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即构QUIC信令服务极端弱网下音视频服务高可用

  基于卓越的自研音视频引擎,即构科技实现了超低时延的多路音视频通信和优异的音频体验。通过深度优化音视频数据处理、传输策略和音视频信令服务,让音视频服务在各种环境下都有着优良的体验和超高的可用性。

  从测试数据可以看到,在上下行70%的高丢包环境下,即构示例APP依然可保持每秒15帧的流畅音视频通话。

  音视频云服务,核心是对音频/视频数据的处理和传输。但在实际应用场景中,除了音视频数据,还有一些非音视频数据需要同步处理,比如设备初始化、登录通信房间、发起推/拉流消息等服务,这些非音视频数据的处理通常由信令服务来支持。

  在数据处理上,需要适应网络带宽的变化,动态调整音视频码率大小,通过牺牲一定的音视频质量来保证弱网环境下音视频服务的可用性和流畅度;

  针对弱网处理的两个方面,我们的教程将分为上下两篇,本文为下篇,介绍如何提升信令服务在复杂网络的可用性。

  信令服务的弱网高可用,即构主要通过QUIC协议来实现。我们对使用QUIC协议和其他协议(TCP协议)在弱网的表现进行了统计,发现:

  QUIC协议在登录成功、推拉流成功的耗时,大幅低于TCP协议,优化百分比在30%以上,极端场景甚至超过90%。

  QUIC协议既吸收TCP和UDP的优点,又对当前网络环境有优良的适应性,尤其是在弱网环境下能保证数据传输的可靠、稳定和高效。

  QUIC实现了0RTT建连,相比TCP+TLS+HTTP/2的3RTT建连,具有相当的优势,同时通过加密传输保证数据安全。以下为QUIC的建连过程:

  2) 服务器收到并返回Rejection,包括密钥交换算法的公钥信息,算法信息,证书信息等被放到Server Config中传给客户端

  4) 服务端收到之后再返回一个实时生成的公钥给客户端,客户端收到之后重新生成主密钥,用新的主密钥加密数据

  上述过程中,客户端收到Rejection后,就可以加密和发送数据,实现1RTT的建连。后续的连接中,一旦客户端缓存或持久化Server Config,就可以复用并结合本地生成的私钥进行加密数据传输,不需要再次握手,从而实现0RTT建连。

  QUIC协议当前默认使用TCP的拥塞控制算法,并在其基础上进行了相应的优化与改进,同时也支持CubicBytes, Reno, RenoBytes, BBR, PCC 等拥塞控制算法。主要的优化与改进点有:

  前向纠错(FEC,Forward Error Correction)是通过多发冗余的包,当有的包丢失时,可以通过冗余的包恢复出来,而不需重传。QUIC的FEC使用XOR的方式,即发N + 1个包,多发一个冗余的包,在正常数据的N个包里面任意一个包丢了,可以通过这个冗余的包恢复出来。

  一条连接是由四元组标识的(源IP,源端口,目的IP,目的端口)。连接迁移是指,其中任何一个元素发生变化(如WIFI和移动网络的切换,连接竞争导致重绑端口),这条连接依然维持,能够保持业务逻辑不中断。

  而通过QUIC实现连接迁移时,任何一条QUIC连接不再以IP及端口四元组标识,而是以一个64位的随机数作为ID来标识。当IP或者端口发生变化时,只要ID不变,这条连接依然维持,上层业务逻辑感知不到变化,不会中断,也就不需要重连。由于这个ID是客户端随机产生的,并且长度有64位,所以冲突概率非常低。

  基于自研基础引擎卓越的性能和优秀的网络抗性,即构科技实现对音视频数据高效处理和稳定传输。结合QUIC协议深度优化信令服务,即构打通音视频云服务整个链路,让用户在任何地方,任何时候都可以看见、听见。

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