Netflix系统架构一探
内容摘要netflix 的架构旨在提供流畅的流媒体体验，吸引全球观众并塑造未来内容。该架构强调数据处理、视频转码和内容分发中云原生和微服务的价值。netflix 还采用了 nosql 数据库和 amazon web services (aws) 来实现可扩展性、可靠性和全球影响力。通过持续创新，包括客户端更新的客户端金丝雀模型，netflix 保持了其作为领先流媒体平台的地位，为用户带来了卓越的娱乐体验。

有没有想过 Netflix 如何让您目不转睛地盯着屏幕，享受不间断的流媒体快感？Netflix 架构负责提供流畅的流媒体体验，在幕后吸引全球观众。Netflix 的系统架构强调了确定未来内容塑造方式的重要性。加入我们，一起探索 Netflix 流媒体世界的幕后之旅！

Netflix 一词的意思是娱乐、连续观看和尖端流媒体服务。Netflix 的迅速崛起可能归功于其庞大的内容收藏、全球影响力以及灵活而富有创意的架构。

从 1997 年作为 DVD 租赁服务起家，到发展成为全球大型流媒体公司，Netflix 始终致力于利用尖端技术彻底改变媒体消费。

Netflix 架构旨在高效、可靠地同时向数百万消费者提供内容。Netflix 基础设施的可扩展性至关重要，因为其拥有遍布 190 多个国家的 2 亿多会员。

因此，让我们深入研究 Netflix 架构的复杂之处 ，并揭示它如何继续影响我们欣赏喜爱的节目和电影的方式。

为什么要了解Netflix系统架构？

出于多种原因，了解 Netflix 系统架构非常重要。最重要的是，它揭示了 Netflix 如何为全球数百万客户提供完美的流媒体体验。通过探索这种架构的细微差别，我们可以更好地了解其成功背后的技术和策略。 

此外，其他行业也可以从 Netflix 的设计中受益，将其作为开发可扩展、可靠且高效系统的蓝图。其设计原则和最佳实践可以为我们提供有关构建和优化复杂分布式系统的重要经验教训。 

通过了解 Netflix 的架构，我们还可以认识到推动数字媒体消费发展的持续创新。 

了解系统设计的要求

系统设计对于开发复杂的软件或技术基础设施至关重要。这些规范是构建整个系统的基础，推动选择并形成最终产品。但是，系统设计的先决条件是什么？是什么让它们如此重要？让我们来探索一下。

功能要求

系统的功能需求指定了系统必须包含的特性、功能和能力。这些规范概述了系统的主要目标，并详细说明了各个部分或模块如何交互。例如，像 Netflix 这样的流媒体平台的功能需求可能包括以下内容，包括但不限于：

创建账户：用户应该能够轻松创建账户，并提供注册所需的信息。用户登录：注册用户应该能够使用身份验证凭证安全地登录他们的帐户。内容推荐：平台应根据用户偏好、观看历史和其他相关数据提供个性化的内容推荐。视频播放功能：用户应该能够无缝地播放视频，并具有播放、暂停、倒带和快进等播放控制选项。

非功能性需求

非功能性需求定义系统在不同场景下的行为，并确保其满足某些质量要求。它们涵盖系统的性能、可扩展性、可靠性、安全性和合规性方面。例如，Netflix 等流媒体平台的非功能性需求可能包括但不限于：

性能要求：在高利用率期间，系统必须保持低延迟和高吞吐量。合规要求：关于用户数据保护，平台必须遵守数据保护条例的标准。可扩展性要求：基础设施必须具有可扩展性，以处理不断增长的用户流量，而不会牺牲性能。安全要求：为防止未经授权访问用户信息，必须实施强大的身份验证和加密程序。可靠性和可用性要求：为了不间断地提供服务，系统需要包含故障转移方法并保证高正常运行时间。

Netflix 架构：拥抱云原生

2008 年 8 月，Netflix 因数据库损坏而遭受重大挫折，之后，Netflix 得出了一个关键结论：必须摆脱单点故障，转向高度可靠、水平可扩展的基于云的解决方案。Netflix 选择 Amazon Web Services (AWS) 作为其云提供商，并在 2015 年之前将其大部分服务迁移到云端，开启了革命性的旅程。经过七年的紧张工作，云迁移于 2016 年 1 月初完成，这意味着流媒体服务最后剩下的数据中心组件被关闭。

