音视频常见问题（七）：首开慢
本文主要讨论音视频应用中的首开慢问题，文章介绍了首开慢的产生原因：DNS解析耗时、网络传输协议耗时、传输网络调度耗时，并提供了排查方式和解决方案。即构科技的Express SDK和MSDN网络可以有效的解决首开慢问题，且节省开发成本。
一、前言
对于音视频开发者来说，掌握排查问题的技术技巧方法是非常必要的，排查问题的技术方法也能够帮助开发者更好地了解音视频技术的原理和工作机制，从而更加深入地理解音视频开发中遇到的各种问题。
即构基于多年实时互动领域技术的沉淀和客户服务保障，我们将推出《音视频技术常见问题FAQ》系列文章，将音视频技术领域的常见问题和经验分享出来，同时会针对具体问题附上业务通识和常用解决方案以及案例经验，希望本系列能成为你手边的音视频通识册子，帮助到开发者们快速定位问题并找到合适的解决方案。
本系列将不定期更新，目前已整理了以下常见问题：
本文是《音视频技术常见问题FAQ》系列的第六篇文章。我们将专注于 “首开慢” 这一问题，详细分析可能导致此问题的原因，DNS 解析、网络传输协议和传输网络调度等，并为开发者提供相应的解决方案。希望本文能帮助大家更好地理解和解决实时音视频中的这一常见问题。
二、首开慢的表现
1. “首开慢”的现象
在音视频应用开发中，用户经常会遇到一个常见问题，即“首开慢”。“首开慢”的表现为用户尝试打开一个音视频流时，应用在开始播放之前出现的明显延迟或等待时间。用户等待时间过长的话，可能影响到他们的使用体验。
2.常见的首开慢的几种情况：
- 长时间的黑屏或静音：当用户尝试打开音视频流时，屏幕可能会持续黑屏或没有声音，给用户以无响应或卡住的感觉。
- 旋转图标或加载动画：应用可能会显示一个旋转的加载图标或动画，表明正在加载音视频数据，用户需要等待相当长的时间才能看到实际内容。
- 持续的缓冲：用户可能会看到一个缓冲百分比或加载进度条，这表明音视频应用正在缓冲数据，但缓冲速度很慢，需要很长时间才能完成。
- 卡顿或跳帧：在首次打开音视频流时，画面可能会出现卡顿或跳帧的情况，这是由于数据加载速度不够快，导致播放不流畅。
- 延迟的音频：即使画面已经开始播放，音频可能仍然有延迟，导致声音和视频不同步。
- 用户无法操作：在首次打开音视频流时，用户可能无法进行任何操作，因为应用处于加载状态，无法响应用户的输入。
这些表现是首开慢问题的典型迹象，通常由网络、设备性能、编解码效率、缓冲策略等因素导致，解决首开慢问题需要综合考虑这些因素。
三、首开慢的排查和原因
首开慢需要综合考虑DNS 解析、网络传输协议和传输网络调度这三个因素，它们共同决定了首次打开音视频流的速度。DNS解析的耗时可能导致网络传输协议的建联延迟，而传输网络调度问题可能导致数据包传输的延迟。
当面临首开慢问题时，需要进行系统性的排查来确定具体是哪个因素导致了问题。以下是对DNS解析、网络传输协议和传输网络调度问题的排查方法：
DNS 解析有耗时
如果DNS解析速度慢，会导致建立网络连接的延迟。这是因为在进行DNS解析之前，应用程序无法确定服务器的IP地址，从而无法建立连接。因此，DNS解析的速度直接影响了首次打开音视频流的速度。
DNS 解析问题的排查：
- 使用网络分析工具：可以使用网络抓包工具（如Wireshark）来监测DNS查询和响应的时间。检查DNS解析是否耗时。
- 检查DNS服务器：确保所使用的DNS服务器是可靠且响应迅速的。尝试更换DNS服务器并重新测试应用，以查看是否有改善。
- DNS缓存问题：检查应用中是否实现了DNS缓存。如果未实现缓存，可以考虑添加缓存来减少DNS解析的重复查询。
- 域名预解析：在应用启动时，可以提前解析可能用到的域名，以减少首次连接的DNS解析时间。
网络传输协议耗时
传输协议的选择会影响建立连接的时间和数据传输的效率。某些传输协议，例如UDP，建立连接的开销较小，可以减少首次打开的时间。因此，选择适当的传输协议可以降低首次打开的延迟。
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网络传输协议问题的排查：
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使用网络分析工具：使用抓包工具来监测网络传输协议的建连过程。检查是否存在握手和连接建立方面的延迟。
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检查协议选择：确认应用使用了适当的传输协议，例如TCP或UDP。某些情况下，UDP可能比TCP更适合减少建联时间。
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连接池和保活机制：检查应用是否实现了连接池和连接保活机制，以减少建联的次数。
传输网络调度耗时
传输网络调度涉及数据包在网络中的路由和调度。网络调度的效率会影响数据包传输的延迟。
传输网路调度问题的排查：
- 使用网络分析工具：分析网络传输时数据包的路径和传输时间，以检查网络调度的效率和延迟。
- CDN使用：如果使用了CDN，确保CDN配置正确并正常工作。监测CDN的性能并查看CDN的日志，以确定是否有问题。
- 多路复用技术：如果应用使用多路复用技术，确保它被正确实施并不会导致延迟。
四、首开慢的解决方案
4.1 通用解决方案
1. DNS 解析有耗时导致首开慢：
