直播系統開發中低延遲優化方面的部分技巧

• 2019 年 10 月 7 日
• 筆記

直播系統開發是一個複雜的工程系統，要做到非常低延遲的直播，需要複雜的系統工程優化和對各組件非常熟悉的掌握。這裡面我們再分享幾個簡單而常用的調優技巧。

一、傳輸協議優化

1、在服務端節點和節點之間盡量使用 RTMP 而非基於 HTTP 的 HLS 協議進行傳輸，這樣可以降低整體的傳輸延遲。這個主要針對終端用戶使用 HLS 進行播放的情況。

2、如果終端用戶使用 RTMP 來播放，盡量在靠近推流端的收流節點進行轉碼，這樣傳輸的影片流比原始影片流更小。

3、如果有必要，可以使用訂製的 UDP 協議來替換 TCP 協議，省去弱網環節下的丟包重傳可以降低延遲。它的主要缺點在於，基於 UDP 協議進行訂製的協議的影片流的傳輸和分發不夠通用，CDN 廠商支援的是標準的傳輸協議。另一個缺點在於可能出現丟包導致的花屏或者模糊（缺少關鍵幀的解碼參考），這就要求協議訂製方在 UDP 基礎之上做好丟包控制。

二、傳輸網路優化

1、在服務端節點中快取當前 GOP，配合播放器端優化影片首開時間。

2、服務端實時記錄每個影片流流向每個環節時的秒級幀率和碼率，實時監控碼率和幀率的波動。

3、客戶端（推流和播放）通過查詢服務端准實時獲取當前最優節點（5 秒一次），准實時下線當前故障節點和線路。

三、推流、播放優化

1、考察發送端系統自帶的網路 buffer 大小，系統可能在發送數據之前快取數據，這個參數的調優也需要找到一個平衡點。

2、播放端快取控制對於影片的首開延遲也有較大影響，如果僅優化首開延遲，可以在 0 快取情況下在數據到達的時候立即解碼。但如果在弱網環境下為了消除網路抖動造成的影響，設置一定的快取也有必要，因此需要在直播的穩定性和開延遲優化上找到平衡，調整優化緩衝區大小這個值。

3、播放端動態 buffer 策略，這是上面播放端快取控制的改進版本。如果只是做 0 快取和固定大小的快取之間進行選擇找到平衡，最終還是會選擇一個固定大小的快取，這對億級的移動互聯網終端用戶來說並不公平，他們不同的網路狀況決定了這個固定大小的快取並不完全合適。因此，我們可以考慮一種「動態 buffer 策略」，在播放器開啟的時候採用非常小甚至 0 快取的策略，通過對下載首片影片的耗時來決定下一個時間片的快取大小，同時在播放過程中實時監測當前網路，實時調整播放過程中快取的大小。這樣即可做到極低的首開時間，又可能夠盡量消除網路抖動造成的影響。

5、動態碼率播放策略。除了動態調整 buffer 大小的策略之外，也可以利用實時監測的網路資訊來動態調整播放過程中的碼率，在網路頻寬不足的情況下降低碼率進行播放，減少延遲。

以上，是我們在低延遲優化方面的部分技巧。實際上我們優化低延遲的時候並不是只關注「低延遲」，而是在保證其它條件不影響用戶體驗的情況下盡量做到低延遲，因此它的內容涉及到更多廣泛的話題。