但迁移到云端并非易事。Netflix 采用了云原生战略，彻底改造了其运营模式和技术堆栈。 这需要采用 NoSQL 数据库、非规范化其数据模型，并从单一应用程序转变为数百个微服务。文化上的改变也是必要的，例如采用 DevOps 程序、持续交付和自助服务工程环境。尽管困难重重，但这一转变使 Netflix 成为一家云原生企业，在快速变化的在线娱乐领域为未来的扩张和创新做好了充分准备。

Netflix 建筑三要素

强大的架构三角——客户端、后端和内容交付网络 (CDN)——是 Netflix 完美用户体验的关键。Netflix 在全球拥有数百万观众，每个组件对于内容交付都至关重要。

客户

客户端架构是 Netflix 体验的核心。这包括用户用于访问 Netflix 的各种设备，例如计算机、智能电视和智能手机。Netflix 使用 Web 界面和本机应用程序的混合来确保跨不同平台的一致用户体验。无论使用哪种设备，这些客户端都会管理播放控制、用户交互和界面渲染，以提供统一的体验。得益于客户端架构的响应式优化，用户可以轻松浏览丰富的内容库并享受连续的流媒体播放。

Netflix 架构：后端

后端架构是 Netflix 幕后运营的支柱。用户帐户、内容目录、推荐算法、计费系统和其他系统的管理由复杂的服务器、数据库和微服务网络完成。除了处理用户数据和协调内容交付外，后端还处理用户请求。 

此外，后端使用大数据分析和机器学习等最先进的技术优化内容传递并提供个性化推荐，从而提高用户满意度和参与度。

Netflix 的后端架构随着时间的推移发生了很大变化。它于 2007 年迁移到云基础设施，并于 2018 年采用 Spring Boot 作为其主要 Java 框架。与 AWS（Amazon Web Services）提供的可扩展性和可靠性相结合，Ribbon、Eureka 和 Hystrix 等专有技术对于有效协调后端操作至关重要。 

Netflix 架构：内容分发网络

内容分发网络完善了 Netflix 架构三角。内容分发网络 (CDN) 是一个具有战略意义的全球服务器网络，旨在以最佳可靠性和最小延迟向用户提供内容。Netflix 运行一个名为 Open Connect 的内容分发网络 (CDN)。 

它通过缓存和提供离用户更近的站点的资料来减少缓冲并确保流畅播放。即使在需求旺盛的时候，Netflix 也会通过在全球众多服务器上分发内容来减少拥塞并最大限度地提高带宽利用率。这种分散的内容交付方法改善了全球观众的观看体验，同时还缩短了缓冲时间并提高了流媒体质量。

客户端组件Web 界面

过去几年，Netflix 的 Web 界面经历了重大转变，从 Silverlight 切换到 HTML5 以流式传输优质视频内容。通过这一变化，无需安装和维护浏览器插件，这将简化用户体验。自推出 HTML5 视频以来，Netflix 已增强了与各种在线浏览器和操作系统的兼容性，包括 Chrome OS、Chrome、Internet Explorer、Safari、Opera、Firefox 和 Edge。

Netflix 对 HTML5 的使用不仅限于简单的播放。该平台欢迎 HTML5 的采用，认为这是支持众多行业标准和技术进步的机会。 

移动应用程序

Netflix 的流媒体体验通过其移动应用程序得以扩展到智能手机和平板电脑用户。这些应用程序可确保用户在旅途中访问自己喜欢的内容。它们适用于多个平台，包括 iOS 和 Android。通过结合使用原生开发和平台特定的优化，Netflix 为各种移动设备提供了流畅且用户友好的界面。

Netflix 的移动应用程序具有个性化推荐、无缝播放和离线下载等功能，可满足移动观众不断变化的需求。Netflix 移动应用程序的用户可以在开车、旅行或只是在家闲逛时连续观看他们喜欢的剧集和电影。Netflix 致力于通过频繁的升级和改进提供引人入胜且令人愉悦的移动观看体验。

智能电视应用

Gibbon 渲染层、用于动态更新的 JavaScript 应用程序和原生软件开发工具包 (SDK) 构成了 Netflix TV 应用程序所基于的复杂架构。该应用程序利用 React-Gibbon（React 的定制版本）确保跨多个电视平台的流畅 UI 渲染和响应能力。 

