常，×××可能會出現丟幀、丟包等問題出現的異常線路。點開每一條線，就可以看到沒路流在當前時間下的狀態值，比如說時間戳一小時之內是否連續、遞增和跳頻，避免客戶端兼容性問題引發的不好的用戶體驗。
對於幀率的監控，在視頻雲中心進行流合並的時候，我們實時地把不同的流合並成一個，來達到抗抖動的效果。下面四幅圖是同一時間同一路流的監控，上面三路流合並成下面一路流，毛刺變少，結果更穩定。
除此之外，系統還會針對服務端慢速比、客戶端卡頓率等數據，進行實時收集和監控，通過和客戶端的聯合，實現質量調優。
除了以上高穩定性的服務架構、多維度安全策略以及全鏈路監控以外，阿裏視頻雲也為用戶提供時移直播、智能剪輯、異地容災、智能調度、秒開、碼率控制、50幀極清、高速通道、防盜鏈、雲導播臺、廣告識別、ET字幕等能力。
相信護航過世界杯直播之後，阿裏視頻雲一定在活動、賽事直播這個場景下沈澱了更多技術，在未來為客戶創造更多價值，為用戶帶來更極致的觀看體驗。
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