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浅析如何优化视频流和编码的云基础设施

如今,云已成为视频处理的重要组成部分,到2022年之前,仅 Netflix 和 YouTube 就占全球网络流量的四分之一以上。2019 年至 2024 年间,全球媒体和娱乐领域的 IT 支出增长了 34%,接下来我们就最新三大巨头视频研讨会的内容一起浅析如何优化视频流和编码的云基础设施。

这些趋势对于当今该行业的公司(尤其是视频公司)意味着什么?

我们将其中海外三大视频巨头聚集在一起,于 2024 年3 月下旬举办了一次专门的网络研讨会。

浅析如何优化视频流和编码的云基础设施

“我在视频领域工作了 18-20 年,尤其是 VLC、FFmpeg 和 x264 项目,”VideoLAN 总裁兼先锋 VLC 开源播放器的发明者 Jean-Baptiste Kempf 介绍道。 “如今,云和网站上的所有视频都由开源项目管理,无论是在 Facebook、YouTube 还是 Twitch 上。这是云中几乎不存在非开源竞争的少数几个领域之一,并且所有专有解决方案都基于这些解决方案。但是,今天您确实需要大量资源进行转码 – 因此需要大量的计算能力 – 以及能够根据您在某些时间的需求进行扩展的适应性基础设施。因此云提供商的重要性是最重要的。”

然后我们的三位演讲者介绍了他们的解决方案。

blastream联合创始人兼首席技术官Emmanuel Fréard 介绍了他的基于云的直播服务,该服务可以直接通过网络制作和广播活动。 “它是一种云端迷你OBS ,直接从网络控制,类似于我们的美国竞争对手(例如 StreamYard)提供的服务,”Fréard 解释道。 Blastream 具有白标的特殊性,这使得它不仅适合网络研讨会等用途,还适合现场表演以及特殊活动,例如与 Orange 一起直播遥控赛车比赛 。为了实现这一目标,blastream 依赖于 MCU 技术,特别是通过 WebRTC 进行摄取和广播。在云方面,blastream 依赖于 Scaleway CPU 资源的可靠性和可用性 – “我们拥有平均 25 秒的实例可用性,这对我们的客户和最终用户来说非常舒适”,Fréard 断言 – 以及独立自主性方面,因为视频数据必须始终保持 RGPD 兼容。

Streamfizz的首席开发人员Geoffrey Signorato 随后介绍了这个由母公司 Webcastor 创建于 2012 年的视频流平台。 Streamfizz 具有响应灵敏、可定制的播放器和 GAFAM 解决方案的替代方案,并且非常注重数据机密性。事实上,Streamfizz 的云配置“确保视频不会发送到法国境外的服务”,Signorato 解释道; “这就是 Streamfizz 内部开发整个编码系统的原因” 。该系统包括将视频文件上传到对象存储,然后将它们传递到专用网络中的 3070 和 RENDER-S GPU 池进行编码和字幕,最后再返回到对象存储。 Streamfizz 还依赖 Scaleway 的 Kubernetes Kapsule 来管理 GPU 实例的扩展和缩减。

EMPREINTE.COM首席执行官François Caron 随后解释了这个“在线视频先驱”如何于 1989 年开始为 Wanadoo(法国电信)制作 CD-ROM,然后转向网络电视、流媒体、展示和网络研讨会。为此,Empreinte 依靠 Scaleway Kapsule、负载均衡器、对象存储、容器注册表和 MySQL,使其能够满足大量负载要求,例如一个客户的 70,000 个并发用户 ,或另一个客户每年 3,000 场多语言直播。卡隆特别高兴的是,他的部门迄今为止已经创造了 40,000 个就业机会 – “我们在这个国家拥有人才,并且应用程序在全球范围内使用” – 但遗憾的是,所说的参与者“彼此之间交流不够”。

为什么独立自主性在视频内容管理中是首要考虑的因素?

独立自主性是这三个参与者之间的共同点,网络研讨会的讨论部分就从这个话题开始。卡伦坚持认为,“这是一个决定性因素”,特别是在管理客户内部网的视频内容时,就像 Empreinte 的情况一样。 “一些服务器位于美国,这可能会泄露机密信息。首席信息官不想看到这类事情……除非我们与他们谈论网络安全。尽可能严格地控制云边界对于安全至关重要。”

Signorato 表示,这也是一个关键的销售论点。 “能够告诉我们的客户,我们确切地知道他们的视频上传到哪里,这是一个真正的卖点 。我们知道它留在法国,谁对其进行编码以及在哪里上传……独立自主性不是客户的事情他们自己思考,但当我们告诉他们这件事时,他们往往会感到安心。”

Fréard 表示,除了让客户放心之外,独立自主性“对于某些客户来说是强制性的”。 “一些首席信息官强加了它。我们对此没有意见!” 他说。“我们更喜欢与可以交谈的人合作,但对于非欧洲公司来说情况并非总是如此。这是一种销售宣传,也是一种技术宣传,对我们来说具有真正的附加价值作为一家初创公司。”

