金山云：揭秘央視春晚直播背后的技術(shù)硬實(shí)力

2020年1月24日晚間8點(diǎn)，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(fēng)雪餃子情》、《走過場》等眾多的節(jié)目更是將春晚推向了一波又一波的高潮。

春晚央視開幕圖（圖片來自網(wǎng)絡(luò)截圖）

今年的春晚不僅演員陣容龐大，就連主持人陣容進(jìn)行了“大換血”，各種創(chuàng)新的節(jié)目更是贏得觀眾的陣陣喝彩。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(shí)運(yùn)用飛屏技術(shù)營造出360度環(huán)繞式景觀，通過精良的視頻制作，讓觀眾在屏幕前就感受“裸眼3D”的極致體驗(yàn)。

不僅如此，今年春晚北京主會場與粵港澳大灣區(qū)、鄭州分會場全面通過5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互動，央視首次制作8K超高清電視版2020春晚，為觀眾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(chuàng)新大小屏聯(lián)動方式，使得今年的春晚流量峰值再創(chuàng)歷年新高。

然而，面對不斷的流量“洪峰”和錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，對于背后的技術(shù)“后勤”卻是一場實(shí)力的終極大考。為保障春晚直播的高質(zhì)量、無卡頓地平穩(wěn)傳播，作為今年央視春晚后臺技術(shù)支撐方之一的金山云，以更加完善的技術(shù)服務(wù),協(xié)助客戶迅速提升“戰(zhàn)斗力”,全面護(hù)航央視網(wǎng)春晚直播、B站拜年祭，并全力支撐Top 10短視頻客戶打贏硬仗,以多元技術(shù)保障了千萬級的互動直播，并贏得用戶的一致好評。

“智能調(diào)度+多流擇優(yōu)”雙引擎 護(hù)航央視春晚直播

多年以來，各項(xiàng)重大事件和活動的直播，例如央視春晚、全國兩會、世界杯等活動和體育賽事，都有著來自于金山云的保障。歷經(jīng)直播重保實(shí)戰(zhàn)考驗(yàn)的金山云，在直播保障方面有著更多的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累。

為保障海量用戶同步、高清收看央視網(wǎng)的春晚直播節(jié)目,金山云團(tuán)隊(duì)伙伴們事先對直播所需帶寬進(jìn)行了詳細(xì)地評估。同時(shí),利用金山云自身充足的節(jié)點(diǎn)資源和帶寬資源,確保對直播形成的峰值帶寬壓力形成穩(wěn)定支撐。如果流量峰值超出預(yù)測,金山云將在1分鐘內(nèi)在客戶的流量調(diào)度組中增加節(jié)點(diǎn)，擴(kuò)充總?cè)萘浚瑵M足帶寬需求。

金山云技術(shù)團(tuán)隊(duì)預(yù)測，在20點(diǎn)聯(lián)歡晚會開始的每個(gè)整點(diǎn)時(shí)刻，會進(jìn)入流量的高峰時(shí)段;同時(shí)結(jié)合主要客戶的業(yè)務(wù)推廣內(nèi)容，會出現(xiàn)由搶紅包活動導(dǎo)致的用戶訪問高潮。為確保高并發(fā)、高QPS的數(shù)據(jù)流量訪問，金山云采用了金山云自主研發(fā)的智能調(diào)度系統(tǒng)，更好地保證了直播過程中智能調(diào)度的實(shí)現(xiàn)。

此系統(tǒng)包括“負(fù)載均衡器”、“金山云鷹眼”、“智能閥”三大功能模塊。金山云團(tuán)隊(duì)先是用“金山云鷹眼”監(jiān)測數(shù)據(jù)，看數(shù)據(jù)有沒有達(dá)到“水位”，如果“水位”將近，“智能閥”將開啟，提前預(yù)警和分配資源，再由智能調(diào)度系統(tǒng)調(diào)整流量的走向，從而實(shí)現(xiàn)流量的智能調(diào)度。

其中金山云KVS，全稱 KSyun Virtual Server，是一套基于 LVS 研發(fā)改造優(yōu)化的自動負(fù)載均衡系統(tǒng)，具有可用性高，穩(wěn)定性好，擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)。金山云KVS 可以對每臺 real server 設(shè)置不同的權(quán)重值，讓性能好的資源承擔(dān)更多的用戶請求，合理的利用現(xiàn)有的資源。同時(shí)，金山云KVS 還可以自動查詢 real server 的負(fù)載情況，動態(tài)的調(diào)整權(quán)重來進(jìn)行合理的資源分配。

金山云直播源站及轉(zhuǎn)碼集群架構(gòu)圖

直播保障過程中，在央視和金山云的直播源站的基礎(chǔ)上，搭建了多個(gè)直播源站及轉(zhuǎn)碼集群，通過RTMP/FLV拉源流，轉(zhuǎn)碼處理后支持央視HLS/HDS/FLV拉流。同時(shí)配備容災(zāi)主備解決方案，可在搭建的多個(gè)源站之間互為備份，實(shí)現(xiàn)秒級切換，極大地分流了源站的高并發(fā)訪問請求。

