這屆冬奧會(huì)的黑科技,真是細(xì)到毛細(xì)血管了
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大家好,我們又來(lái)蹭冬奧會(huì)熱度了(手動(dòng)狗頭)。
畢竟啊,這屆冬奧不僅賽事精彩,背后頻頻曝出的黑科技也讓人應(yīng)接不暇填滿了選題小黑板。
從開幕式上的“步步生雪花”,到賽程中全網(wǎng)感謝的“獵豹”、“飛貓”, 再到各個(gè)直播間里手語(yǔ)解說(shuō)、帶貨冰墩墩的數(shù)字人們……整得這都不單單是體育迷們的盛宴,也給科技愛(ài)好者們喂了個(gè)飽。
甚至,上述這些還只是你“看得到”的。深挖起來(lái),在這屆冬奧會(huì)背后,科技帶來(lái)的變化真是已經(jīng)深入到冰雪賽事的每一根毛細(xì)血管里,無(wú)處不在。
怎么說(shuō)?
不知你是否注意到了速滑比賽中這種名為“子彈時(shí)間”的特效。
靠著120臺(tái)相機(jī)拍攝的素材 + 后期人員持續(xù)月余的爆肝,《黑客帝國(guó)》里的尼奧才擁有了這酷炫的幾秒鐘。
但現(xiàn)在在冬奧賽場(chǎng)上,1分鐘之內(nèi),這樣的特效就能自動(dòng)合成,伴隨比賽直播即時(shí)呈現(xiàn)到觀眾眼前。
之所以能做到如此之快, 跟本屆冬奧會(huì)的一大變化直接相關(guān),那就是冬奧會(huì)核心系統(tǒng)的首次全面上云。
背靠云計(jì)算,不僅幾十個(gè)拍攝視角形成的幾十路4K高清信號(hào)內(nèi)容能在分鐘級(jí)內(nèi)被傳輸、處理,對(duì)于轉(zhuǎn)播賽事的電視臺(tái)來(lái)說(shuō),甚至完全不用派人到現(xiàn)場(chǎng),在云上就能獲得4K/8K的賽事畫面,并完成剪輯和轉(zhuǎn)播。
數(shù)據(jù)顯示,采用了云轉(zhuǎn)播方式的北京冬奧會(huì),現(xiàn)場(chǎng)廣播人員較之平昌冬奧會(huì)減少了約32%。
還不止如此。
實(shí)際上,從更底層的視角來(lái)看,全面上云就像是給奧運(yùn)這臺(tái)汽車換上了一個(gè)新的發(fā)動(dòng)機(jī):
云上冬奧正在革新這樣一場(chǎng)全球盛會(huì)的IT架構(gòu)、傳播方式,甚至“化不可能為可能”……
巴赫:云技術(shù)為奧運(yùn)留下新標(biāo)準(zhǔn)
不妨先把時(shí)間拉回到2004年。
彼時(shí),雅典奧運(yùn)會(huì)正吸引著全世界的目光。
作為那屆奧運(yùn)會(huì)技術(shù)籌備的親歷者,阿里云奧運(yùn)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人張大志介紹,在賽事舉辦之前,相關(guān)的技術(shù)準(zhǔn)備其實(shí)已經(jīng)持續(xù)4-5年之久。
其中大部分的時(shí)間,都消耗在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)上:
對(duì)于組委會(huì)來(lái)說(shuō),即使有合作伙伴或供應(yīng)商的幫助,從設(shè)備上架到此后的運(yùn)維管理,都仍需親自下場(chǎng)關(guān)注。
如此,在技術(shù)管理這一賽事的基礎(chǔ)保障工作上,組委會(huì)就需要花費(fèi)大量的時(shí)間精力,產(chǎn)生的設(shè)備成本、人力成本也十分巨大。
而更大的問(wèn)題或許還在賽后:十幾天的賽事結(jié)束之后,這個(gè)臨時(shí)搭建起的數(shù)據(jù)中心就無(wú)用武之地,拆除之后難免造成大量資源浪費(fèi)。
也就是在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)上,云的概念開始在技術(shù)界興起。
2004年,谷歌發(fā)表了有關(guān)分布式文件系統(tǒng)、并行計(jì)算和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的3篇文章,為計(jì)算體系從集中型向分布式演進(jìn)提供了基礎(chǔ)。
同期,由于互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,全球骨干網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施取得突破進(jìn)展。
2008年,阿里巴巴確立云計(jì)算戰(zhàn)略。次年,阿里云正式成立,研發(fā)的云操作系統(tǒng)被命名為“飛天”。
“飛天”研發(fā)之路頗為坎坷,工程師們一度扛著“人肉計(jì)算”的罵名在一片質(zhì)疑聲中艱難前行。直到2013年,阿里云成為世界上第一個(gè)對(duì)外提供5000臺(tái)服務(wù)器計(jì)算能力的公司,“飛天”的研發(fā)才取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。
