直播的云端架构设计与优化

百度开放云 首席解决方案架构师 崔晶晶

目录 • 关于直播 • 直播的云端架构

• 直播架构优化实践

直播市场



2015年中国在线直播市场数据



2016-2018年中国秀场娱乐市场规模预测



市场规模（亿元）



增长率



160 140







CDN市场潜在市场规模估算方法：





400万（同时在线人数）*





1024kbps（估算单人带宽下限）





=近3900Gbps，日峰值带宽计费，0.76元/Mbps/日



=近9kw/月





=年消费10亿+RMB







117.2%



126 100



52 37

42.8% 42.4% 34.2% 25.8% 24.6%

2013 2014 2015 2016F 2017F 2018F



数据来源：iiMedia Research、 易观智库

直播的技术挑战



• 网络形式 • 带宽环境 • 直播生产 • 消费工具



流畅 性



•端到端 •实时性

低延 迟



•计算资源 •视频压缩



清晰 度



智能 处理



•直播道具 •人脸检测 •美颜处理

百度开放云



9大方向、40个产品、17大解决方案



网站服务 存储CDN



数据库



虚拟主机 域名服务



云磁盘

内容分发 网络

对象存储



NoSQL

缓存服务 关系型数

据库



行业解决方案



数字营销 混合云



泛娱乐 金融云



在线教育 生命科学



专项解决方案



网站部署



视频云



智能图像



数据仓库 存储分发 日志分析



安全管理 云安全 云监控 SSL证书

物联网

移动App



物联网

物接入

物解析

物管理 时序 数据库

规则引擎



数据分析

Map Reduce

机器学习

深度学习

Olap引擎

Elastic search 日志服务

BLS Batch Compute 百度 BigSQL 百度 Kafka



多媒体



应用服务 计算网络



转码 直播 点播 文字识别 人脸识别 文档服务



邮件服务

短消息

问卷调查 应用性能

管理 APP测试



云服务器

负载均衡 专属 服务器

应用引擎



平台解决方案



多媒体



物联网



物联网

直播服务LSS：总体架构



直播源



LSS是一个直播PaaS平台，提供直播『采集端-服 务端-播放端』一站式全套SDK，帮助企业及个人 开发者快速搭建自己的直播平台及应用。



播放端



RTMP推流 RTMP/RTSP/HL S拉流



用户播放 （RTMP/FLV/HLS）



上传加速 CDN edge



接流服务器



播放源站



合并回源 CDN edge



转码服务器



HTTP-DNS

直播服务LSS：高可定制化SDK



采集端SDK

• Android • IOS • Windows • 第三方推流工具



服务端SDK

• Java • PHP



播放端SDK

• Android • IOS • PC Web

首屏秒开 • GOP Cache



服务器端



I BBPBBPB



播放器端



I BBPBBPB 接入时刻

首屏秒开

• GOP 与延迟之间的权衡

– 端到端的延迟 与 GOP的长短 成正比 – 视频质量（PSNR） 与 GOP长短 正反比



视频场景

游戏视频 美女视频 电影视频



GOP长度（单位：秒）



1秒（30帧） 3秒（90帧）



5秒（150帧）



34.9 dB



36.5 dB（+1.5） 36.75 dB



42.6 dB



44.6 dB（+2） 44.8 dB



44.0 dB



44.9 dB（+0.9） 45.2 dB

追赶播放

• 标准：RTMP/FLV封装协议，H.264/AVC编码标准 • 核心：修改当前帧之前的GOP缓存的音视频数据，

快进播放



服务器端 I BBPBBPB



播放器端



I BBPBBPB 接入时刻

上下传加速：优质强大CDN节点覆盖



节点

高质量自建节点遍布全国 • 高质量自建节点遍布全国 • 缓存服务器数目10000台+ • 客户业务全网调度

不会圈定节点服务客户 • 根据请求分配最优服务节点



带宽



运营 商



TB级别带宽承载能力

• Tb级别的带宽储备 • 单节点带宽不低于40Gbps • 超大节点个数占整体节点数

目的50%以上



覆盖全部运营商，接入10+家

• 运营商覆盖全面：联通，移动 电信，铁通，鹏博士，BGP， 教育网，华数，广电等 • 运营商节点分布合理

电信：35% 联通：26% 移动：22% 其他：17%

上下传加速：上行加速

推流



播放



媒体中心服务器

上下传加速：下传加速



近

• 中心到CDN • CDN Edge到客户



准

• HTTP-DNS调度 • HTTP-302调度



智

• 私有协议回源加速 • 动态链路选择

上下传加速：私有协议加速

• RTMP over TCP 的问题

– 建立连接：三次握手 – 拥塞控制：慢启动、AIMD

• 私有协议优化

– RTMP over reliable UDP – 快速建连、区别丢包和拥塞、快速重传 – 传输速率提升5-10倍

多码率



主播 一路推流



线路1



直播 LSS



线路2



观众1：高清 观众2：标清



…



线路n



观众n：极速

分场景实时转码



户外 视频



电影 电视



游戏 视频



教育 文稿



动漫 动画



人像 视频



直播场景



GOP length



Scenecut threshold



编码/转码工具与参数

分场景实时转码



默认编码策略 bitrate: 1191kbps

PSNR: 39.1dB



优化的编码策略 bitrate: 1200.7kbps PSNR: 40.5dB（+1.4）

智能多媒体处理 • 美颜/直播道具

百度深度学习研究院（IDL）提供技术

智能多媒体处理

• 直播色情识别

色情



非色情



百度深度学习研究院（IDL）提供技术

智能多媒体处理

不断训练优化



百万级图片数据

1. 性能：毫秒级响应 2. 准确率：

a) 预测准确率99%时：召回率42% b) 预测准确率91%时，召回率88%

3. 提升：合并报警，准确率更高

百度深度学习研究院（IDL）提供技术



基于深度学习算法 毫秒级请求响应

鉴黄请求

总结：端到端一站式全套可定制直播解决方案



• 强大的CDN • 上下传加速 • 私有协议 • 多码率



流畅 性



低延 迟



•首屏秒开 •GOP Cache •追赶播放



•分场景 •实时转码



清晰 度



智能 处理



•直播道具 •人脸检测 •美颜处理

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