成功的关键:可用性和灵活性

然后,Fréard 回到了他对保证 CPU 实例在 25 秒内可用的需求。 “我们不希望整个服务器池始终可用,并且只在 10% 的时间使用它们。我们更愿意立即调用资源” ,他说。 “这具有经济和环境意义。这些资源的可用速度越快,对最终客户来说就越好。”

Signorato 解释说,Kubernetes 自动缩放功能满足了 Streamfizz 对灵活性的需求,“这使我们能够定义将在实例上运行的最少副本”。 “每当 Kubernetes 收到 CPU 或 RAM 负载时,自动缩放器就会自动打开实例,”他补充道。当 Streamfizz 不需要资源时,“这种弹性使我们能够管理峰值负载,并将资源限制在最低限度” 。 “整个配置需要提前完成,但一旦设置正确,我们的生产就有一定的稳健性。”

Empreinte 首席执行官总结道:“我们正在努力用更少的资源做得更好。”去年,该公司的销售额增长了 40%,而其云费用下降了 50%,“仅仅是因为我们更好地管理了[资源]”,Caron 解释道 。 “应用程序优化、智能调度管理、多运营商操作、透明灾难恢复、可扩展性管理、切换到面向对象的活动……所有这些都有助于节省大量成本,并拥有越来越可靠的应用程序。”

FinOps 的这些方面是许多客户关心的问题,Scaleway 解决方案架构师 Fabien Ganderatz 确认道:“在资源激活方面,我们致力于让客户按照自己的意愿、在他们希望的时间、尽可能快的速度进行消费。”

GPU、CPU 和成本优化

正如 Signorato在我们的博客中所解释的那样,从 CPU 到 GPU 进行视频编码的转换为 Streamfizz 在时间和成本方面带来了相当大的优势。 “要使用 CPU 对视频进行编码,您需要快速获得大量计算能力,”他在网络研讨会上说道。 “在我们的 V2 中,我们决定使用 GPU。它们的启动时间稍长,但处理视频任务的速度要快得多。因此,加上依靠 Kubernetes 进行扩展/缩小,我们实现了四倍的编码速度[使用 3070 GPU] 便宜四倍,质量几乎与 CPU 相同。 ”Streamfizz 还使用 RENDER-S GPU 进行转录并自动创建字幕。

最后但并非最不重要的一点是,该公司目前正在测试 NVIDIA 的新型 L4 GPU,“结果相当令人鼓舞;我们获得了相同的质量、几乎相同的编码时间,但成本更低,因为 GPU 更便宜,而且Signorato 表示:“最重要的是按分钟计费。”最后一点非常重要,因为 GPU 按小时计费,您最终可能会为 10 分钟的使用支付一小时的费用。

但最终,在 CPU 和 GPU 之间,哪一个在视频方面胜出呢?

“就编码技巧而言,GPU 的性能并不优于 CPU,” Caron 说。 “GPU 运行速度更快,但因此执行某些操作的效果较差。当您想要处理剩余 20% 的任务时,它会比 CPU 多消耗 80% 的能源。” 因此,Empreinte 主要依赖 CPU 实例,除非客户有特定需求。

至于 Fréard 和 blastream,“对于实时编码,我们发现使用 GPU 可以提高编码能力。而使用 CPU,我们可以达到 [分辨率] 1080p 和 30 fps [帧每秒],有了 GPU,我们就可以达到 4K [超高分辨率]。除了今天在网络上进行 4K 流媒体传输没有多大意义,至少没有意义,特别是因为存在重大环境影响 。但事情是这样的:在特定情况下,GPU 可以帮助我们——那些使用 OBS 进行流传输的人可以自己测试这一点——但在大多数情况下我们坚持使用 CPU。”

总而言之,这三个看似相似的法国玩家在 GPU 和 CPU 方面有着三种截然不同的做法。正如卡隆指出的,“这是市场的一个很好的例证!”更重要的是,“它在不断发展,”西诺拉托补充道。

Ganderatz 指出,无论如何,最近将 ARM CPU 节点集成到 Scaleway 的 Kubernetes 产品中将为视频编排开辟新的前景。他补充说,ARM 将在视频领域开辟新的可能性,这一事实使这一发展变得更加有趣。

云视频未来趋势

当谈到云视频的未来时,“我们还不确定”,Signorato 说,同时承认 ARM 仍然是一个值得探索的有趣的新领域。

“在编码方面,肯定会有一些事情即将发生,”Fréard 说。 “HEVC [高效视频编码] 很有趣;预测方面肯定会出现。我已经看到 Opus 已在其音频编解码器中包含了预测功能,因此也许其他编解码器也会这样做。”

“视频面临的最大挑战是绿色环保,”卡伦坚持说 。 “由于我们已将云消耗降低了 50%,我们希望这一趋势能够在国际范围内兴起。”

Fréard 以此方式总结,强调了法国在视频领域的专业知识 – 正如让-巴蒂斯特·肯普夫 (Jean-Baptiste Kempf) 所证明的那样。他还强调了流媒体绿色化等运动的重要性,以及减少全球流媒体对环境影响的重要性。

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