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基于Ampere 处理器运行视频流服务

Ampere的视频流服务

视频服务
关键收益
架构
基于Kubernetes 的视频点播服务
在工作流程中使用 HLS 和 MPEG-DASH 进行自适应比特率的流式传输
测试与回归
视频
推荐系统
视频服务

概述

在过去的 15 年中,视频流服务发展迅速。随着消费者逐渐以多种形式通过互联网观看内容,视频流服务已快速拥抱云原生技术。其中一项服务是视频点播,它让观众可以随时随地在任何地方观看,同时能动态调整来适应各种客户端设备,包括数字媒体播放器、智能电视、游戏机和许多其他流媒体设备。

根据 Fortune Business Insights,视频服务市场预计将从 2022 年的 4730 亿美元增长到 2029 年的 16900 亿美元,预测期内复合年增长率为19.9%。

视频流服务公司正面临着严峻的挑战,一面要保持服务用户的增长,一面要继续维持甚至提高整体服务质量。随着流量的增加,数据中心和边缘都需要大量的计算基础设施来保障用户体验,尤其是在视频质量和降低延迟方面。 服务提供商使用内容交付网络 (CDN) 服务和基础设施来存储和分发视频内容。随着前沿的扩展,尤其是通过 5G,到达消费者的最后一英里的 CDN 服务对于希望控制成本同时为客户提供更好服务的服务提供商而言变得越来越具有战略意义。

Ampere® Altra® 和 Ampere® Altra® Max 云原生处理器非常适合运行视频服务工作负载。 无论是在公共云服务还是边缘云服务中,Ampere Altra 都能提供:

  • 可预测性能有效地降低抖动和延迟,同时避免处理器中的“相邻干扰”问题

  • 线性可扩展性可以最大限度地提高重负载服务器的性能

  • 最可持续发展的低功耗架构,适用于对功率敏感的边缘部署和更高效的数据中心

  • 通过优化的视频编解码器扩展计算能力,实现高性能视频转码

此处显示的图表展示了上述属性,包括线性可扩展性和计算密集型的x264 和 x265 转码器的聚合性能。

x264 Briefx265 Brief
x265 Aggregate FPS vs. # of Jobs - 720 input

关键收益

出色的吞吐量性能

  • 以总的FPS作为比较指标,总吞吐量比传统 x86 高 209%

高能效

  • x264 在 Ampere Altra Max 上的能效比传统 x86 平台高 29%

  • 行业领先的 x265 能效比(FPS/Watt),Ampere Altra Max 相比传统 x86 平台高达 70%

线性扩展性

  • Ampere Altra Max从 1个 到 128 个内核可以线性缩放
架构

基于Kubernetes 的视频点播服务

Ampere is pleased to showcase open source Video-on-Demand Services using Kubernetes to exhibit the cloud native characteristics of the Ampere platform for video services:

Ampere 这里展示了使用 Kubernetes 的开源视频点播服务,可以充分显示 Ampere 视频服务平台的云原生特性:

VOD Edge Cloud on Kubernetes.gif

Fig. A-1: 基于Kubernetes 的 VOD 边缘云


Kubernetes:许多带有附加功能/服务的 Kubernetes 发行版都是可以的。

  • 高可用性 (HA) 集群的最低要求是一个3节点的紧凑型集群是。

块存储:保留元数据的关键元素、视频(mp4、mov 或 avi)、字幕(例如 WebVTT 等)、为 VOD 服务生成的播放列表和片段文件

对象存储:通过兼容 S3 的 API,对象存储可以存储预转码的视频和字幕文件。

负载均衡:充当反向代理并在多个服务器之间分配网络或应用程序流量的设备。开源社区中有 2 个最常用的负载均衡器:

  • HAProxy Service
  • Nginx Ingress Controller

服务中的3个Pod

  • Nginx-VOD 容器 - 用于带有字幕的 HLS 和 MPEG-DASH 自适应比特率流的视频点播应用程序,还可以从视频中生成缩略图

  • Nginx WebApp 容器 - 用作托管类似 YouTube 的网页的 Web 应用程序,显示 HLS 和 MPEG-DASH 的缩略图和 HTML5 视频播放器

  • S3 Gateway WebApp 容器 - 用作连接对象存储的 S3 网关,并为上传视频内容的内容管理员提供 Web UI

在工作流程中使用 HLS 和 MPEG-DASH 进行自适应比特率的流式传输

自适应比特率流是一种在网络条件变化时,能够在流中间调整视频质量的能力。包括 HLS 和 MPEG-DASH 在内的几种流媒体协议都支持自适应比特率流。这些协议使自适应比特率流媒体成为可能,因为即时 (JIT) 打包器可以将预编码的视频片段重新打包到主播放列表中的多个再现播放列表中。演绎版是根据网络可变性和客户端流媒体设备的能力来选择的。视频播放器可以在视频中间从一个质量级切换到另一个质量级,而不会中断播放。当网络带宽突然减少时,这种机制可以防止视频完全停止。

HTTP Live Streaming (HLS) 用于通过 Internet 流式传输视频。 HLS 可以播放使用 H.264 或 HEVC/H.265 编解码器编码的视频。

基于 HTTP 的动态自适应流 (DASH),也称为 MPEG-DASH,是自适应比特率视频方法的开源标准。 MPEG-DASH 与编解码器无关,支持 H.264、HEVC/H.265、VP9 和任何其他编解码器。

以下是 HLS 和 MPEG-DASH 流式传输工作流程的主要步骤:

分段:服务器将预编码的视频文件分成几秒钟长的较小片段。 服务器还将播放列表创建为视频片段的目录。这些片段被编码和格式化后作为各种设备的多个再现片段(参见图 A-2)。

Media Workflow.gif

Fig. A-2:媒体工作流程包括视频即时打包程序和内容分发

分发:编码视频片段的再现通过内容交付网络 (CDN) 推送到设备,CDN 通过其边缘服务器分发流。

解析,解码和回放:当观众的设备通过 CDN 接收视频流时,其视频播放器会解析主播放列表,其中包括多个媒体播放列表以及片段。 播放器解码视频片段并播放视频。 启用 MPEG-DASH 或 HLS 协议的视频播放器会根据观察到的网络带宽自动在较低或较高质量的片段之间切换(见图 A-3)。

Adaptive Bitrate Streaming.gif

Fig. A-3: 自适应比特率流 - HLS 和 MPEG-DASH

测试和回归

解决方案和回归测试

视频

视频转码工作负载是互联网上 CDN 网络和社交媒体网站的支柱。这里汇聚了视频交付堆栈相关的所有方面,它们将用于内容分发和处理任务。

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x265
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推荐系统
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Ampere Altra 系统

Ampere Altra 和 Ampere Altra Max。这些系统平台足够灵活,可以满足任何云部署的需求,可以搭载 Ampere 的 80 核 Altra 或 128 核 Altra Max 处理器

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Created At : August 16th 2022, 9:57:07 am
Last Updated At : November 8th 2022, 8:57:02 pm

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