优先考虑性能优化意味着关注每秒帧数和按键输入响应度等指标。通过减少 prop 迭代和创建内联组件等方法可以提高渲染效率；通过优化样式和开发自定义组件可以进一步优化性能。Netflix 始终致力于提升跨平台消费者的电视应用体验，并培养了卓越的性能文化。

重塑播放体验：迈向现代化的旅程

Netflix 在过去十年中彻底改变了人们观看和消费数字媒体的方式。尽管这家流媒体巨头一直在定期发布尖端功能，但播放界面的视觉设计和用户控件自 2013 年以来并没有太大变化。在意识到播放用户界面需要更新后，Web UI 团队开始重新设计它。

该团队的三个主要画布是播放前、视频播放和播放后。他们的目标是提高客户的满意度和参与度。通过利用React.js 和 Redux等技术来加快开发速度并提高性能，Netflix 彻底改变了其播放用户界面

Netflix 架构：后端基础设施内容分发网络 (CDN)

Netflix 的基础设施依赖于其内容分发网络 (CDN)，也称为 Netflix Open Connect，它允许将内容轻松分发给全球数百万观众。CDN 分布在全球各地，对于确保不同地点的客户接收高质量的流媒体内容至关重要。

Netflix Open Connect CDN 的工作方式是，服务器（称为 Open Connect Appliances (OCA)）被战略性地放置在互联网服务提供商 (ISP) 及其用户附近。当内容交付达到高峰时，这种接近性可以减少延迟并确保有效的性能。通过在 ISP 网络中预先定位内容，Netflix 能够最大限度地提高带宽利用率并减少对昂贵主干网容量的依赖，从而改善整体流媒体体验。

可扩展性是 Netflix CDN 的主要功能之一。通过在全球约 1,000 个地点安装 OCA，包括岛屿和亚马逊雨林等偏远地区，Netflix 能够满足广泛地理区域对流媒体服务日益增长的需求。

此外，Netflix 还向合格的 ISP 授予 OCA，以便他们可以直接从其网络提供 Netflix 内容。这一策略可确保为订阅者提供更好的流媒体体验，同时节省 ISP 的运营费用。Netflix 通过提供本地化内容分发并与他们合作，与 ISP 建立了双赢的关系，从而增强了整个流媒体生态系统。

变革视频处理：Netflix 的微服务革命

通过实施微服务，Netflix 改变了其视频处理流程，实现了无与伦比的可扩展性和灵活性，以满足工作室运营以及会员流媒体的需求。从单体平台转向基于微服务的平台，开启了敏捷性和功能开发速度的新时代。 

视频处理工作流程的每个步骤都由单独的微服务表示，从而简化了编排并分离了功能。这些服务（从视频检查到复杂性分析和编码）共同产生了适合工作室和流媒体用例的优质视频资产。微服务通过促进快速迭代和适应不断变化的业务需求产生了显著的成果。

Netflix Open Connect 中的播放流程

借助 Netflix Open Connect 的播放程序，全球客户可以享受完美而出色的观看体验。其功能如下：

健康报告： Open Connect Appliances (OCA) 定期向 Amazon Web Services (AWS) 中的缓存控制服务报告其学习的路线、内容可用性和整体健康状况。用户请求：从 AWS 上托管的 Netflix 应用程序中，客户端设备上的用户请求播放电视节目或电影。授权和文件选择：在验证用户授权和许可后，AWS 播放应用程序服务会选择处理播放请求所需的精确文件。转向服务： AWS 转向服务根据缓存控制服务保存的数据选择从哪些 OCA 提供文件。播放应用程序服务在构建其 URL 时从其接收这些 OCA。内容交付：在客户端设备上，播放应用服务发送相关 OCA 的 URL。当请求的文件通过 HTTP/HTTPS 发送到客户端设备时，所选的 OCA 开始提供这些文件。

下面是演示播放过程的视觉表示 ：

Netflix 架构中的数据库利用 Amazon S3 实现无缝媒体存储

Netflix 能够经受住 2022 年 4 月 21 日 AWS 中断的考验，这证明了其云基础设施的价值，尤其是其对 Amazon S3 进行数据存储的依赖。Netflix 的系统通过利用 SimpleDB、S3 和 Cassandra 等服务来承受此类中断。