值得一提的是，金山云在業(yè)內(nèi)率先支持直播推拉流over QUIC，金山視頻云直播QUIC+解決方案(在丟包率達(dá)到30%時(shí)流暢度仍達(dá)96.51%)在此次直播重保中發(fā)揮了重要的作用。

金山云CDN邊緣節(jié)點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)對直播內(nèi)容的預(yù)拉取

與此同時(shí)，金山云采用了CDN邊緣節(jié)點(diǎn)對直播內(nèi)容預(yù)拉取，提前先將直播內(nèi)容拉到離用戶最近的邊緣節(jié)點(diǎn)上，可大幅降低延遲，極大提高了用戶的播放體驗(yàn)。同時(shí)，金山云在邊緣節(jié)點(diǎn)處設(shè)置有“大腦”，負(fù)責(zé)內(nèi)容的分發(fā)，保證負(fù)載的均衡性，提供最大的服務(wù)能力，減小上層源站的壓力。

除此之外，金山云團(tuán)隊(duì)在此次保障過程中,采用了業(yè)界首創(chuàng)的多流擇優(yōu)技術(shù)。即允許同一個(gè)直播信號頻道多點(diǎn)同時(shí)注入CDN，通過對多個(gè)原始信號源的對齊編排，確保信號共存，并通過自研的高敏感度抖動算法，及時(shí)感知不同信號源的抖動情況，在毫秒尺度上篩選出最優(yōu)的信號源作為向下分發(fā)的主信號，且支持最優(yōu)信號源在毫秒級別上平滑切換而不引起跳幀或者重復(fù)播放。同時(shí),在金山云歷經(jīng)考驗(yàn)的內(nèi)部鏈路動態(tài)優(yōu)選的強(qiáng)力加持下,確保直播信號在CDN內(nèi)部穩(wěn)定傳輸。

“智能調(diào)度系統(tǒng)+源站分流+邊緣直播內(nèi)容預(yù)拉取+多流優(yōu)技術(shù)”四招共同構(gòu)造了金山云視頻直播的技術(shù)實(shí)力，也成為金山云在直播架構(gòu)上的優(yōu)勢所在。

高碼率、高并發(fā)QPS請求 提供全套的能力服務(wù)體系

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展，移動設(shè)備能力越發(fā)提高，用戶數(shù)量不斷增加，活動方式越發(fā)新穎，高碼率、高并發(fā)、高QPS已經(jīng)逐步成為云服務(wù)企業(yè)基本能力要求。此次央視春晚直播更是創(chuàng)新性地采用了5G超清、VR直播形式，高達(dá)10億次的全網(wǎng)視頻播放量，高并發(fā)QPS(每秒的用戶請求數(shù))的搶紅包互動，對金山云服務(wù)能力提出巨大挑戰(zhàn)。

為更有效保障業(yè)務(wù)高峰時(shí)超清視頻及VR視頻傳輸穩(wěn)定性，金山云技術(shù)團(tuán)隊(duì)與央視網(wǎng)一起重新優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)，通過資源打通，實(shí)現(xiàn)了在技術(shù)、管理、運(yùn)營等維度的全方位聯(lián)動，最大程度保證了活動的順利進(jìn)行。

目前，金山云在國內(nèi)有1000+CDN節(jié)點(diǎn)，全網(wǎng)帶寬儲備達(dá)100Tbps，能夠在最大程度上保證此次央視春晚的內(nèi)容快速、穩(wěn)定分發(fā)。此外，金山云的CDN產(chǎn)品基于超大規(guī)模的分布式集群,擁有海量并發(fā)能力，能夠提供穩(wěn)定、流暢、豐富的網(wǎng)絡(luò)加速服務(wù)，同時(shí)，金山云全息透明化數(shù)據(jù)支撐體系，能夠?qū)崿F(xiàn)全方位高可用服務(wù)保障，為客戶提供低延時(shí)、彈性透明化的CDN服務(wù)。

針對高清視頻、VR等視頻應(yīng)用，金山云視頻云分發(fā)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行專門的大容量設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)架構(gòu)層面采用新一代Cache架構(gòu)Dorado，多級緩存技術(shù)、多線程等技術(shù)的應(yīng)用，提高并發(fā)能力性能，穩(wěn)定性提升50%以上;在硬件設(shè)備層面，采用了第三代DMA技術(shù)(SSD+MemCache+AIO)，同時(shí)針對編譯器、存儲和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行專門優(yōu)化，I/O性能提高400%;在傳輸協(xié)議層面，金山云TCP網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過內(nèi)核優(yōu)化，傳輸效率提升30%。

為進(jìn)一步減少帶寬的占用，在此次重保過程中，金山云提供了包括直播、點(diǎn)播、下載、小文件等完整的CDN產(chǎn)品矩陣以及包括邊緣計(jì)算、集智高清、P2P、QUIC雙邊加速等一系列技術(shù)體系在內(nèi)的全方位技術(shù)服務(wù)。

