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如何设计一个 100万在线人数的弹幕系统 ?

如何设计一个 100万在线人数的弹幕系统 ?


网友回复

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一、背景

为了更好的支持东南亚直播业务,产品设计为直播业务增加了弹幕。第一期弹幕使用腾讯云支持,效果并不理想,经常出现卡顿、弹幕偏少等问题。最终促使我们开发自己的弹幕系统。性能要求是需要支持,单房间百万用户同时在线。

二、问题分析

按照背景来分析,系统将主要面临以下问题:

带宽压力假如说每3秒促达用户一次,那么每次内容至少需要有15条才能做到视觉无卡顿。15条弹幕+http包头的大小将超过3k,那么每秒的数据大小约为8Gbps,而运维同学通知我们所有服务的可用带宽仅为10Gbps。

弱网导致的弹幕卡顿、丢失该问题已在线上环境

性能与可靠性百万用户同时在线,按照上文的推算,具体QPS将超过30w QPS。如何保证在双十一等重要活动中不出问题,至关重要。性能也是另外一个需要着重考虑的点。

三、带宽优化

为了降低带宽压力,我们主要采用了以下方案:

启用Http压缩通过查阅资料,http gzip压缩比率可以达到40%以上(gzip比deflate要高出4%~5%)。

Response结构简化 内容排列顺序优化根据gzip的压缩的压缩原理可以知道,重复度越高,压缩比越高,因此可以将字符串和数字内容放在一起摆放

频率控制

带宽控制:通过添加请求间隔参数(下次请求时间),保证客户端的请求频率服务端可控。以应对突发的流量增长问题,提供有损的服务。

稀疏控制:在弹幕稀疏和空洞的时间段,通过控制下次请求时间,避免客户端的无效请求。

四、弹幕卡顿、丢失分析

在开发弹幕系统的的时候,最常见的问题是该怎么选择促达机制,推送 vs 拉取 ?

Long Polling via AJAX

客户端打开一个到服务器端的 AJAX 请求,然后等待响应,服务器端需要一些特定的功能来允许请求被挂起,只要一有事件发生,服务器端就会在挂起的请求中送回响应。如果打开Http的Keepalived开关,还可以节约握手的时间。 800_auto 优点: 减少轮询次数,低延迟,浏览器兼容性较好。缺点: 服务器需要保持大量连接。

WebSockets

长轮询虽然省去了大量无效请求,减少了服务器压力和一定的网络带宽的占用,但是还是需要保持大量的连接。那么人们就在考虑了,有没有这样一个完美的方案,即能双向通信,又可以节约请求的 header 网络开销,并且有更强的扩展性,最好还可以支持二进制帧,压缩等特性呢?于是人们就发明了这样一个目前看似“完美”的解决方案 —— WebSocket。它的最大特点就是,服务器可以主动向客户端推送信息,客户端也可以主动向服务器发送信息,是...

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