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如何使用QUIC協議提升音視頻業務訪問速度

QUIC(Quick UDP Internet Connections)協議能幫助您大幅提升客戶端訪問速度,尤其是在弱網絡、Wi-Fi和移動網絡頻繁切換等場景下,無需重連即可實現多路復用,提升資源的訪問效率,同時保障數據傳輸的安全性。

QUIC協議介紹

QUIC協議又被稱為快速UDP互聯網連接協議,提供與SSL相同的安全性,同時具備多路復用等多種優勢,具有極佳的弱網性能,在丟包和網絡延遲嚴重的情況下仍可提供可用的服務。QUIC協議在應用程序層面可以實現不同的擁塞控制算法,不需要操作系統和內核支持,相比于傳統的TCP協議,擁有了更好的改造靈活性,適合用于在TCP協議優化遇到瓶頸的業務。

隨著短視頻、直播等新興業務的飛速發展,流媒體傳輸對于帶寬和延遲提供了雙重要求,QUIC協議可以有效解決網絡、視頻卡頓的問題,提升音視頻資源的訪問效率,同時保障數據傳輸的安全性。

支持的QUIC協議類型

ALB支持gQUIC和iQUIC。HTTP/3協議是以iQUIC協議為基礎構建的應用層協議,它主要依賴iQUIC來實現多路復用、擁塞控制、損失檢測和重新傳輸等功能。HTTP/3協議可以更快地啟動客戶端連接,消除了多路復用流中的隊頭阻塞。

應用型負載均衡ALB支持的gQUIC協議版本有Q46、Q43、Q39,支持的HTTP/3協議版本為h3。

如何協商HTTP/3

開啟QUIC升級后,ALB將向客戶端通告HTTP/3和gQUIC協議,優先通告HTTP/3,讓支持HTTP/3的客戶端優先嘗試與ALB建立連接。

  • 客戶端在無法建立HTTP/3連接時始終回退為使用HTTPS或HTTP/2。

  • 支持HTTP/3的客戶端使用HTTP/3有關的緩存Cookie。

  • 啟用或停用“ QUIC升級”不會影響ALB連接到客戶端的能力。

Alt-Svc HTTP 響應標頭中通告支持,alt-svc 標頭值:

Alt-Svc : h3=":$quic_port"; ma=3600,quic=":$quic_port"; v="46,43,39"; ma=3600

當“開啟QUIC升級” 時,某些情況會導致您的客戶端回退為使用HTTPS或HTTP/2而不是協商 HTTP/3。其中包括:

  • 客戶端支持的HTTP/3版本與ALB支持的HTTP/3版本不兼容。

  • ALB檢測到UDP流量阻塞或速率受限以致HTTP/3無法工作。

  • 客戶端完全不支持HTTP/3,因此不嘗試協商HTTP/3連接。

客戶端要求

  • 如果您使用Chrome瀏覽器,支持直接對ALB發起QUIC協議請求。

  • 使用Chrome瀏覽器訪問QUIC,需要使用指定的Chrome瀏覽器版本:

    • ALB支持的gQUIC協議最高版本是Q46,對應的Chrome瀏覽器版本為Chrome 74-81。

    • ALB支持的HTTP/3協議最高版本是h3,對應的Chrome瀏覽器版本為Chrome 87及以上。

  • 如果您使用其他客戶端例如自研APP,則客戶端必須集成支持QUIC協議的網絡庫,例如:lsquic-client、cronet網絡庫、ngtcp2和quiche等。

場景示例

使用Chrome瀏覽器訪問ALB實例時,ALB會根據配置的監聽所綁定的證書域名example.com訪問后端服務器。主要有以下兩種應用場景:

  • 當同時配置了HTTPS監聽和QUIC監聽時,系統會優先使用QUIC監聽,此時在Chrome瀏覽器中輸入證書綁定的域名example.com,ALB實例將會通過配置的QUIC監聽將客戶端的請求轉發至默認后端服務器組RS1。

  • 當QUIC監聽不可用時,系統會自動切換到關聯的HTTPS監聽,此時在Chrome瀏覽器中輸入證書綁定的域名example.comALB實例將會通過配置的HTTPS監聽將客戶端的請求轉發至默認后端服務器組RS1。

