使用阿里云PCDN降低内容分发成本

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阿里云PCDN（P2P CDN的简称）是基于P2P技术的内容分发网络产品，相比CDN而言，PCDN单价较低，更适用于大流量内容分发。PCDN产品是与传统CDN互补协作的关系，以P2P技术为核心的分布式PCDN系统可与传统CDN、云CDN无缝集成，形成互补协作，PCDN相对于CDN进行了相应的扩容、提速、降费：

（1）扩容，扩充放大CDN容量。PCDN可将原CDN容量按约1:5比例放大，使用PCDN后仅需要较小的 CDN规模即可获得约5倍的整体扩容效果。

（2）提速，降低播放延迟及进行流畅率优化。通过调用海量分布式P2P节点，平均播放流畅率 > 97%，平均首播时间小于1秒。

（3）降费，整体成本降低30%以上，PCDN相对传统CDN成本降低40% 以上，与CDN混合集成后整体成本降低30%以上。

产品特性

PCDN主要应用的业务领域包括视频点播、视频直播、大文件下载；应用场景涵盖互动娱乐、教育、演出和赛事；目前支持的平台系统包括Web Flash、IOS、Android、PC Client、OTT，支持的格式协议包括MP4、FLV、RTMP、HLS。其产品具有用户体验好、SDK强大易用、高P2P分享率、高安全性、高可用性、成熟稳定六大特性：

（1）用户体验好：平均播放流畅率>97%；平均首播时间小于1秒。

（2）SDK强大易用：支持Web Flash/Andriod/iOS/OTT等平台下点播、直播；提供优酷播放器，通过多年视频播放技术沉淀，效果媲美一线视频应用；接口统一，各终端平台适配简单。

（3）高P2P分享率：P2P全天平均分享率>50%，高峰期分享率60%~80%。

（4）高安全性：保护关键数据，防盗链、抵御DDoS攻击；安全通道通过加密机制保证媒体数据的正确性。

（5）高可用性：可根据运营商、渠道、地区等多维度进行运行参数修改和启停控制；数据统计系统可以实时监控、查询加速状态和效果。

（6）成熟稳定：多年来一直为优酷土豆提供优质的播放加速；拥有内网穿透、缓存处理、种子管理、传输策略等各方面的核心技术和专利40余项。

移动端优化

最近几年，移动端占比逐步攀升，视频播放行为越来越多地发生在移动端，在移动端开发P2P应用存在天然的挑战：一是由于网络接入的情况多变，而客户对APP的上传行为有着比较苛刻的限制或者是干脆不上传，一旦P2P应用没有上传，则传统的P2P厂商很难继续提供服务。PCDN为了应对上传限制，通过使用路由、区核节点，在移动端上传受限情况下也能达到良好的效果。第二个挑战是因为移动端设备性能、存储、功耗上的限制，对P2P应用有着较为严格的限制，PCDN针对移动设备做了很多优化：I/O方面支持内存模式，不必读写TF/ROM；资源使用及功耗方面，PCDN做到了极低的系统资源占用，耗电量使用P2P应用和不使用P2P应用基本无区别；机型及版本适配方面，适配各种Android/iOS设备及系统版本。

技术架构

视频点播和大文件下载

下面看一下PCDN的技术架构和工作原理，具体从视频生产、传输、消费三个环节探究PCDN的工作方式。

在视频生产环节，客户通过版权采购、用户上传分享等方式产生媒资库，存储在阿里云的OSS上，形成源站；在视频传输和视频消费环节，定义了一、二、三级加速概念，从源站将内容推送到CDN，这是最传统的CDN加速，这里称之为一级加速；P2P的节点又细分为路由器、运营商区核和商业WiFi，称之为PCDN网络的二级节点，PCDN网络中的调度会定期主动把CDN网络中热点资源推送到PCDN网络的二级节点上；在视频播放端，由于集成了PCDN的SDK，在请求播放时会优先命中附近的路由器、运营商区核、商业Wifi是否存在所请求资源，如果存在，则直接从这些节点中获取资源；否则从CDN获取资源，通过这种机制实现了二级加速，减少了CDN的使用量；在播放端，尤其是SDK中，它不仅可以到二级节点中命中所请求的资源，还可以通过彼此之间的上传和下载命中所需资源，这种消费端彼此命中资源的模式称之为三级加速，进一步降低了二级节点的使用量。通过将PCDN网络和CDN网络结合起来，通过一、二、三级加速达到了较好的用户体验，同时降低了成本。

直播

视频直播的技术架构如上图所示，整体流程与点播基本一致，它们的区别在于，直播通常分为两类：HLS切片，它可以利用点播的思想来实现直播，它的原理和刚才的点播实际上是一样的，HLS切片直接被CDN分发，热点内容再分发到二级节点上，如果SDK能够在二级节点命中请求，则从二级节点中获取内容，进行播放，如果不命中或超时则回源CDN。对于直播流RTMP/FLV，它是流的形式，并不是小切片或者文件的形式，因此在CDN网络分发以及被PCDN网络识别和打包前，必须要将视频流推送到切片服务，经处理后分发到CDN中，也就是通过切片服务将RTMP/FLV直播流转换成类似HLS小视频切片，后续处理和HLS相同。

节点布局

为了应对移动端上传的限制，在PCDN的网络中专门部署大量的二级节点，包括运营商汇聚层节点（区核）、商业网络节点（商业wifi、小区宽带）、路由器节点（路由宝及合作机制）。通过这样的节点布局，覆盖了90%以上地级市和五大运营商，P2P带宽储量保守估计达10Tbps。

