QUIC助力Snapchat提升用戶體驗

來源： LiveVideoStack

作者：NetworkTeam

時間：2021-07-12

Snapchat（色拉布）是由斯坦福大學兩位學生開發(fā)的一款“閱后即焚”照片分享應用。利用該應用程序，用戶可以拍照、錄制視頻、添加文字和圖畫，并將他們發(fā)送到自己在該應用上的好友列表，這些照片及視頻被稱為“快照”（Snaps）。本文來自Snapchat Client Network Team，主要介紹了Snapchat在使用QUIC協議后，用戶體驗得到了很大提升。

在Snapchat，我們的目標是讓Snapchat Camera能夠以最快的方式分享精彩瞬間。我們不希望用戶在跟朋友分享的時候發(fā)生任何的延時。

在使用Snapchat的時候，網絡請求特別重要。與UI更新和磁盤寫入需要消耗數毫秒相比，網絡延時可以高達數秒，而且伴隨著高錯誤率和設備受限。為了降低延時和錯誤，我們把請求和響應變得盡可能小，降低不必要的同步，通過全球內容分發(fā)合作伙伴，使媒體信息接近用戶，并使用更加高效的、下一代網絡協議——QUIC（Quick UDP Internet Connections）。

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QUIC協議是如何助力Snapchat的？

讓我們先來看看QUIC之前的網絡堆棧。以Snap為例，在應用層，我們先將Snap媒體放入HTTP2 request payload中，然后使用TLS確保安全層上的連接安全，再通過TCP將請求分塊，并將Snap上傳到服務器。然而，對于移動網絡環(huán)境來說，TCP+TLS+HTTP2協議棧是次優(yōu)的。比如，當Snap用戶在Wifi和WWAN之間切換的時候，TCP就會請求失敗。當Snap用戶在和朋友聊天的時候，由于連接中斷而無法發(fā)送信息會給他們帶來糟糕的體驗。

QUIC是由谷歌工程師開發(fā)的一種互聯網傳輸協議。QUIC基于UDP, 是替換TCP+TLS+HTTP2的HTTP3的基礎。它解決了許多傳輸層和應用層的問題，而且應用開發(fā)者無需任何修改或者只需做小部分改動。如上圖所示，QUIC不會改變底層操作系統(tǒng)網絡協議，也不會更改HTTP。

和TCP+TLS+HTTP2協議棧相比，QUIC有如下優(yōu)點：

更快建連：在發(fā)送有效載荷之前，TCP+TLS需要1~3個RTT（往返時延），QUIC支持0RTT。

改進的擁塞控制：QUIC擁有可插拔的擁塞控制，與TCP相比，QUIC向擁塞控制算法提供更豐富的信息，如QUIC BBR v1和QUIC BBR v2。

避免隊頭阻塞的多路復用：對于HTTP2連接來說，當丟失一個TCP包時，該連接上的stream無法繼續(xù)前進，直到這個包被再次傳輸或者被接收方收到。這就導致延時增加，進而降低用戶體驗（在移動網絡連接環(huán)境中）。而QUIC會通過多路復用其他stream來消除這種延時。

連接遷移：如果IP地址發(fā)生改變，TCP請求將會失敗。而QUIC連接是以一個 64 位的隨機數作為 ID 來標識，即使IP地址改變，客戶端仍可不受干擾地繼續(xù)請求，使用戶體驗如常。

發(fā)現連接丟失：QUIC可以快速發(fā)現連接丟失，并避免長時間的請求掛起。

QUIC的這些優(yōu)點很好地應用在Snapchat的用例中：

更快建連：在使用QUIC之前，Snapchat p90建立連接需要耗時300毫秒，這種連接上的延時轉變?yōu)橛脩舻却訒r，并阻止用戶接收和查看Snap信息。而QUIC上的更快連接直接減少了用戶等待時間并提升了用戶體驗。

改進的擁塞控制：Snap上，用戶上傳的媒體文件可高達10MB。更好的擁塞控制算法可以提升流量，并降低延時和錯誤率（尤其對于大文件來說）。

避免隊頭阻塞的多路復用：Snapchat擁有豐富的短內容用例，如Snaps和故事、發(fā)現內容等。一般情況下，多種下載stream會使用同一個連接。QUIC消除了HTTP2隊頭阻塞問題，如避免發(fā)送信息請求阻塞spotlight短視頻請求。

連接遷移：如果wifi連接斷掉，無法發(fā)送信息，將會大大降低Snap用戶的體驗，而QUIC解決這個痛點。

發(fā)現連接丟失：發(fā)生丟失連接時，不斷加載的旋轉圖標著實令人感到厭煩（尤其當用戶正使用全屏模式觀看內容時）。使用了QUIC，當丟失連接導致的請求失敗發(fā)生時，我們會立即發(fā)現，并再次嘗試連接，同時向用戶提供友好的界面。