隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，視頻類網(wǎng)站的需求越來(lái)越大，伴隨著香港數(shù)據(jù)中心的硬件設(shè)施和帶寬的不斷擴(kuò)展、低延遲大帶寬的香港服務(wù)器也同樣能夠提供給消費(fèi)者，除了硬件條件成熟，軟件方面也需要一個(gè)可靠的架構(gòu)，本文就著重介紹如何搭建一個(gè)成熟的視頻架構(gòu)。

關(guān)于高并發(fā)

在這里主要介紹了如何設(shè)計(jì)互聯(lián)網(wǎng)分布架構(gòu)以提高系統(tǒng)并發(fā)能力。

有兩種常用的方法：垂直擴(kuò)展（Scale Up)與水平擴(kuò)展(Scale Out)。

一、采用垂直擴(kuò)展來(lái)提升單機(jī)處理能力。

寫代碼時(shí)，我們能做的優(yōu)化可分為三類：架構(gòu)優(yōu)化、算法優(yōu)化和語(yǔ)言優(yōu)化。

1架構(gòu)優(yōu)化：如用異步IO來(lái)增加單服務(wù)器吞吐量，多線程的時(shí)候通過(guò)減少鎖的使用來(lái)提高服務(wù)器性能等。

2算法優(yōu)化：其在服務(wù)器中比較少見(jiàn)，因?yàn)榉?wù)器邏輯代碼里通常沒(méi)有繁瑣的算法，但是如果有能優(yōu)化的空間，還是要進(jìn)行優(yōu)化。

3語(yǔ)言優(yōu)化：比較常見(jiàn)的優(yōu)化方式，比如const加引用傳參，比如復(fù)雜對(duì)象遍歷時(shí)前置加加與后置加加等，具體看參閱《effective c++》和《more effective c++》。當(dāng)然，如果有數(shù)據(jù)庫(kù)，那么SQL語(yǔ)句的優(yōu)化也算。

現(xiàn)在代碼已經(jīng)寫好了，也跑起來(lái)了，發(fā)現(xiàn)性能還是不滿意，怎么辦呢？

看瓶頸! 就好比醫(yī)生治病，要先找病因。Linux下的gperftools、Windows下的vs、Mac下的xcode都能進(jìn)行集成性能分析。

這些性能分析工具能幫助你大致定位到哪一行代碼占用了CPU時(shí)間。找到病因后，就是對(duì)癥下藥。

當(dāng)然了，對(duì)于這種主要由于占用CPU、內(nèi)存不夠和網(wǎng)卡而導(dǎo)致的服務(wù)器性能不高，提升硬件還是非常有效的。

但是單機(jī)性能總是有極限的，會(huì)受到時(shí)代技術(shù)的限制。所以互聯(lián)網(wǎng)分布式架構(gòu)設(shè)計(jì)高并發(fā)的解決方案還是要依靠水平擴(kuò)展。

二、采用水平擴(kuò)展來(lái)增加服務(wù)器數(shù)量，以擴(kuò)充系統(tǒng)性能

這點(diǎn)與互聯(lián)網(wǎng)的分層架構(gòu)有關(guān)，在互聯(lián)網(wǎng)的分層機(jī)構(gòu)中，各層次水平擴(kuò)展的實(shí)踐是不同的，比如：反向代理層通過(guò)“DNS輪詢”的方式；站點(diǎn)層通過(guò)nginx來(lái)進(jìn)行，而服務(wù)器則主要依靠服務(wù)連接池。在各層實(shí)施水平擴(kuò)展后，通過(guò)增加服務(wù)器數(shù)量的方式，可以做到理論上系統(tǒng)性能的無(wú)限提升。

簡(jiǎn)單說(shuō)就是，活太多時(shí)一個(gè)人干不完，多個(gè)人一起干。然后牽扯到多個(gè)人，必然會(huì)涉及到調(diào)度分配管理的問(wèn)題。

相關(guān)的名詞有：CDN，負(fù)載均衡，Hadoop，云計(jì)算等。

解決完高并發(fā)的問(wèn)題，現(xiàn)在來(lái)說(shuō)一下低延時(shí)。

關(guān)于低延時(shí)

低延時(shí)是所有視頻通信研發(fā)人員都會(huì)關(guān)注的一個(gè)點(diǎn)，更低的延時(shí)必將提升用戶使用體驗(yàn)?？墒侨绾巫龅降脱訒r(shí)呢？