前提條件

  • 已創建ALB實例。具體操作,請參見創建應用型負載均衡。

  • 已創建服務器組RS1。具體操作,請參見創建和管理服務器組

  • 已在服務器組RS1中添加ECS01實例,并在ECS01實例中部署了Nginx的視頻服務。

  • 您已經在ALB實例上部署了SSL服務器證書,該證書已綁定了域名example.com。

步驟一:創建QUIC監聽

  1. 登錄應用型負載均衡ALB控制臺
  2. 在頂部菜單欄,選擇ALB實例所屬的地域。

  3. 實例頁面,找到目標實例,單擊目標實例ID。在監聽頁簽,單擊創建監聽。

  4. 配置監聽配置向導,完成以下配置,然后單擊下一步

    監聽配置

    說明

    選擇監聽協議

    選擇監聽的協議類型。

    本示例選擇QUIC。

    監聽端口

    輸入用來接收請求并向后端服務器進行請求轉發的監聽端口。

    端口范圍為1~65535。

    說明

    同一個ALB實例內,相同協議的監聽端口不能重復,且HTTP和HTTPS監聽端口互不重復。

    監聽名稱

    輸入監聽名稱。

    標簽

    設置標簽鍵標簽值。

    設置標簽后,您可以在監聽頁簽使用標簽篩選監聽。

    高級配置

    單擊修改展開高級配置。

    連接空閑超時時間

    指定空閑超時時間,默認取值范圍為1~60秒,如需提升配額,請

    前往配額中心申請。

    在超時時間內一直沒有訪問請求,負載均衡會暫時中斷當前連接,直到下次請求來臨時重新建立新的連接。

    連接請求超時時間

    指定請求超時時間,默認取值范圍為1~180秒,如需提升配額,請前往配額中心申請。

    在超時時間內后端服務器一直沒有響應,負載均衡將放棄等待,給客戶端返回HTTP 504錯誤碼。

    數據壓縮

    開啟該配置會對特定文件類型進行壓縮,關閉該配置則不會對任何文件類型進行壓縮。

    目前,Brotli支持壓縮所有類型,Gzip支持壓縮的類型包括:text/xml、text/plaintext/cssapplication/javascript、application/x-javascript、application/rss+xmlapplication/atom+xmlapplication/xmlapplication/json。

    附加HTTP頭字段

    選擇您要添加的自定義HTTP頭字段:

    • 通過SLB-ID頭字段獲取負載均衡實例的ID。

    • 通過X-Forwarded-Proto頭字段獲取負載均衡實例的監聽協議。

    • 通過X-Forwarded-Port頭字段獲取負載均衡實例的監聽端口。

  5. 配置SSL證書配置向導,選擇服務器證書,然后單擊下一步

  6. 選擇服務器組配置向導,選擇服務器類型,然后選擇服務器組并查看后端服務器信息,單擊下一步。

  7. 配置審核配置向導,確認配置信息,單擊提交。

步驟二:創建HTTPS監聽

創建HTTPS監聽時,請開啟QUIC升級,并關聯已創建的QUIC監聽。

  1. 實例頁面,找到在步驟一中創建了QUIC監聽的實例,單擊該實例ID。

  2. 實例詳情頁簽,單擊監聽頁簽,單擊創建監聽。

  3. 配置監聽配置向導,完成以下配置,然后單擊下一步。

    監聽配置

    說明

    選擇監聽協議

    選擇監聽的協議類型。

    本示例選擇HTTPS

    監聽端口

    輸入用來接收請求并向后端服務器進行請求轉發的監聽端口,本示例輸入443。通常HTTP協議使用80端口,HTTPS協議使用443端口。

    端口范圍為1~65535。

    說明

    在同一個負載均衡實例內,監聽端口不可重復。

    監聽名稱

    輸入監聽名稱。長度為2~256個字符,支持中文和大小寫英文字母,可包含數字、半角句號(.)、下劃線(_)、短劃線(-)、半角逗號(,)、半角分號(;)、正斜線(/)和at(@)。

    高級配置

    單擊修改展開高級配置。

    啟用HTTP 2.0

    選擇是否開啟HTTP 2.0。

    連接空閑超時時間

    指定連接空閑超時時間,取值范圍為1~60秒。

    在超時時間內一直沒有訪問請求,負載均衡會暫時中斷當前連接,直到下一次請求來臨時重新建立新的連接。

    說明

    該功能對使用HTTP 2.0的請求暫不生效。

    連接請求超時時間

    指定請求超時時間,取值范圍為1~180秒。

    在超時時間內后端服務器一直沒有響應,負載均衡將放棄等待,給客戶端返回HTTP 504錯誤碼。

    數據壓縮

    開啟該配置對特定文件類型進行壓縮,關閉該配置則不會對任何文件類型進行壓縮。

    目前,Brotli支持壓縮所有類型,Gzip支持壓縮的類型包括:text/xmltext/plain、text/cssapplication/javascriptapplication/x-javascript、application/rss+xml、application/atom+xml、application/xmlapplication/json

