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本文由爱奇艺技术团队分享，作者isno，原题“爱奇艺海外App的网络优化实践”，下文进行了排版和内容优化等。
1、引言
做海外市场，尤其目的是面向全世界的用户，网络的重要性不问可知。试想一个移动端应用，例如即时通讯IM，聊天信息的本质便是人跟人在说话，一条信息从发送到接受需要10秒的时间，这恐怕会让用户崩溃，随之便是被无情地卸载，开拓海外市场那便是做梦了。
这次分享的文案内容，基于爱奇艺面向全世界用户推出的国际版，在海外跨境网络环境繁杂的前提下，针对性地做了一系列弱网优化实践，取得了不错的效果，这里总结分享咱们的有些做法和优化思路，期盼对你有所帮忙。
总结下来，跨境弱网优化实践的几个核心便是： 1）能不请求网络就不请求；2）请求的链接目的 0-RTT；3）请求的内容越小越好。
正文内容咱们将逐个技术点展开了分享。
2、系列文案
本文是系列文案中的第 3 篇，本系列文案的大纲如下： 《移动端IM研发者必读(一)：通俗易懂，理解移动网络的“弱”和“慢”》《移动端IM研发者必读(二)：史上最全移动弱网络优化办法总结》《移动端IM研发者必读(三)：爱奇艺移动端跨境弱网通信的优化实践》（* 本文）
倘若您是IM研发初学者，剧烈意见首要阅读《新手入门一篇就够：从零研发移动端IM》。
3、 跨境弱网样本摸底
在 App 初期版本内增多请求链路的采样。样本数足够的状况下，能够清楚你要推广的市场是怎么样的环境。样本数据让咱们清楚发掘了各个国家、地区网络的问题，在大规模宣传和投入前，做好 App 的基本工作非常重要。
海外用户至海外数据中心的网络延迟（这是监测节点数据，用户端延迟更高）：
海外重点国家、地区移动网络状况：
这些问题重点是： 1）运营商劫持严重，DNS 劫持、HTTP 劫持；2）移动端网络繁杂 ，东南亚的网络基本建设还待改善；3）低端 Android 机有必定的占比，数量级别影响决策；4）国际网络用户端到服务器的延迟高。
在初期周期，技术工作的核心是处理以上问题，为后续的运营做好基本建设。由于业务接口大部分为 HTTP 形式，就起始围绕 HTTPS 进行针对性改进。
一个HTTPS请求周期分析：
1RTT(DNS)+ 1RTT(TCP 握手)+ 2RTT(TLS1.2)+ 1RTT(HTTP 链接)
倘若以端到服务 50ms 延迟为例：
一个 HTTPS 的接口延迟 = 350ms = 50*5+ 100ms（服务端）
倘若目的是一个非国内用户，打开首页需要 1.1s, 这个时间显然有点长。
下面起始进行技术改进的正文，以下是概括技术性优化的关键点：
4、基本链路的改进优化
4.1DNS 优化调节
DNS 的解析改为 HTTPDNS，DNS 的改进上线后观察初始连接请求提高 17% 的效率。
目的重点是： 1）处理域名劫持问题 （东南亚地区回传的数据表示有不少劫持）；2）处理 LocalDNS 非就近分配问题；3）结合业务能够做解析预热。
4.2传输层的优化调节
MTU 的问题 ： 1）Client 端和 Server 端区别的 MTU 值会引起丢包率过高。AWS 某些场景实例默认巨型帧：MTU 是 9001，但接收端默认 1500，此时候就会显现有些丢包的现象；2）倘若你用了多个云商服务，用 VPN 组网，IP隧道封装的数据临界 1500，又会导致丢包、包重传问题；3）最严重的状况：部分网络封杀 ICMP 协议，引起 MTU 没法自动协商。
TCP 拥塞掌控优化：
拥塞窗口 CongWin 是未接收到接收端确认状况下连续发送的字节数; 。CongWin 是动态调节，取决于带宽和延迟的积，例如 100MB 的带宽 100ms 的延迟环境。
时延带宽积 = 100Mbps*100ms = (100/8)*(100/1000) = 1.25MB
理论上 CongWin 窗口能够最大化到 1.25MB。CentOS 默认CongWin = 20*MSS，在 29KB 上下，离上限 1.26MB 差太多了，默认值上调TCP的起步会更快。
TCP 快速打开 (TCP Fast Open：TFO)：
TCP 的 keepalive 下依然会有链接断掉重建的状况，TFO 是针对这种状况的优化。
TFO 的原理机制：
5、应用层的改进优化
5.1HTTP 的优化
HTTP1.1 有个 keep-alive 功效是复用 TCP 链接，减少新建的消耗，针对浏览器的业务比较适用，但针对移动端这种时间分散的请求，大部分请求还是新建连接。
HTTP1.1 的串行机制有头部阻塞的问题。
5.2SSL 层优化
尽可能升级到 TLS1.3（微X的TLS1.3实践：《微X新一代通信安全处理方法：基于TLS1.3的MMTLS详解》），利用 Pre-shared Key 机制，开启 ssl_early_data 能够进一步优化 “0-RTT ”，倘若没法升级 TLS 版本，优化密钥算法为 ECDHE，运算速度快，握手的信息往返由 2-RTT 减少到 1-RTT，能达到与 TLS1.3 类似的效果。
TLS 版本的区别：
5.3升级 HTTP2.0