Netflix 的基础设施建立在使用 Amazon S3（简单存储服务）进行媒体存储的基础上，为这家流媒体巨头的大量电影、电视剧和原创内容提供支持。为全球数百万 Netflix 用户提供服务需要 PB 级的数据，而 S3 是存储这些数据的完美选择，因为它提供可扩展、可靠且高度可访问的存储。

Netflix 选择 S3 作为媒体存储的另一个重要考虑因素是可扩展性。借助 S3，Netflix 可以轻松扩展其存储容量，而不必担心随着内容集合的增长而添加更多硬件或维护复杂的存储基础设施。为了在不牺牲用户体验或速度的情况下满足对流媒体内容日益增长的需求，Netflix 需要具有可扩展性。

采用 NoSQL 实现可扩展性和灵活性

在高度分布式基础架构中，对结构化存储访问的需求推动了 Netflix 的数据库选择过程。在意识到传统关系模型在互联网规模运营环境中的缺点后，Netflix 采用了向 NoSQL 分布式数据库的范式转变。在他们的数据库生态系统中，三种必不可少的 NoSQL 解决方案脱颖而出：Cassandra、Hadoop/HBase 和 SimpleDB。

亚马逊简单数据库

随着 Netflix 迁移到 AWS 云，亚马逊的 SimpleDB 成为许多用例的明显解决方案。它具有强大的查询功能、跨可用区域的自动复制和耐用性，因此颇具吸引力。SimpleDB 的托管解决方案降低了运营开销，这符合 Netflix 使用云提供商进行非差异化运营的政策。

Apache HBase

Apache HBase 是 Hadoop 系统的一个实用的高性能解决方案。它的动态分区策略使重新分配负载和创建集群变得更加容易，这对于处理 Netflix 不断增长的数据量至关重要。HBase 强大的一致性架构通过对分布式计数器、范围查询和数据压缩的支持而得到增强，这使其适用于各种用例。

阿帕奇·卡桑德拉

开源 NoSQL 数据库 Cassandra 提供性能、可扩展性和灵活性。其动态集群增长和水平可扩展性满足了 Netflix 对无限扩展的需求。由于其适应性一致性、复制机制和灵活的数据模型，Cassandra 非常适合跨区域部署和扩展，并且不会出现单点故障。

由于每种 NoSQL 工具都最适合特定的用例，因此 Netflix 采用了其中的一些工具。虽然 Cassandra 在跨区域部署和容错扩展方面表现出色，但 HBase 与 Hadoop 平台自然连接。作为 Netflix 长期云战略的支柱，采用 NoSQL 伴随着学习曲线和运营费用，但可扩展性、可用性和性能方面的优势使投资物有所值。

Netflix 计费基础设施中的 MySQL

在大规模迁移到 AWS 云原生架构的过程中，Netflix 的计费系统经历了重大转型。由于 Netflix 的运营严重依赖计费，因此向 AWS 的迁移过程非常谨慎，以确保对会员体验的影响尽可能小，并遵循严格的财务标准。

跟踪结算期、监控付款状态以及向财务系统提供数据以供报告只是 Netflix 计费基础设施处理的部分任务。计费工程团队管理着一个复杂的生态系统，其中包括批处理任务、API、与其他服务的连接器以及数据管理，以实现这些功能。

数据库技术的选择是迁移过程中最重要的选择之一。由于需要可扩展性以及支付处理中对 ACID 事务的要求，我们选择了 MySQL 作为数据库解决方案。

为了适应新的云架构，构建强大的工具、优化代码和删除不必要的数据都是迁移过程的一部分。在传输当前成员数据之前，使用代理和重定向器使用干净的数据集进行了彻底的测试过程以处理流量重定向。

迁移到 AWS 上的 MySQL 是一个复杂的过程；它需要仔细规划、有条不紊地实施以及持续的测试和迭代。尽管困难重重，但迁移过程进展顺利，Netflix 得以将 AWS 云服务的可扩展性和可靠性用于其计费系统。

总而言之，将 Netflix 的计费系统切换到 AWS 上的 MySQL 涉及大量工程工作和广泛影响。Netflix 的系统架构已更新其计费系统并使用基于云的解决方案，为数字领域即将到来的发展做好准备。