圖鴨的產(chǎn)品是采用了如下的方法：服務(wù)器采用udp協(xié)議傳輸音視頻數(shù)據(jù)、tcp協(xié)議傳輸控制信令，以此來(lái)保證控制信令可靠且音視頻數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)低。

眾所周知，UDP協(xié)議與TCP協(xié)議相比：采用UDP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，但客戶端接收信息延時(shí)低；而TCP協(xié)議有丟包重傳策略，但速度不快。我們的產(chǎn)品在使用時(shí)，將這二者結(jié)合，以確保UDP在接收到的包不完全時(shí)也能正常解包。

在解決了高并發(fā)和低延時(shí)的問(wèn)題后，我們要來(lái)考慮一下流量成本的問(wèn)題。降低流量成本是每個(gè)視頻通信使用者的需求，也是每個(gè)研究視頻通信的程序員們要解決的問(wèn)題。在這里我簡(jiǎn)單介紹下NAT穿透。

關(guān)于NAT穿透

視頻網(wǎng)站的一大技術(shù)難點(diǎn)就是服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)帶寬占比過(guò)高。使用NAT穿透方案，客戶端在通信時(shí)可以采用P2P的方式。P2P方案能夠使A客戶端的視頻數(shù)據(jù)不經(jīng)過(guò)服務(wù)器到達(dá)B客戶端，在降低服務(wù)器帶寬消耗時(shí)保證傳輸?shù)脱訒r(shí)。 那么如何實(shí)現(xiàn)NAT穿透呢？我們首先需要知道NAT的特性：NAT會(huì)拒絕陌生來(lái)源的數(shù)據(jù)包。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，如果NAT后不存在向某個(gè)NAT之外的主機(jī)發(fā)送過(guò)數(shù)據(jù)的主機(jī)，那么外部主機(jī)就不能主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)包到NAT之后的主機(jī)。

一種可行的方案：利用一個(gè)信令服務(wù)器，先獲取客戶端暴露在NAT上的IP：PORT信息，再協(xié)調(diào)兩個(gè)客戶端，朝其NAT上暴露的IP:PORT發(fā)送信息。由于處于NAT（這里設(shè)為NATA）后的機(jī)器向另一個(gè)NAT（這里設(shè)為NATB）后的設(shè)備發(fā)送信息了，NATA就會(huì)允許NATB后的主機(jī)的數(shù)據(jù)。反之亦然。

但是還有個(gè)要點(diǎn)需要注意：先發(fā)送數(shù)據(jù)的客戶端的第一個(gè)數(shù)據(jù)包會(huì)被NAT丟棄，因?yàn)閷?duì)方NAT并不知道該如何分配這個(gè)未知來(lái)源的數(shù)據(jù)包。NAT穿透完整的解決方案可以參考RFC5389協(xié)議，根據(jù)協(xié)議實(shí)現(xiàn)。

關(guān)于擴(kuò)展性強(qiáng)，負(fù)載均衡

在處理完上述問(wèn)題后，可以考慮怎樣讓整個(gè)服務(wù)器負(fù)載均衡。

在這里圖鴨君主要介紹主從節(jié)點(diǎn)集群設(shè)計(jì)：客戶端從負(fù)載均衡服務(wù)器獲取轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器地址，負(fù)載均衡服務(wù)器根據(jù)客戶端的身份以及從節(jié)點(diǎn)服務(wù)器的帶寬流量、CPU情況等，智能分配給客戶端合適的服務(wù)器地址，在保證資源有效利用的同時(shí)又避免服務(wù)器過(guò)載。

這樣的設(shè)計(jì)在提高了可擴(kuò)展性的同時(shí)能夠在從節(jié)點(diǎn)無(wú)縫加入主節(jié)點(diǎn)。

總結(jié)

事實(shí)上，前文所述的都是搭建高性能服務(wù)器的基礎(chǔ)，好的架構(gòu)是基礎(chǔ)，好的優(yōu)化才能蓋高樓。對(duì)于如何更好地優(yōu)化服務(wù)器？一種合理的做法是：對(duì)服務(wù)器的運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，對(duì)執(zhí)行頻繁、資源消耗過(guò)高的部分進(jìn)行特別的優(yōu)化。

也就是說(shuō)對(duì)于具體的服務(wù)器具體分析，只有如此才能讓服務(wù)器做到最優(yōu)。

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