分片压缩、分片上传，融云 IM 视频文件高速传输方案

在 IM 消息管理中，多种类型消息的传输处理是服务可靠性的关键。关注【融云全球互联网通信云】了解更多

通常，发送消息前，融云 IM 会将发送的媒体文件上传到默认文件服务器。

而在文本、表情、图片、语音、位置、小视频等各种消息中，以小视频的传输对网络等条件的要求最高，其文件更大、上传时间更长，而上传速度会直接影响收发消息的体验。

主流 IM 应用会将传输的视频文件整体做编码，用户收到视频后需要等待加载后才能查看，这显然会对用户体验造成一定影响。

在这一细节能力上，融云使用了分片压缩、分片上传的整体方案，对每个步骤做了深度优化，极大提升视频传输速度，让用户收到即可马上查看视频文件内容。

视频文件分片压缩

视频文件通常较大，在资源有限的移动设备硬件中传输，需要通过分片压缩的方式提升资源利用率和传输速度。

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视频编码

视频编码指通过特定技术对视频文件进行编码压缩，以便于网络传输和降低带宽压力。

常见的视频编码方式有 HEVC（H265）、AVC（H264）、DIVX 等，其中 H265 的质量是最高的，但因有些软件或硬件设备无法兼容，其并不是目前的主流编码格式。

我们通常选择 H264 的视频编码格式，同等大小的视频可以保持相对较高的清晰度。

视频编码的基本参数主要有码率、帧率、分辨率。

码率（比特率），指单位时间内传送的比特（bit）数，即每秒钟的视频所包含的数据量，在分辨率已经选定的情况下，调低码率能够有效降低视频的大小。码率越小，视频就会越小。

比特率编码主要有恒定比特率（CBR）、可变比特率（VBR）以及多比特率（MBR）编码模式三种编码方式，我们选择 CBR，并且调低数值（有些应用无法设置编码格式，只能调数值），一般来讲比特率越低则视频越小。

帧率，是视频每秒钟播放的图片数目，帧率越小，感受上看到的视频就越卡。一般而言，大于 24 帧每秒对于肉眼来说看到的就是流畅视频了。

通常，视频帧率保持在 25~35 即可，过高的帧率对视频质量的提高并不会有太大帮助，反而会影响导出的效率。

分辨率指视频的精细程度，分辨率越大，视频的内容就越精细。

在这方面，保留视频原有的分辨率即可，如果是高清视频想要舍弃一些清晰度来缩小，则可以按照宽高比例进行设置。

压缩原理

视频压缩的目标是：在确保清晰度的前提下最大程度降低视频大小。

我们可以围绕上述视频编码几大要素，反复尝试出一个清晰度较高且最大程度压缩视频大小的标准。

计算视频大小的公式为（音频码率 / 8+视频码率 / 8） x 视频时长。由此可见，通过删减视频长度或降低码率即可达成压缩视频的目标。

时长固定的情况下，控制码率便成为压缩视频的关键。当然，但码率也不可随意极限调低。假使我们把分辨率比作一个盒子，码率就是撑起这个盒子需要放置的物品，多则浪费，少则不满进而影响清晰度。

这就需要找到二者之间的最佳比例，常用的分辨率和码率的选择区间为：

融云采用的压缩参数

NSInteger bitrate = videoSize.height * videoSize.width * 2;
    session.videoSettings = @{
            AVVideoCodecKey : AVVideoCodecH264,
            AVVideoWidthKey : @(videoSize.width),
            AVVideoHeightKey : @(videoSize.height),
            AVVideoCompressionPropertiesKey : @{
                AVVideoColorPrimariesKey : AVVideoColorPrimaries_ITU_R_709_2,
                AVVideoAverageBitRateKey : @(bitrate),                  // 比特率
                AVVideoProfileLevelKey : AVVideoProfileLevelH264High40, // 压缩算法
            },

举例来说，融云默认允许上传 2 分钟时长的视频，通常分辨率 1280x720（720P）下，苹果设备录制视频的原文件大小为 120M 左右，经过压缩后，大小可降低至 44M，保障清晰度的情况下，有效压缩率为 37% 左右。

视频文件分片上传

分片上传支持将一个文件切割为一系列特定大小的数据块，每个小数据块以一个独立的 HTTP 请求分别上传，以保证较大视频文件的传输速度。

所有小数据块都上传完成后，发送一个请求给服务端将这些小数据块组织成一个逻辑资源，即获得原始视频文件，整个分片上传过程就此完成。

分片上传优势

☑适合尺寸较大的文件传输，通过分片来避免单个 HTTP 数据量过大而导致连接超时的现象。

☑在网络条件较差的环境下，较小尺寸的文件可以有较高的上传成功率，从而避免无休止的失败重试。

☑失败重传不需要整个文件从头开始，只需要重传此分片，有效提升上传效率。

☑并行分片上传，利用对象存储 OSS（Object Storage Service）的并行处理能力，网络环境影响可以降到最低。

☑移动端设备硬件资源优先，分片上传可以有效降低大文件上传时的内存占用，防止内存溢出。

融云分片策略

在分片上传中，分片策略是一个重要的挑战点。

分片太大，片数少，上传的并发度不够，可能会降低上传效率，每个大的分片在失败后重传的成本会比较高；分片太小，片数多，并发需要的 TCP 连接太多，多条 TCP 连接的“窗口慢启动”会降低整体吞吐，两端拆分与合并分片的开销也相应增加，而且传输时的额外流量（HTTP 报头）也会更多。

融云采用的分片策略是，综合考虑 2 分钟时长的视频压缩后大小为 44M，每个分片大小 5M，大致可分为 9 片并行上传，采用 4 个线程，有效利用网络带宽。

这样，融云 IM 传输的视频文件，在经过第一步的分片压缩后，再通过并行分段上传实现多线程上传，充分利用可用带宽，大大缩短上传时长。

此外，针对国内和外海客户的不同需求，融云完成了与多家 OSS 厂商的对接，可根据客户市场需要，定制化配置最优 OSS 服务商，保障服务器资源的高可用，实现视频文件的高速传输。