直播疑难杂症排查— 延时高

Posted 2020-09-17

本文是 《直播疑难杂症排查》系列的第四篇文章，我们来看看直播的延时问题。

1. 延时的测量

一般测量延时最简单的方法，就是推流端和播放端对着同一个时钟，然后用播放端显示的时间减去推流端显示的时间，就得到了粗略的直播延时。

2. 延时高问题分析

首先，我们看看可能产生延时的模块有哪些：

- 图像处理延时，比如画面剪裁、美颜、特效处理

- 视频编码/解码延时

- 网络传输的延时

- 业务代码中的缓冲区

一般图像处理、数据拷贝、编解码带来的延时，都是 ms 级别的，真正会产生比较大延时的地方，一个是互联网上的网络传输延时，另一个就是业务代码中的缓冲区了。

2.1 网络传输延时

数据在网络上传输，从一个节点经过多级服务器转发到达另一个节点，是不可避免有物理延时的，下面这个表格给出了理论上数据在光纤中的网络传输的时间（实际场景中的延时往往比这个要大很多，因为涉及到带宽、网络抖动等干扰）：

由该表可以看出：播放端离推流端或者边缘服务器节点的物理距离越近，延时会越小。

2.2 业务代码中的缓冲区

业务代码中的缓冲区，主要是推流端的缓冲区和播放端的缓冲区，一个 30 fps 的视频流，缓冲区每滞留 30 帧，延时就会增大 1s，那么，它们是怎么产生缓冲数据的呢 ？

- 推流端的数据是怎么 “积累” 起来的 ？

采集 -> 编码 -> 数据发送 -> [服务器]

当网络产生抖动的时候，“数据发送” 会因此减慢，产生一定的阻塞，从而导致这些数据会被 “积累” 在了推流端的发送缓冲区中。

- 播放端的数据怎么 “积累” 起来的 ？

[服务器]-> 数据接收 -> 解码 -> 渲染

当网络产生抖动的时候，服务器的数据无法 “及时” 地传输到播放端，而由于 TCP 协议的可靠性，所有的数据都会被服务端积累起来，在网络恢复良好的时候，会快速传输到播放端，这些数据会被动地  “积累” 在接收缓冲区中。

- 怎么消除业务缓冲区的累积延时呢 ？

推流端的发送缓冲区，可以在网络恢复良好的时候，快送发送出去，从而消除掉这个累积延时。

播放端的接收缓冲区，可以通过丢帧或者加速播放的方式快速消费掉缓冲区中的数据，从而消除累计延时。

2.3 协议延时

通常标准的直播协议有 RTMP，HLV，HLS 三种，一般 RTMP/HLV 协议的延时在 1～3s，HLS 协议的直播延时则会更大，注重延时的直播应用，大都会选择 RTMP/HLV 协议，这些协议均是基于 tcp 的协议，tcp 协议的多个特性导致其延时明显要高于基于 udp 的私有协议，主要有如下方面：

- 建立连接的三次握手

- ACK 机制

- 丢包重传

因此，如果想从本质上解决直播延时问题，还是要换成基于 udp 的私有协议来传输数据。

3. 小结

关于播放延时高的问题排查大致就介绍道这里了，有任何疑问欢迎来信 [email protected] 交流，另外，欢迎关注我的新浪微博 @卢_俊 或者 微信公众号 @Jhuster 获取最新的文章和资讯。

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