视频流处理 - 趋向绿色环保化

简介

A年均全球 IP 流量今年将超过 ZB 阀值,而且到 2019 年,该年均增长率将会翻一番1。 仅过去的 5 年就增加了超过 5 倍,在接下来的 5 年,流量预计将增长近 3 倍。 到 2019 年,每人平均将拥有 3 台联网设备。

如果您的业务涉及在云中处理和流传输媒体,处理这种海量内容将需要进行大量的规划工作,并采用新方法纵向扩展硬件功能,从而满足需求。 无论是视频直播流媒体、按需直播视频转码解决方案,还是虚拟机顶盒,都必须对业务进行定位,以过渡至无所不在的视频需求(可在任意设备上随时随地为任何人播放的视频)。

问题陈述

广播公司和内容整合商面临的真正挑战是如何跟上不断增长的数字媒体量。 为客观看待该问题,我们首先来看看 YouTube 统计

YouTube 统计数据
使用 YouTube 的总人数1,300,000,000
每分钟上传至 YouTube 的视频时长300
每天在 YouTube 上浏览的视频数量4,950,000,000
每月在 YouTube 上观看视频总时长32.5 亿

该数据不仅需要保存,还需要转码和流处理。Google调查显示,流处理一分钟的 YouTube 视频耗费高达 0.00002 千瓦时并产生 0.1 克二氧化碳。 该数字乘以 1800 亿分钟,就是每月仅 YouTube 视频的能耗和二氧化碳排放量。

数据中心,尤其是视频转码商和流媒体提供商,不能持续添加仅具备 CPU 处理能力的传统服务器来保持竞争优势。 所需的物理空间,加上电源和其他运营成本,这一切都要求有一款更好的解决方案能够支持扩展,同时不占用当前空间。

本博文将介绍数字媒体行业的 3 家公司如何解决庞大视频数据问题、找到快速、可扩展的解决方案,同时显著降低数据中心占地空间。

公司业务
Vantrix 媒体平台面向按需直播视频转码的软件定义解决方案
iStreamPlanet通过 SaaS 将优质高清内容直播视频流传输至任意设备
ActiveVideoCloudTV*、Pay-TV 和虚拟机顶盒的开发软件

Vantrix 正在寻求一款不仅能够降低数据中心占地空间,而且能够提高处理能力的解决方案。 速度更快、更灵活、拥有更大的可寻址内存容量的解决方案是处理计算密集型功能(包括转码)的最佳选择。

IStreamPlanet 在传统刀片上运行自己的 Aventus 私有云,但需要探索备选基础设施,以提高云中的转码性能和效率。

ActiveVideo 开始意识到,仅 CPU 处理会造成性能低下,导致无法扩展。他们知道,云已成为交付高级用户界面和在线内容的中枢。

解决方案

公司组件
Vantrix2
  • 搭载 HP ProLiant* m710 服务器的 HP Moonshot* 1500 机箱
  • 英特尔® Media Studio Server
iStreamPlanet3
  • 搭载 5 台 HP ProLiant* m710 服务器的 HP Moonshot* 1500 机箱
  • 英特尔 Media Studio Server
ActiveVideo4
  • 采用英特尔® Iris™ Pro 显卡的 Kontron Symkloud* 服务器
  • 英特尔 Media Studio Server

HP ProLiant* m710 服务器基于英特尔® 至强™ 处理器 E3-1284Lv3 和集成英特尔 Iris Pro 显卡 P5200 构建,可加快高质量视频转码的速度。 英特尔 Iris Pro 显卡包含英特尔 Quick Sync Video,可提供一如英特尔 Media Studio Server 展示的硬件加速。

Kontron Symkloud* 是一个高密度 COTS 2RU 大小的平台,能够以独特的方式利用英特尔® 酷睿™ i7 处理器及其配备的英特尔 Iris Pro 显卡,从而大规模扩展多个集群平台中的视频转码工作负载和 UI 会话。

英特尔 Iris Pro 显卡是 2013 年与部分 Haswell 处理器型号一同推出的集成显卡处理器系列,属于高性能版高清显卡。 英特尔 Iris Pro 显卡是该系列中首款集成嵌入式 DRAM.的产品。

