WICC 2021技術(shù)分論壇 融云解析全球一體化通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　7月24日，以“新視界·連未來”為主題的第三屆全球互聯(lián)網(wǎng)通信云大會(WICC 2021)在北京成功舉辦。作為 WICC 的主辦方，全球互聯(lián)網(wǎng)通信云領(lǐng)導廠商融云在“網(wǎng)絡(luò)傳輸與系統(tǒng)架構(gòu)”的技術(shù)分論壇中，發(fā)表了《融云構(gòu)建全球一體化網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計解析》的主題演講。

　　融云首席架構(gòu)師李淼為開發(fā)者全面解析了融云 RTC 和 IM 全球網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計要點和質(zhì)量監(jiān)控體系，從架構(gòu)層面詮釋了融云為開發(fā)者提供的全球化服務能力。

　　構(gòu)建全球網(wǎng)絡(luò)的問題與難點

　　李淼首先介紹了融云全球通信網(wǎng)絡(luò)最大的特點是：因業(yè)務場景不同，RTC 實時音視頻和IM 即時通訊分別采用了不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸架構(gòu)方案。從業(yè)務場景上看，RTC 用于已確定且在線設(shè)備間的實時音視頻數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)不需要中心介質(zhì)存儲，架構(gòu)設(shè)計上采用了全球去中心化分布網(wǎng)絡(luò);IM 無法確定接收端是否在線，因此需要離線消息存儲，架構(gòu)設(shè)計上采用中心化架構(gòu)。

　　在服務全球開發(fā)者的過程中，李淼認為構(gòu)建全球網(wǎng)絡(luò)的問題與難點主要在于網(wǎng)絡(luò)連通率、數(shù)據(jù)傳輸延時、網(wǎng)絡(luò)抖動、網(wǎng)絡(luò)覆蓋率、數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控、質(zhì)量改進方案和 QoE 質(zhì)量體驗。為了解決這些問題，融云分別基于 UDP 和 TCP，搭建了 RTC 和 IM 的全球傳輸網(wǎng)絡(luò)，最終形成了覆蓋全球的一體化通信網(wǎng)。

　　融云RTC全球通信網(wǎng)絡(luò)的基本能力

　　融云所構(gòu)建的 RTC 底層網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)，擁有用戶就近接入、服務節(jié)點級聯(lián)、節(jié)點專線網(wǎng)絡(luò)連接、動態(tài)鏈路調(diào)度和去中心化的邊緣節(jié)點架構(gòu)五大基礎(chǔ)能力。演講中，李淼重點介紹了去中心化的架構(gòu)設(shè)計和動態(tài)鏈路調(diào)度能力。

　　在架構(gòu)設(shè)計上，融云 RTC 全球網(wǎng)絡(luò)部署完全是去中心化的，部署的每一個邊緣節(jié)點，都無需通知任何一個狀態(tài)服務器。訂閱關(guān)系基于發(fā)布時產(chǎn)生的地址，通過 IM 推送給對端用戶。對于邊緣節(jié)點而言， MediaServer 是整個音視頻通信的核心，除此之外的附加服務還包括 MCU，用于合流服務、錄像服務、審核服務、以及直播類向 CDN 的推流服務等。

　　在動態(tài)鏈路調(diào)度上，分為客戶端的節(jié)點選擇策略和服務端的級聯(lián)策略。

　　從客戶端看，如果是海外用戶，就近節(jié)點則優(yōu)先選擇 BGP Anycast，其特點在于用戶在全網(wǎng) IP 唯一，可基于 IP 直接訪問距離最近的節(jié)點;中國國內(nèi)和禁運國的用戶，由于 Anycast IP 無法在運營商預撥，因此就近節(jié)點優(yōu)先選擇 SmartDNS 接入。此外，為確保用戶的最佳體驗，融云會對所有終端用戶下發(fā)多條鏈路，讓客戶可以智能探測，從中選擇一條質(zhì)量最好的鏈路。

　　從服務端看，首先是內(nèi)網(wǎng)級聯(lián)優(yōu)先，即多個數(shù)據(jù)中心通過專線網(wǎng)絡(luò)進行級聯(lián)。其次是公網(wǎng)級聯(lián)，一旦內(nèi)網(wǎng)發(fā)生故障，則自動降級到公網(wǎng)，通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)完成級聯(lián)。第三是多級級聯(lián)，倘若內(nèi)網(wǎng)、公網(wǎng)都出現(xiàn)問題，融云會選擇架構(gòu)中的一個中繼節(jié)點進行服務器的再次轉(zhuǎn)發(fā)。