其中，集智高清融合多種技術(shù)使編碼后的視頻體積縮小，節(jié)省20%-40%視頻傳輸帶寬，配合KSC265轉(zhuǎn)碼技術(shù)可二次降低視頻傳輸帶寬。金山云提供AI+ AV1 智能云轉(zhuǎn)碼服務(wù)，壓縮率高達(dá)80.57%，業(yè)界領(lǐng)先。

在邊緣計(jì)算層面，目前金山云邊緣計(jì)算在大數(shù)據(jù)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(wù)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(jié)省骨干網(wǎng)帶寬并提升觀看質(zhì)量。

除了集智高清、多流擇優(yōu)、協(xié)議優(yōu)化等基礎(chǔ)手段外，針對5G背景下的超高清、VR直播，金山云也做了相應(yīng)的技術(shù)儲備。CMAF低時(shí)延分發(fā)方案，不僅解決了HLS、DASH等協(xié)議的延時(shí)“硬傷”，其所具有的多碼率自適應(yīng)功能，結(jié)合對齊轉(zhuǎn)碼技術(shù)，能夠同時(shí)提供8K、4K、1080P甚至更低的多檔碼率自適應(yīng)輸出，以匹配不同網(wǎng)絡(luò)情況下的終端用戶能夠同時(shí)享受或高清或流暢的極致體驗(yàn)。

正因如此，憑借金山云所提供的包括視頻云和CDN整套的技術(shù)服務(wù)體系和資源儲備能力，金山云經(jīng)受了高清視頻的大流量和一波又一波的搶紅包流量高峰沖擊。

客戶成功保障平臺提供全方位的保障能力

金山云對此次央視春晚直播的成功保障，除了在底層技術(shù)的優(yōu)化外，金山云創(chuàng)新性地開發(fā)了“客戶成功保障平臺”，在此次央視春晚重保中發(fā)揮了重要的作用，起到了事半功倍的效果。

業(yè)內(nèi)對于“客戶成功保障平臺”并不陌生。在2019年12月26日舉辦的“2019金牌運(yùn)維大會”上，金山云“客戶成功保障平臺”被評為《2019運(yùn)維行業(yè)年度優(yōu)秀案例》。

眾所周知，公有云為客戶資源彈性提供了便利，但同時(shí)對于公有云運(yùn)維人員帶來了，缺乏從客戶視角看問題的技術(shù)手段、缺乏有效的主動性保障手段以及缺乏客戶產(chǎn)品體驗(yàn)全局實(shí)時(shí)認(rèn)知等困難。為助力公有云客戶業(yè)務(wù)成功，實(shí)現(xiàn)商業(yè)結(jié)果的雙贏，金山云推出“客戶成功保障平臺”提供全方位的保障能力。

其中，金山云開發(fā)的“重保機(jī)器人’，可根據(jù)重保需求自動創(chuàng)建專門的保障溝通群，針對客戶重保期間的問題集中群內(nèi)溝通，避免信息碎片化;“重保機(jī)器人”根據(jù)需求監(jiān)控客戶的資源穩(wěn)定性，添加“全方位的監(jiān)控”，創(chuàng)建相應(yīng)的“客戶資源監(jiān)控大屏”，設(shè)置“靈敏的告警閾值”，確?？上瓤蛻粢徊将@悉問題所在;此外，“重保機(jī)器人”將告警、工單派發(fā)到處理人，并監(jiān)督處理人在一定時(shí)間內(nèi)處理完成，極大地提高了人工的工作效率。

此外，為保證央視直播重保的順利進(jìn)行，金山云成立了近50人的專項(xiàng)組，橫跨產(chǎn)品、研發(fā)、運(yùn)營、客服以及風(fēng)控團(tuán)隊(duì)，提供7*24小時(shí)的遠(yuǎn)程加現(xiàn)場保障，并提供了技術(shù)駐場服務(wù)，安排應(yīng)用運(yùn)維、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維進(jìn)行駐場保障，實(shí)現(xiàn)秒級響應(yīng)和應(yīng)急處理，做到第一時(shí)間解決問題。此外，在常規(guī)操作團(tuán)隊(duì)之余，金山云專門安排了應(yīng)急團(tuán)隊(duì)，針對突發(fā)情況采取額外措施，兩套團(tuán)隊(duì)獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)，以備臨時(shí)突發(fā)狀態(tài)，保證重保的順利進(jìn)行。

（圖為：2020金山云春節(jié)保障指揮中心）

在全民防范病毒傳播的特殊時(shí)期里，當(dāng)我們在家中看著春晚捧腹大笑時(shí)，金山云每個(gè)重保程序員都積極做好衛(wèi)生防范，進(jìn)門測體溫，大家都戴著口罩在2020金山云春節(jié)保障指揮中心里，為央視春晚直播順利進(jìn)行貢獻(xiàn)自己的力量。

不可否認(rèn)，金山云為央視春晚直播成功重保，再一次證明了金山云強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力。未來，隨著5G超高清以及VR時(shí)代的到來，金山云將提供更加全面的技術(shù)和服務(wù)能力，為更多的重大事件和賽事活動直播而保駕護(hù)航。

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