英特尔® 快速同步视频是一项硬件视频编解码技术, 集成在部分英特尔 CPU 中。 名称“快速同步”表示视频能够以极快的速度从譬如 DVD 或蓝光* 光碟转码(“同步”)至相应格式(比如智能手机)。 英特尔快速同步视频于 2011 年 1 月 9 日与 Sandy Bridge CPU 微架构一同推出。

以上 3 家公司均选择了英特尔处理器和支持英特尔快速同步视频的集成 Iris Pro 显卡 P5200。他们还选择使用英特尔 Media Studio Server5 捆绑多种工具,以充分利用面向数字媒体处理和流传输的硬件加速和优化。

结果

3 家公司均取得了惊人的成效。

公司结果
Vantrix

占地空间和资本支出: 每机架可提供更多数据流,同时降低了能耗和空间。

Vantrix 使用英特尔快速同步视频的体验:

  • 转码 1080i 数据流的速度从每系统 5 个同时数据流增加至 14 个数据流
  • 每机架处理数据流的数量从 52 个增至 147 个

这种优化显著提升了应用性能、降低了经济成本并加快了业务创新。

iStreamPlanet
  • 过去,面向多个完整通道的比特率转换需要多颗大型处理器,现在只需单台 ProLiant* m710 即可
  • 9 台 HP Moonshot* 1500 的占地空间小于一个典型 42u 机架,占地空间得以显著降低
  • 功耗大幅降低,只相当于刀片服务器所需能耗的一小部分
  • 高清通道增多,同时降低了每通道成本
ActiveVideo
  • 仅 1 个机架(而非 15-20 机架)就可为 100 万订阅用户提供 TV 指南
  • 实时视频转码会话增加了 10 倍
  • 每会话的性价比提高了 40%,原因如下:
    • CloudTV* 会话密度提高了超过 4 倍,只需 1 个数据中心机架(相比于目前的 15-20 机架)就可为 100 万订阅用户提供基于云的付费 TV 指南,而且,
    • 实时视频转码会话数量增加了超过 10 倍,可为任意付费 TV 订阅用户调整优质在线视频内容。
  • 资本支出从每订阅用户 40-60 美元降至每订阅用户 1 美元

总结

这些公司成功找到了解决 IP 视频不断快速增长问题,同时降低占地空间和成本的创新方法。案例研究中引用的所有公司均使用了英特尔 Media Studio Server 工具集,以最大限度地发挥全新、可扩展服务器(均配备了英特尔 Iris Pro 显卡)的性能。

Vantrix 将每机架单元 5.54 个数据流的行业平均水平7 提高了 29 倍,目前每机架单元可提供多达 147 个高清数据流。他们的解决方案基于英特尔 GPU 加速的 H.264 编解码器,从而充分利用了英特尔快速同步视频。

iStreamPlanet 使用 HP Moonshot* 1500,不仅节约了空间,还获得了扩展空间。 现在,他们能够快速响应不断增长的客户需求,在数分钟内添加通道或内容。

对于付费 TV 运营商来说,云中的可扩展性是首要考虑因素。 ActiveVideo 的解决方案使用 Kontron Symkloud* 服务器和英特尔 Iris Pro 显卡,以降低资本支出和运营支出,并增强虚拟机顶盒的用户体验。

 

资源

  1. 思科 Visual Networking Index: 预测和评估方法,2014-2019 年
  2. 基于 HP Moonshot* 和 HP ProLiant* m710p 服务器刀片的 Vantrix 媒体平台*
  3. 案例研究:iStreamPlanet 借助 HP Moonshot 转换直播视频流*
  4. ActiveVideo,英特尔技术突破将虚拟机顶盒数据中心资本支出降低至每订阅用户 1 美元
  5. 英特尔® Media Server Studio 2016
  6. 通过硬件加速获取快速的媒体性能
  7. 全球媒体和娱乐视频转码市场

关于作者/撰稿者

  • Gael Hofemeier 是一名支持企业客户端和消费类应用的高级软件工程师,同时也是一名技术内容编辑
*其他的名称和品牌可能是其他所有者的资产。

 

 

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