　　李淼從最佳實踐的角度建議，多以硬件或網(wǎng)絡(luò)的方式來解決問題而不是通過算法，可使網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量更加穩(wěn)定、可靠。

　　融云第三代IM全球網(wǎng)絡(luò)的四大特點

　　為了確保全球用戶可以正常地使用融云的 IM 即時通訊服務，融云自2015年起就自建了 IM 全球網(wǎng)絡(luò)，至2020年已迭代到第三代。第三代IM全球通信網(wǎng)絡(luò)是基于 Anycast 的一體化加速網(wǎng)絡(luò)，具備多協(xié)議支持、支持接入多數(shù)據(jù)中心、分配策略基于 SmartDNS & Anycast 方式、全球網(wǎng)絡(luò)鏈路優(yōu)化等四大特點。

　　李淼重點介紹了多協(xié)議支持和支持接入多數(shù)據(jù)中心這兩個特點。其中，多協(xié)議支持除了融云自有 IM 協(xié)議，還包括 http、https、websocket 等其它協(xié)議;支持接入多數(shù)據(jù)中心，是指融云在國內(nèi)和海外擁有多個數(shù)據(jù)中心的情況下，客戶先將消息匯聚到路由節(jié)點，根據(jù)就近分配原則接入最近的數(shù)據(jù)中心，進行信息的流轉(zhuǎn)。

　　通過質(zhì)量監(jiān)控為用戶體驗保駕護航

　　“目前，融云全球通信網(wǎng)絡(luò)承載的日均消息在200億左右，每天實際處理的峰值超過2000億，每小時處理的峰值超過900億。要保證如此大體量的平臺穩(wěn)定運行，質(zhì)量監(jiān)控手段至關(guān)重要。”李淼介紹說。

　　融云 RTC 全球網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量監(jiān)控手段包括客戶端日志及實時業(yè)務數(shù)據(jù)、服務端日志及實時業(yè)務數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)運算和監(jiān)控報警。以客戶端日志的收集策略為例，李淼介紹，為了保證日志收集成功率，一旦客戶端打開服務，每10秒就自動向服務器上傳錯誤數(shù)據(jù)，這樣有利于提高日志收集的準確性和完整度，有了日志做基礎(chǔ)，才能對客戶端的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量進行持續(xù)優(yōu)化。

　　除了監(jiān)控手段外，在監(jiān)控質(zhì)量上，融云RTC全球網(wǎng)絡(luò)關(guān)注 QoS (服務質(zhì)量)和 QoE (體驗質(zhì)量)兩方面的質(zhì)量。QoS 涉及網(wǎng)絡(luò)延遲、終端帶寬、網(wǎng)絡(luò)丟包率、終端誤碼率和網(wǎng)絡(luò)抖動五個維度;QoE 僅體現(xiàn)在音視頻質(zhì)量中，包括環(huán)境、用戶和服務，主要是以人為本進行的評估。

　　而對IM全球網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量監(jiān)控而言，融云更關(guān)注 QoS 而非 QoE 。QoS 包括網(wǎng)絡(luò)連接成功率、數(shù)據(jù)傳輸延時、網(wǎng)絡(luò)抖動和網(wǎng)絡(luò)覆蓋率等。其中重點要監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)連接成功率，這主要以時間維度+地理維度+應用維度+終端類型維度進行綜合分析，從而快速定位終端所出現(xiàn)的SDK問題，快速解決問題。

　　結(jié)語

　　全球通信網(wǎng)持續(xù)優(yōu)化無止境。未來，融云將持續(xù)加大網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投入，一方面部署更多邊緣節(jié)點，提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋率;另一方面，在不斷迭代的 SDK 中，增加新的數(shù)據(jù)埋點，豐富質(zhì)量數(shù)據(jù)監(jiān)控類型及收集手段，提升 SDK 質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。此外，融云還將嘗試 AI 網(wǎng)絡(luò)預測和無人值守運維，通過大數(shù)據(jù)方式提前預判網(wǎng)絡(luò)峰值，確保網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運行。

　　WICC 2021上，李淼揭秘的融云RTC和IM全球通信網(wǎng)絡(luò)，覆蓋全球233個國家和地區(qū)，擁有數(shù)千個加速節(jié)點和多個海外數(shù)據(jù)中心，能夠讓世界上每一個用戶都獲得最佳的通信體驗。