音视频业务为何必须依赖CDN？解析直播点播架构的流量与体验刚需

音视频业务和普通的 Web 业务完全不是一类东西。

很多人第一次做音视频时，可能会想：“不就是 HTTP 请求多一点、文件大一点吗？”但实际上，音视频业务有几个天然属性，决定了它离不开 CDN 的支持，这并非是优化项，而是架构层面的刚需。

一、音视频业务的四个核心挑战

这些业务特性让自建源站直传变得异常困难。

1. 数据量巨大且持续不断

• 一个1080P视频文件，体积可达几百MB到几GB。
• 一场直播，意味着数小时的持续数据输出。
• 一旦并发用户数上升，所需带宽会呈指数级上涨。

普通Web业务的特点是请求多，但单次数据量小。而音视频业务是请求多、流量大，并且是持续输出。这意味着源站几乎不可能直接承受所有用户的访问压力。

2. 对“卡顿”的容忍度极低
网页加载慢1秒，用户或许可以忍耐；但视频卡顿1秒，用户很可能就直接离开。音视频体验对以下指标极其敏感：

• 首帧时间
• 卡顿率
• 重缓冲次数
• 音画不同步

这些问题本质上都指向一个核心：网络质量。而网络质量，恰恰是开发者最不可控的外部因素之一。

3. 用户分布广，网络条件差异极大
同一场直播的观众可能包括：

• 一线城市的光纤用户
• 三四线城市的普通宽带用户
• 使用4G/5G网络的移动端用户
• 来自不同运营商的用户

你无法要求用户改善他们的网络或离你的服务器更近。因此，唯一的解决方案是让内容离用户更近。

4. 峰值流量非常夸张
音视频业务的流量模式具有明显的突发性：

• 平时可能风平浪静。
• 一旦开播或遇到热点事件，流量瞬间爆发。
  例如，开播后10秒内，在线人数从0激增至10万。这种场景下，系统没有缓冲和预热的时间，必须立刻承接海量请求。

二、如果不用CDN，会发生什么？

我们不谈理论，直接看可能导致的后果。

1. 源站带宽直接爆炸
假设一个简单的场景：直播码率为1 Mbps，并发用户10万。
所需带宽为：

100,000 × 1 Mbps = 100 Gbps

对大多数团队而言，无论是购买如此巨大的出口带宽，还是长期承担其高昂成本，都极为困难。

2. 延迟和卡顿不可避免
当用户需要跨地域、跨运营商访问源站时，会面临高延迟（RTT）、高丢包率和网络抖动。对于音视频流，即使只丢失1%的数据包，也可能导致画面破损；一次网络抖动，就可能引发明显的卡顿。

3. 单点故障风险高，易导致全站事故
一旦源站所在机房出现网络抖动、运营商线路异常或遭受DDoS攻击，所有正在使用服务的用户都可能同时遭遇“黑屏”或无法连接，稳定性无法保障。

三、CDN是如何解决这些难题的？

CDN（内容分发网络）的设计完美契合了音视频业务的需求。

1. 就近接入，缩短网络路径
CDN在全球或全国各地的各大运营商、核心城市部署了大量边缘节点。用户请求会被调度到离他最近、网络最优的节点，无需跨省、跨网或经过冗长的骨干网传输。这直接降低了首帧时间和卡顿率。

2. 将“单点出口”变为“分布式出口”
音视频传输最怕单点瓶颈。CDN的运作模式是：源站只需向少数几个CDN中心节点推送一份流或提供一份文件，CDN网络会负责将其复制并分发到海量的边缘节点。从源站的视角看，它只需应对几个CDN节点的回源请求，而不是直接面对几十万用户的海量连接。这就是CDN的“流量放大器”能力。

3. 为高吞吐量而设计的基础设施
CDN节点的核心使命就是高效处理并分发内容。它们通常配备超大带宽出口、专用的流量调度系统和经过深度优化的高性能转发模块，其存在的意义就是为了承受高并发、吞吐大流量。

4. 更强的抗抖动与容错能力
许多现代CDN在服务音视频时，会结合自适应码率（ABR）、多路回源、智能链路选择等技术。当某条网络路径出现抖动或丢包时，系统可以自动切换到备用线路，或动态降低视频码率以保证流畅播放。这个过程对用户可能是无感知的，但系统已在背后完成了“救场”。

四、不同音视频场景中CDN的作用

虽然都叫音视频，但直播、点播和实时通信对CDN的依赖点有所不同。

• 视频点播（VOD）：这是CDN最“舒服”的场景。CDN主要负责文件的缓存和分片分发（如HLS、DASH）。热门内容命中率极高，能极大减轻源站存储和带宽的回源压力。
• 直播（Live）：这是CDN的“主战场”。CDN负责将主播推送的一路实时流，复制并分发给海量的并发观看者。它解决了大规模并发拉流的核心难题。
• 实时音视频（RTC）：在像WebRTC这样的P2P优先的架构中，CDN通常不直接传输主要的媒体流。但它常用于信令加速、边缘接入节点（Edge）部署，以及将实时流转推（RTMP）到CDN以供大规模直播和回看，与RTC形成互补的混合架构，这也是当前云原生音视频方案的常见实践。

五、为什么自建CDN节点几乎行不通？

理论上，你可以尝试自建分发节点、拉设专线并自己实现全局调度。但现实是：

• 自建节点的数量和覆盖范围远远无法与专业CDN厂商相比。
• 难以获取与各大运营商深度互联的优质网络资源（BGP带宽等）。
• 整体的建设、运维成本和系统复杂度会失控。

因此，音视频业务使用CDN，本质上是一种“规模经济”的必然选择，依靠专业服务商已构建的庞大基础设施来快速获得能力。

六、一个简单的判断标准

音视频业务的核心瓶颈往往不在于“服务器”的计算能力，而在于“网络”的传输质量与成本。CDN正是为解决网络分发问题而生的关键基础设施。

如果你的业务满足以下任意一条：

• 涉及视频文件播放
• 需要支持直播并发
• 用户分布在不同地域
• 对播放的卡顿和延迟近乎零容忍

那么，使用CDN就不再是一个需要纠结的选择，而是架构设计的必然前提。希望这篇分析能帮助你理解其背后的逻辑。如果你想与其他开发者深入交流此类架构话题，欢迎到云栈社区探讨。