    附加HTTP頭字段

    選擇您要添加的自定義HTTP頭字段:

    • 添加X-Forwarded-For頭字段獲取客戶端真實IP。

    • 添加SLB-ID頭字段獲取負載均衡實例的ID。

    • 添加X-Forwarded-Proto頭字段獲取實例的監聽協議。

    • 添加X-Forwarded-Clientcert-subjectdn頭字段獲取訪問負載均衡實例客戶端證書的所有者信息。

    • 添加X-Forwarded-Clientcert-issuerdn頭字段獲取訪問負載均衡實例客戶端證書的所發行者信息。

    • 添加X-Forwarded-Clientcert-fingerprint頭字段獲取訪問負載均衡實例客戶端證書的指紋取值。

    • 添加X-Forwarded-Clientcert-clientverify頭字段獲取訪問負載均衡實例客戶端證書的校驗結果。

    • 添加X-Forwarded-Port頭字段獲取負載均衡實例的監聽端口。

    • 添加X-Forwarded-Client-srcport頭字段獲取訪問負載均衡實例客戶端的端口。

    開啟QUIC升級

    選擇是否開啟QUIC升級,如果開啟QUIC升級,請在關聯的QUIC監聽下拉列表中選擇一個已創建的QUIC監聽。

    • 如果您未創建QUIC監聽,單擊創建監聽,創建一個QUIC監聽。具體操作,請參見添加QUIC監聽。

    • ALB支持iQUIC和gQUIC。關于如何協商HTTP/3,請參見如何協商HTTP/3。

  4. 配置SSL證書配置向導,選擇服務器證書,然后單擊下一步

    說明

    如果您要設置TLS安全策略,單擊高級配置后的修改。

  5. 選擇服務器組配置向導,選擇服務器類型,然后選擇服務器組,查看后端服務器信息,然后單擊下一步。

  6. 配置審核頁面,確認配置信息,單擊提交

步驟三:配置域名解析

example.com通過CNAME域名解析的方式解析到ALB實例的公網服務域名上。

  1. 登錄應用型負載均衡控制臺。

  2. 在頂部菜單欄選擇地域。

  3. 選擇要進行域名解析的ALB實例,復制其對應的DNS名稱。

  4. 完成以下步驟來添加CNAME解析記錄。

    1. 登錄域名解析控制臺。

    2. 域名解析頁面單擊添加域名

    3. 添加域名對話框中輸入您的主機域名,然后單擊確認。

      重要

      您的主機域名需已完成TXT記錄驗證。

    4. 在目標域名的操作列單擊解析設置。

    5. 解析設置頁面單擊添加記錄。

    6. 添加記錄面板配置以下信息完成CNAME解析配置,然后單擊確認。

      配置

      說明

      記錄類型

      在下拉列表中選擇CNAME。

      主機記錄

      您的域名的前綴。

      解析請求來源

      選擇默認。

      記錄值

      輸入域名對應的CNAME地址,即您復制的ALB實例的DNS名稱。

      TTL

      全稱Time To Live,表示DNS記錄在DNS服務器上的緩存時間,本文使用默認值。

      說明
      • 新增CNAME記錄實時生效,修改CNAME記錄取決于本地DNS緩存的解析記錄的TTL到期時間,默認為10分鐘。

      • 添加時如遇添加沖突,請換一個解析域名。更多信息請參見解析記錄沖突規則。

步驟四:結果驗證

本文以Windows客戶端為例說明。在瀏覽器中輸入example.com可訪問到ALB實例,本文在服務器組RS1對應的后端服務器ECS01上使用Nginx搭建了視頻服務。

  • 當同時配置了HTTPS監聽和QUIC監聽時,在瀏覽器中輸入證書綁定的域名example.com,并按F12可以查看當前網頁的協議HTTP/3,耗時93毫秒

    如下圖所示:quic

  • 當QUIC監聽不可用時,在瀏覽器中輸入證書綁定的域名example.com,并按F12可以查看當前網頁的協議HTTP/2,耗時148毫秒

    如下圖所示:https

經測試,ALB使用HTTP/3協議大幅提升了客戶端訪問后端服務器視頻的速度。