- 使用快速的 DNS 服务器：确保应用程序配置了性能良好、响应迅速的DNS服务器。
- DNS 缓存：在应用内部实现DNS缓存，以减少多次解析相同域名的需求。
- 域名预解析：在应用启动时，提前解析可能用到的域名，以减少首次连接的DNS解析时间。
- 使用 CDN：利用CDN服务，将内容缓存在全球各地的服务器上，减少DNS解析时间。
2. 网络传输协议建联耗时导致首开慢：
- 选择适当的传输协议：根据应用的需求，选择合适的传输协议，如TCP或UDP。根据情况使用WebRTC、QUIC等新型协议。
- 连接池：实现连接池，以重用已建立的连接，避免多次进行握手和建联。
- 连接保活机制：通过保持现有连接的活跃性来减少重复建联的需要。
3. 传输网络调度耗时导致首开慢：
- 使用 CDN：利用CDN服务，将内容缓存在全球各地的服务器上，减少网络传输时间。CDN可以优化传输网络调度并提供更短的路径。
- 多路复用技术：使用多路复用技术（如WebRTC或QUIC），减少连接的数量，降低网络调度的复杂性。
- 高效的传输调度算法：确保网络调度算法能够智能地选择最佳的传输路径，减少延迟。
综合考虑这些通用解决方案，开发者可以针对DNS解析、网络传输协议和传输网络调度问题采取适当的优化措施，以降低首开慢问题的出现，提高音视频应用的性能和用户体验。
4.2 两种开发方式的解决方案
下面我们针对不同的开发方式进行说明：
DNS 解析有耗时导致首开慢：
- 使用第三方SDK : 使用SDK的应用可以利用SDK提供的DNS缓存和预解析功能，以更好地管理DNS解析。这可以帮助减少首次打开的延迟。
- 自研开发 : 未使用SDK的应用需要自行实现优化策略，包括DNS缓存、预解析、连接池、连接保活机制和网络调度优化等。
网络传输协议建联耗时导致首开慢：
- 使用第三方SDK：SDK通常已经实现了连接池和连接保活机制，开发者无需自行实现，可以更轻松地管理连接和减少建立连接的次数。
- 自研开发：未使用SDK的应用需要自行实现连接池和保活机制，自研开发需要更多的自定义代码和开发工作，开发者需要具备相关技术知识和经验。
网络传输协议建联耗时导致首开慢：
- 使用第三方SDK：SDK提供了封装好的接口和方法，简化了开发者的工作量，减少了自定义开发的需求。
- 自研开发：未使用SDK的应用需要自行实现网络调度的优化策略，自研开发具有更大的灵活性，可以根据具体需求进行定制化开发，但同时也需要投入更多的时间和资源。
综上所述，使用SDK可以简化开发流程并提供一些优化功能，适用于开发者希望快速实现解决方案的情况。而自研开发则更加灵活，可以根据具体需求进行定制化开发，适用于对自身需求有特殊要求或需要更深度优化的场景。开发者可以根据自身需求和资源情况选择适合的开发形式来解决首开慢问题。
五、ZEGO即构 音视频 SDK 解决方案-首开慢
作为全球领先的云通讯商，即构科技海量客户的音视频服务经验，结合SDN技术，自研了海量有序数据网络MSDN（Massive Serial Data Network），构建一条全球可靠的多云通讯链路，帮助用户获取更高的网络质量，打造更清晰稳定的音视频云服务。
即构科技的 Express SDK 和 MSDN网络，可以有效地解决首开慢问题，提高音视频应用的性能和用户体验。以下是这些功能点的详细说明：
ZEGO Express SDK 如何解决首开慢问题：
1. 不依赖登录 房间 成功即可推拉 流：
- 功能说明：Express SDK允许用户在登录房间之前开始推送和拉取音视频流。这意味着用户可以在加入房间之前开始传输音视频数据，而不必等待登录成功。
- 解决首开慢问题：这个功能允许用户更早地开始音视频传输，而不必等待复杂的登录过程完成。这可以显著减少首次打开音视频流时的延迟。
2. 拉空 流：
- 功能说明：Express SDK支持拉取空流，即即使目标流还未启动传输，也可以发起拉流请求。SDK将自动处理等待目标流可用时的拉流操作。
- 解决首开慢问题：这个功能允许用户提前发起拉流请求，而不必等待目标流的实际传输开始。这可以减少首次打开音视频流时的等待时间。
3. 跨 房间 拉流：
- 功能说明：Express SDK支持跨房间拉流，允许用户从一个房间拉取另一个房间的音视频流。
- 解决首开慢问题：这个功能允许用户在不同房间之间灵活地拉取音视频流，而不必重新建立连接。这可以减少首次打开音视频流时的建立连接的开销。
4 . IP直连：
- 功能说明：Express SDK支持IP直连，允许客户端绕过中转服务器，直接与目标音视频流源建立连接。
- 解决首开慢问题：IP直连可以减少传输的中间节点，降低网络传输的复杂性和延迟，从而减少首次打开音视频流时的时间。
海量有序数据网络MSDN如何解决首开慢问题：
服务端关键帧缓存：
- 功能说明：MSDN网络提供服务端关键帧缓存，可以缓存视频流中的关键帧，以便客户端在首次拉取流时获得更快的首帧显示。
- 解决首开慢问题：通过在服务端缓存关键帧，客户端在首次拉取流时可以更快地获得可视内容，而不必等待整个关键帧周期。这有助于减少首次打开音视频流时的延迟。
综上，即构科技的Express SDK和MSDN网络提供的这些功能点结合起来，可以显著提高音视频应用的性能，减少首次打开音视频流时的延迟，为用户提供更好的体验。这些功能点允许应用更快地建立连接、提前开始传输音视频数据，以及通过IP直连等方式降低网络传输的复杂性，从而解决首开慢问题。