接入流程

下面来看一下如何接入和使用PCDN服务。

使用PCDN的大致步骤如上图所示，首先客户了解到产品，会同我们的售前人员进行需求沟通，主要沟通的问题包括业务场景和带宽需求量，特别是用户群、终端分布、媒资热度和格式；如果沟通之后确定PCDN适用于客户场景，下一步客户需要通过文档和技术人员指导在各端SDK集成联调；第三个环节包括局部上线和正式上线，局部上线时分渠道/地区/运营商逐步打开P2P开关，阶段性评估播放体验，确认一切无误，再全量打开P2P开关，正式投入运营。

接入流程：媒资流量调研

我们在与客户沟通的过程中，需要明确客户的媒资热度，媒资热度反映的是媒资库中热点内容流量占比情况，例如：10%的内容占据90%的流量。图中左侧是媒资库热度分布曲线，横轴是累计媒资数量，纵轴可以是CDN流量（TB）或播放量（vv）、m3u/ts的媒资文件。如果视频播放的频率是完全平均分布的，则媒资热度分布曲线呈现长尾下均匀分布，如图中黄色曲线所示；如果极少数的视频带来绝大多数播放量，则媒资热度分布曲线呈现头部效应下分布，如图中绿色曲线所示，曲线越陡峭则媒资热度集中度越高，实施P2P方案的效果就越好。

接入流程：PCDN SDK

在接入过程中，主要工作在对接SDK上。相比较而言，PCDN的SDK接口层还是较为简洁的，宿主APP实际上只需要对接SDK接口层所提供的几个简单的方法和接口即可实现整个逻辑，一些复杂的业务实现屏蔽在SDK的内核中。

下面来看一个简单的PCDN SDK接口的调用过程。

整体调用过程分为三步：第一步启动P2P（调用start()命令）；第二步利用pcdn_address函数转换播放地址，在向P2P系统播放请求URL时，首先调用pcdn_address函数对原地址（http://a.com/xxx.mp4）进行转换，如果P2P系统成功返回http://127.0.0.1:xxxx/xxx.mp4地址，则说明该系统可以供给P2P流量，播放器无需知晓这个地址是怎么来的，只需要按照返回地址播放视频即可，播放时使用的是P2P流量；如果P2P策略被禁用或者不识别域名无法提供服务时，会返回原地址（http://a.com/xxx.mp4），宿主APP像访问CDN一样访问该地址即可。整体过程对用户而言都是透明的，且没有其他性能代价。第三步：当整体业务流程结束时，停止P2P（调用stop()命令）。

效果分析

下面通过两种服务模式对PCDN的效果进行分析。

PCDN服务模式一：与阿里云CDN集成

PCDN与阿里云CDN集成使用的大致结构如上图所示。首先给定预设条件：客户切给阿里云带宽15Gbps；PCDN覆盖率80%，P2P分享率50%。客户的各种终端都需要升级带SDK的APP才能使用PCDN的流量，一旦涉及软件升级，是很难做到100%，总有老版本因为各种问题无法升级，因此假定有80%是覆盖并使用SDK的终端。

上图中虚线部分包括三种类型的移动终端，分别是未集成SDK、集成SDK但未使用PCDN服务以及集成SDK并使用PCDN服务终端。当APP发起资源请求时，客户端通过负载均衡/流量调度系统把该请求调度给阿里云CDN，如果是由集成SDK并使用PCDN的终端发起的请求，则由阿里云PCDN响应该请求，对其提供服务，阿里云PCDN在该预设条件下报表用量为12G（15×80%），按PCDN单价计费；当请求是由其他两类终端发出，则由阿里云CDN响应其请求，并提供服务，在阿里云CDN报表用量为3G（15-12），按CDN单价计费。

PCDN与阿里云CDN集成之后的节省效果如上图所示，两者相比较，通过阿里云CDN与PCDN混合方案，每月能够节省32%的成本。

PCDN服务模式二：与任意CDN集成

除了阿里云CDN之外，PCDN还可以与任意第三方CDN集成使用。预设条件不变，客户总带宽需求15Gbps；PCDN覆盖率80%，P2P分享率50%；客户终端不变，同样是三种类型。当用户APP请求资源时，集成SDK并使用PCDN的终端会出现两种状况：一是请求命中P2P资源，使用P2P带宽，则阿里云PCDN报表为6G（15G*80%*50%），按PCDN单价计费；二是尽管集成SDK并使用了PCDN，但请求未命中P2P资源，则回源CDN获取资源，则这部分会计入第三方CDN报表中，则第三方CDN报表为9G（15G-6G）。

典型案例

最后介绍两个PCDN在实际中使用的典型案例。

OTT点播

上图是OTT点播的架构模型，在该结构中使用OSS做源站，多家CDN做分发，其中PCDN仅对接阿里云CDN，也就是仅对请求阿里云域名的流量起作用，帮助客户降低了使用阿里云产品的成本。

互动直播

上图是互动直播案例架构图，在该案例中PCDN对接所有厂商的CDN（不单是阿里云CDN），使用阿里云直播中心推流，视频流其中一条路径是进入Rtmp/Flv切片服务进行切片，原始直播流和切片后的文件都通过阿里云CDN分发，利用阿里云CDN作为根节点（是第三方CDN的源站），对于各CDN的请求都可以使用PCDN带宽。利用该架构可以降低客户使用各家CDN的成本。

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