双十一刚刚过去，你的快递都收到了吗？好像曾经因流量激增，导致各地中转及收件点爆仓，快递迟迟不到，延迟甚至长达半个月的新闻几乎绝迹。当运输速度恒定，中转站点的多寡、分拣能力的强弱、是否丢包重发，决定了你的快递能否如期到达。
那么，如果 IM 消息是物，音视频内容是物，那么全球通信网就是负责传输的物流系统。在物理距离恒定的前提下，对于路由跳数、网络带宽、网络质量和缓存队列 的设计和优化，决定了系统能否做到高质量、低延迟的传输。
这是融云首席架构师李淼在 WICC 广州“出海分论坛”中分享的话题引子。也因此，李淼关于《全球低延迟通信网络的设计与优化》的话题分享变得更加具象。
RTC 与 IM 全球网络的设计有所同，有所不同
融云全球通信网络分为 RTC 全球网络和 IM 全球通信络两个部分，这是由于 RTC 和 IM 在传输中不同的加速特点所决定。
（RTC 网络与 IM 网络）
相同点在于：二者可在数据中心、节点等多项物理设施上进行复用，并且都必须保证高质量、低延迟的传输，从而为用户带来极佳的场景体验。
不同点在于：RTC 基于 UTP 协议运行 ，对于用户体验而言，允许有一定的丢包率，但对于延时要求苛刻；而 IM 基于 TCP 协议进行业务承载 ，在要求消息不能丢失的同时，需要消息的集中存储，不仅能为用户不在线时存储离线消息，还要根据业务类型，进行历史消息的存储。
因此，融云对于 RTC 的设计，是完全去中心化的分布式通信网络 。好处是在后续进行网络优化时，可以随意增加媒体节点部署，而不影响用户的任何使用体验。
融云 IM 的网络设计采用的是将数据流量导入到数据中心的方式 ，已陆续在国内、北美和新加坡分别设立了数据中心，目前已迭代至基于 Anycast 的一体化加速网。特点在于多协议支持、多数据中心支持，并且，基于 SmartDNS & Anycast 的加速原理可以更高质量地保证在全球范围内，节点分配的准确度。此外，IM 的许多全球链路优化工作，都可以在 RTC 上复用。
了解完以上架构，重点来了：融云是如何进行延时优化的呢？这需要分别从 RTC 和 IM 两个方向进行解析。
如何降低 RTC 的网络延时
（RTC 通信过程）
对于 RTC 而言，能降低延时最好的办法，就是提高 RTC 节点的覆盖率 ，目的在于缩短用户与边缘节点的物理距离，也就意味着以更少的跳数完成连接。
融云对于节点的选择先是要保证大洲级的全覆盖，再是对热门区域进行重点覆盖。所选节点基于一线 IaaS 厂商的公有云服务搭建，每个节点之间都可通过专线互联。不但可以提升链路传输的稳定性，还可以降低 RTC 节点的跳数，甚至可以做到 0 跳或者 1 跳。
优化的难点在于：如何让用户选择到质量最好的节点 。通常最直观的办法是通过智能 DNS 解析，但融云经过验证发现，准确度率只在 80% 左右。为此，融云在之后增加了 IP Anycast，它跟 DNS 原理完全不同，可直接通过 IP 的方式来进行分配，这个分配是运营商级的。
在链路探测 方面，物理距离最近的 IDC 未必就是质量最好的节点，即便采用 smart DNS+IP Anycast，准确度依然无法达到 100%。为此，融云增加了客户端的探测能力，在用户连接时下发 N 个地址。客户端根据下发地址进行探测，择优选择链路连接。据日志分析，准确度达 99.5% 以上。
同云连接可以通过链路优化来保证，那么跨云又该怎么办呢？
融云的做法是通过二级级联 ，将数据中心之间的流量通过所采购的 SD-WAN 进行导入导出。这其中，级联优化至关重要。
比如，一个北美用户跟一个国内用户通信，融云会先在北美与香港之间进行专线互联，然后香港再与国内的节点进行专线互联。这种通过香港节点进行转发的方案，能够在保证质量的前提下，达到低延时的网络优化效果。
但难点在于：故障降级 。传输过程中，同云的专线和 SD-WAN 都可能会出现故障。尽管故障的概率极低，但一旦故障发生，就必须有所取舍，为了保证用户能够正常接听互通，只能选择将整个通讯链路进行降级。比如当专线出问题时，会通过二级级联的方式，进行节点的跳转，或者直接通过互联网公网的方式进行数据的转发。
此外，要降延就要有完善的网络延时监控系统。融云在客户端建设了各种标准的 QoS 监测系统，包括数据实时上报和后台分析。
如何降低 IM 的网络延时
IM 的网络延时优化途径主要集中于节点间数据转发和证书计算前置 两个方面。
在节点数据的转发方面：由于 IM 数据基于 TCP 协议传输，但 TCP 的拥塞控制和丢包重传策略并不友好，因此融云将部分 TCP 协议替换成 QUIC 协议，也就是说，从物理距离最远的边缘节点到路由节点数据的传输，融云都通过 QUIC 进行了优化 。
（IM 全球网络的历程）
通过 QUIC 优化 ，首先可以避免在边缘点跟路由节点之间，TCP 的三次握手，直接将 TLS RTT 降为 0；其次是当网络抖动时，QUIC 有更友好的丢包重传策略，可以做到丢哪个包就补哪个包，而不会像 TCP 那样，一旦丢包，后续所有的包都要进行重传。内测表明，这一优化，使整个网络延时降低了 15% 左右。
在证书计算前置 方面：融云采取将 TLS 证书和 SSL 的证书，在边缘节点上直接进行交换的方式。这样一来，首先是减少了用户数据到数据中心之间的整体的 RTT，可将 RTT 直接降到 0。其次，IM 多有小包通讯的场景，例如一个信令包只有 10-20 个字节，通过在边缘点上将数据包进行解密，明文传递到融云的路由节点，再进行加密传到数据中心，大大降低了两个最远物理距端点间的数据传输量。
需要说明的是，用户完全无需担心数据的安全问题。因为融云的边缘节点和路由节点全部由融云控制，均为受信网络。但如果是必须要在公网完成数据传输，融云仍然会通过传统 TLS 方式来进行数据链路加密。
当然，融云对 IM 的优化策略远不止于此，更多表现在客户端及服务端日志的收集、zero copy、多路复用、IP 直连和 QoS 保证等多个方面。
比如对日志的收集，融云每发一个 SDK 版本，都会增加新的日志埋点，用于分析业务、分析网络等，以此进行一些定向或定点区域的优化。
在谈及未来计划时，李淼指出，融云将不计成本，不遗余力地继续加大网络建设力度，为开发者提供更加优质的服务。就研发而言，将持续提升软件本身的处理能力，不断丰富数据收集的手段，同时提升数据预估的准确性。
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