2020年春节的这场疫情让线下零售降至冰点，但是却带火了直播应用。直播电商、直播教育等各类直播应用可谓赢得了历史性的机会，很多大众开始接受并认可这种新型应用的便利和价值，个人感觉随着5G的普及，『直播+垂直领域+精细化的私域流量』将会是互联网的一个大热点，迎来真正的红利期。
直播行业大概在10年多前就开始兴起了，秀场直播和游戏直播是PC时代比较成功的应用场景，直到16年，随着移动互联网的大规模普及，直播行业迎来了真正的元年，成百上千的直播APP出现在大众视野，大概在18年年初，直播答题当时火了一把，那算是直播类应用的第一次全民普及，然后是19年短视频网站掀起的直播电商。回顾直播行业的发展历程，直播类应用在各个领域遍地开花，那么它背后的技术架构你是否了解？
两年前，我参与了一个支持100万用户同时在线、20万并发的直播答题系统的架构设计，下文将以『直播答题』的应用场景为例，带你了解当前疫情下火爆的直播应用背后的技术架构。内容分成以下4个部分：
1、产品功能简介
2、面临的技术挑战
3、技术选型及依据
4、架构设计方案
01 产品功能简介
直播答题能在当时成为风口，得益于它的玩法足够简单，用户教育成本几乎为0。简单来说就是：全民在线PK、10秒答题、超时或答错即退出游戏、成功答对所有题即可平分奖金，俗称在线版的开心辞典。
直播APP软件开发在了解系统设计方案和架构之前，先看看直播答题应用有哪些核心功能？下面是APP端的几张产品截图：
1、答题以活动的形式展开，每场活动都会预先公布直播开始时间、答题总奖金、红包雨奖金等信息。
2、活动时间到后，用户就可以进入直播间，看到实时的视频流，有专业的主持人进行串词口播，场控人员会配合主持人同步进行发题、公布答案等操作。
3、题目下发后，用户有10秒的作答时间，答错或者超时即退出游戏，如果用户有复活道具在答错时会自动使用，用户能继续进行答题。
4、为了留住答错用户，活动期间有多场红包雨，用户点击屏幕就有概率抢到。
5、活动期间用户可发弹幕，同时会有弹幕滚屏轮播，以营造热闹的直播氛围。
6、其他功能：邀请新人、活动榜单、奖金提现等。
其他直播类应用在产品功能上和直播答题类似，基本也是这两类：
1、直播的基础功能：连麦互动直播（支持多码率、多协议，多主播同框）、美颜特效、弹幕、IM聊天、点赞、屏幕共享等功能性需求，以及防盗链、涉黄涉政鉴别等非功能性需求。
2、应用本身的个性化功能：比如答题场景中的发题目、作答、公布答案，电商场景中的商品展示、一键下单购买，网红直播场景中的礼物打赏。
02直播APP软件开发 面临的技术挑战
当时我们做直播答题应用时，面临以下技术挑战：
1、音视频处理及传输：涉及音视频编码、实时美颜、视频推流、CDN加速分发、终端适配和播放，流量统计等诸多技术点，而且我们当时的技术团队没有专门做音视频方面的专家。
2、高并发请求：参考了冲顶大会等答题竞品的用户量级，预计会有100W用户同时在线，1秒内有20W用户同时答题；1秒内单个用户可触屏发起4-5次抢红包请求，并发最大可达到500W QPS.
3、高带宽压力：按照标清视频的标准，观看直播的码流至少为1Mbps，如果100W用户在线，光视频流的出口带宽能达到976.56G bps。1条弹幕可达到130字节，1秒要滚屏20条弹幕，如果需要同时推送给100W用户，弹幕的出口带宽也将达到19.37G bps.
4、高计算压力：1道题目的对错判断涉及到答案比对、复活道具的使用、判断用户是否创了新纪录，同时还涉及一系列的反作弊策略（比如前面的题目答错了将无法继续作答），在主持人口播公布答案的瞬间，如何快速完成100W用户的答题结果计算？
5、0和1什么意思流的正确性和安全性：单个用户最多抢3个红包如何不多领？财务上如何保证答题奖金、红包奖励不出现1分钱的误差？
6、低延迟性要求：直播场景下如何整合视频流和业务数据流，做到声音、主播画面和题目同步，以保证用户体验？
7、对商城交易业务的低干扰：直播答题仅作为商城的一个运营活动，核心目标是导流，它依托商城原有的用户体系，运营系统，大数据系统，提现通道等，如何做到对商城现有交易系统的低干扰？
可见直播APP软件开发答题这种泛娱乐的直播场景还是有挺多技术挑战的，它取决于直播应用的用户量级和业务流程。就算是直播电商这种低频交易转化的场景，要是李佳琪在带货，同样也会面临瞬时抢购的高并发挑战，所以架构设计时必须考虑业务最高峰时的压力，并且系统的各个环节必须具备动态可伸缩的能力。
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