以下是 Netflix 的迁移后架构：

Netflix 架构中的内容处理管道

Netflix 内容处理管道是一种系统化的方法，用于处理内容和执行合作伙伴提供的数字资产。主要分为三个阶段：提取、转码和打包。 

摄入

在整个摄取阶段，源文件（例如音频、定时文本或视频）都会经过彻底检查，以确保其准确性和合规性。这些验证包括语义信号域检查、文件格式验证、压缩比特流的可解码性、是否符合 Netflix 交付标准以及数据传输的完整性。

转码和打包

当源通过摄取阶段后，它们将经过转码以生成输出基本流。之后，这些流将被加密并放置在可分发的流式传输容器中。

利用 Netflix 的金丝雀模型确保无缝流媒体

由于客户端应用程序是用户与品牌互动的主要方式，因此对于全球数字产品而言，它们必须具有出色的质量。在 Netflix 的系统架构中，大量资金用于保证对更新的应用程序版本进行全面评估。然而，由于 Netflix 可在数千台设备上访问，并且由数百个独立部署的微服务提供支持，因此彻底的内部测试变得很困难。因此，使用在更新过程中获取的可靠现场数据来支持发布决策至关重要。

为了加快对更新的客户端应用程序的评估，Netflix 的系统架构组建了专门的团队，从现场挖掘健康信号。由于这项系统的投资，开发速度加快了，应用程序质量和开发流程得到了改善。

客户端应用程序：  Netflix 升级其客户端应用程序有两种方式：直接下载和应用商店部署。直接下载可以增强分发控制。部署策略： 尽管定期增量发布客户端应用程序的优势众所周知，但更新软件仍存在一定的困难。由于每个用户的设备都以流的形式提供数据，因此高效的信号采样至关重要。Netflix 采用的部署策略是定制的，以应对各种用户设备和复杂微服务带来的独特挑战。该策略因客户端类型而异 – 例如智能电视与移动应用程序。新的客户端应用程序版本通过分阶段推出逐步提供，从而提供及时的故障处理和智能后端服务扩展。在推出期间，密切关注客户端错误率和采用率可确保部署过程的一致性和有效性。分阶段推出：为了降低风险并明智地扩展后端服务，分阶段推出需要逐步部署新的软件版本。

AB 测试/客户端金丝雀： Netflix 采用了 A/B 测试的强化变体，称为“客户端金丝雀”，它涉及测试完整的应用程序以保证在几个小时内及时升级。编排：编排可减少与频繁部署和分析相关的工作量。它对于管理 A/B 测试和客户端金丝雀非常有用。

总而言之，由于 Netflix 使用了客户端金丝雀模型，从而保证了应用程序的频繁更新，数百万客户可以享受完美的流媒体体验。

Netflix 架构图

Netflix 系统架构是一个由 Python 和 Java 组成的复杂生态系统，Spring Boot 用于后端服务，Apache Kafka 和 Flink 用于数据处理和实时事件流。前端的 Redux、React.js 和 HTML5 提供了迷人的用户体验。许多数据库提供实时分析并处理大量媒体内容，包括 Cassandra、HBase、SimpleDB、MySQL 和 Amazon S3。Jenkins 和 Spinnaker 有助于持续集成和部署，AWS 为整个基础设施提供可扩展性、可靠性和全球影响力。

Netflix 致力于为全球广大观众提供完美的娱乐体验，而这些技术仅占其庞大技术堆栈的一小部分，这一事实就证明了这一点。

Netflix 架构总结

Netflix 系统架构彻底改变了娱乐行业。在从 DVD 租赁服务发展成为全球主要流媒体播放器的过程中，Netflix 的技术基础设施对其成功至关重要。

Netflix 架构由 Amazon Web Services (AWS) 提供支持，可确保为全球用户群提供不间断的流媒体服务。Netflix 通过其客户端、后端和内容交付网络 (CDN) 确保跨设备无故障地交付内容。

Netflix系统架构对HTML5的创新使用和个性化建议提升了用户体验。

尽管一路上遇到了一些障碍，但 Netflix 在转向云原生设置后变得更加强大。在快速发展的在线娱乐领域，Netflix 通过采用微服务、NoSQL 数据库和基于云的解决方案为未来的发展和创新做好了准备。任何科技企业都可以从了解 Netflix 的系统中受益。

简单来说，Netflix 的系统架构旨在改变我们消费媒体的方式——这不仅仅是技术问题。这种架构秘密地确保观众在连续观看时一切都运行良好，从而提高每个人的娱乐享受。

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