几个重要的改进点： 1）分帧传输；2）多路复用；3）头部压缩。
多路复用：
在 HTTP/2 中，两个非常重要的概念：帧（frame）和流（stream）。帧表率着最小的数据单位，每一个帧会标识出该帧属于哪个流，流亦便是多个帧构成的数据流。多路复用，便是在一个 TCP 连接中能够存在多条流。这些改进能够避免 HTTP 队头阻塞问题，加强传输性能。
头部压缩：
研发人员倘若不重视对 header 内容的掌控，会导致 header 内容失去控制的现象，客户端极容易存储一个非常大的 Cookie。
HTTP2 的分帧传输机制：
这个是非常有效的方式。
尽可能离用户近期，利用边缘节点对路由、链路进行优化，加强动态服务的效率。相较于直连模式，运用动态加速后，P90 的接口延迟效率提高了 60%。
爱奇艺海外动态加速的效果提高（请求时间为秒）：
针对失败的请求，启用兜底的协议 QUIC 或 kcp。
客户端的失败率在 3% 上下，对这部分请求运用 UDP 协议兜底尝试，在咱们的观察成功率提高了 45%。
6、传输内容的优化
6.1应用 Brotli
由于预置了字典，在同等级别的压缩率下，对比 gzip 最少提高了 17% 的压缩比，接口平均的 Content-Size 由 30KB，降至 18KB。
6.2接口由 JSON 改为 Google Protobuf
应用 Protobuf 的重要原由是解析效率比 JSON 最少高四五倍，在节点深度和数据量大的状况下更显著。
但重视 Protobuf 内部的 varint 压缩，只对少于 128 的数字进行可变长压缩。实质效果不大，生产环境倘若数据量大，外层的压缩如 gzip 不可少。
PS：关于Protobuf的资料，能够进一步阅读《IM通讯协议专题学习》。
6.3照片格式升级为 WebP
在应用 WebP 的同期，降低海报照片的质量，实践看海报的 quality 设置为 85% 肉眼难以分辨，相对同质量的 JPEG 或 PNG ，能够最大减小 45% 的体积。
应用效果显著。App 打开首页照片的加载提高肉眼可见。
7、业务层面的优化改进
7.1减少不必要请求：
有些通用内容，如导航、频道，一般由运营人员主动更新。
如下图：增多一个起步周期请求的接口，里面放入内容更新的时间戳，与本地 cache 的时间戳有差异，则异步请求更新。
7.2区别用户网络，适应区别的策略
详细作法是： 1）针对视频，非 WiFi 默认启播码率为 360P；2）针对海报，后端接口供给两种质量的 Url，WiFi 高质，4G 低质。
7.3更加多的业务优化
增多请求重试、调节 HTTP 的超时时间，请求缓存等等 这些能够按照业务的需要进行调节。
8、本文小结
爱奇艺海外版APP经过一系列细节优化，用户体验连续提升。用户接口延迟、客户端失败率、视频播放成功率一系列的关键指标得到很大的改善。这亦助力爱奇艺在东南亚多个国家的应用市场排名升至 TOP 1。
另一 App 优化、Server 延迟优化、制品体验的改进，这一系列仅有相辅相成才能够最大化提高用户体验。
9、参考资料
[1] TCP/IP详解 - 第17章·TCP：传输掌控协议
[2] 网络编程懒人入门(三)：快速理解TCP协议一篇就够
[3] 新手入门一篇就够：从零研发移动端IM
[4] 现代移动端网络短连接的优化手段总结：请求速度、弱网适应、安全保证
[5] 全面认识移动端DNS域名劫持等杂症：技术原理、问题根源、处理方法等
[6] 美图App的移动端DNS优化实践：HTTPS请求耗时减小近半
[7] 百度APP移动端网络深度优化实践分享(一)：DNS优化篇
[8] 百度APP移动端网络深度优化实践分享(二)：网络连接优化篇
[9] 百度APP移动端网络深度优化实践分享(三)：移动端弱网优化篇
[10] 爱奇艺移动端网络优化实践分享：网络请求成功率优化篇
[11] 美团点评的移动端网络优化实践：大幅提高连接成功率、速度等
[12] 淘宝移动端统一网络库的架构演进和弱网优化技术实践
[13] 谈谈移动端 IM 研发中登录请求的优化
[14] 移动端IM研发需要面对的技术问题（含通信协议选取）
[15] 简述移动端IM研发的哪些坑：架构设计、通信协议和客户端
[16] 微X对网络影响的技术实验及分析（论文全文）
[17] 腾讯原创分享(二)：怎样大幅压缩移动网络下APP的流量消耗（上篇）
[18] IM开发者的零基本通信技术入门(十二)：上网卡顿？网络掉线？一文即懂！
[19] 微X新一代通信安全处理方法：基于TLS1.3的MMTLS详解
[20] IM通讯协议专题学习(一)：Protobuf从入门到精通，一篇就够！
技术交流：
- 移动端IM研发入门文案：《新手入门一篇就够：从零研发移动端IM》
- 开源IM框架源码： https://github.com/JackJiang2011/MobileIMSDK（备用位置点此）
（本文已同步发布于： http://www.52im.net/thread-4669-1-1.html）
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发表于 2024-8-31 04:45:16