飛天就像一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò),將全球不同地域數(shù)據(jù)中心內(nèi)的數(shù)百萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器連成一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī),企業(yè)或個(gè)人無(wú)論身在何處,只要聯(lián)網(wǎng)就能獲取到無(wú)限算力。
這無(wú)形中為每四年換一個(gè)主辦城市的奧運(yùn)會(huì),提供了一種非常合適的基礎(chǔ)設(shè)施。2016年,云計(jì)算終于走進(jìn)國(guó)際奧委會(huì)的視野,這時(shí)云技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟,并且在存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、視頻等技術(shù)上取代傳統(tǒng)IT成為新型基礎(chǔ)設(shè)施。
當(dāng)時(shí),阿里云支撐下的雙11,流量已經(jīng)達(dá)到了每秒17.5萬(wàn)筆交易訂單和每秒12萬(wàn)筆支付的級(jí)別。
平穩(wěn)度過(guò)如此級(jí)別流量洪峰的能力,成功吸引了國(guó)際奧委會(huì)的注意。
2017年,在阿里云工程師現(xiàn)場(chǎng)展示了10分鐘搭建一個(gè)基于云的廣播級(jí)直播環(huán)境能力后,國(guó)際奧委會(huì)最終決定與其達(dá)成合作。阿里云就此成為國(guó)際奧委會(huì)全球唯一云服務(wù)合作伙伴。
這也就意味著,從零開始搭建一個(gè)全新的數(shù)據(jù)中心不再是舉辦奧運(yùn)的必選項(xiàng)。
如此,在上云之后,奧運(yùn)會(huì)的IT構(gòu)建模式就完全被顛覆了:
組委會(huì)不必再考慮設(shè)備采購(gòu)、運(yùn)維管理等問(wèn)題,只需按照上線系統(tǒng)的需求,利用現(xiàn)有的阿里云云計(jì)算能力即可。
張大志透露,在上線一個(gè)新系統(tǒng)時(shí),阿里云可以在分鐘級(jí)搭建好其所需的云環(huán)境。
而隨著奧運(yùn)賽事的展開,當(dāng)奧運(yùn)會(huì)系統(tǒng)對(duì)計(jì)算能力、存儲(chǔ)資源的需求有所攀升時(shí),基于云服務(wù)可以實(shí)現(xiàn)快速擴(kuò)容——
這在傳統(tǒng)的IT基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中是非常困難的,增加服務(wù)器到部署、測(cè)試、上線,背后往往意味著一兩個(gè)月的時(shí)間周期。
這無(wú)疑大大降低了奧運(yùn)會(huì)在IT基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上所需投入的成本。
而過(guò)去“拆了建建了拆”所造成的浪費(fèi),也得到了有效解決。所有服務(wù)于奧運(yùn)會(huì)的計(jì)算資源、產(chǎn)品,在比賽結(jié)束后都能夠被釋放出來(lái),繼續(xù)服務(wù)于其他對(duì)云計(jì)算有需求的客戶。
同時(shí),云上奧運(yùn)也更符合“綠色奧運(yùn)”的新趨勢(shì)。北京冬奧會(huì)數(shù)據(jù)中心采用了自然風(fēng)冷、浸沒(méi)式液冷、智能調(diào)溫等技術(shù),實(shí)現(xiàn)了0機(jī)械制冷,能耗降低70%以上。其能耗比PUE最低可達(dá)1.09。
注:PUE=數(shù)據(jù)中心總能耗/IT設(shè)備能耗,越接近1表明能效水平越好。
事實(shí)上,這樣的全新IT構(gòu)建邏輯,在2021年舉辦的東京奧運(yùn)會(huì)上已牛刀小試:東京奧運(yùn)會(huì)首次采用了云轉(zhuǎn)播的形式。
2022年,北京冬奧會(huì)核心系統(tǒng)正式全面上云。
國(guó)際奧委會(huì)主席巴赫就表示:
云計(jì)算為奧運(yùn)留下了全新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
冬奧上云,為什么是現(xiàn)在?
梳理完了這條云計(jì)算與奧運(yùn)交匯之路,奧運(yùn)會(huì)在2022這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)全面擁抱云計(jì)算的原因也就變得更加清晰。
主要可以劃分為兩個(gè)方面。
一方面來(lái)自?shī)W運(yùn)會(huì)自身。奧運(yùn)會(huì)始終都是高精尖科技爭(zhēng)相亮相的一扇窗口。而且這些技術(shù)登場(chǎng)并非只是想“大秀肌肉”,更大程度上是奧運(yùn)會(huì)的迫切需求。
作為人類探索體能極限的運(yùn)動(dòng)盛會(huì),奧運(yùn)賽場(chǎng)上的細(xì)微之差往往意義非凡。如何更加準(zhǔn)確地判定這些細(xì)節(jié),并將其呈現(xiàn)在全球觀眾面前,是奧運(yùn)會(huì)一以貫之追求的目標(biāo)。
另一方面,奧運(yùn)會(huì)也是高精尖科技最好的試煉場(chǎng)之一。
奧運(yùn)會(huì)賽事的承辦一直以高水準(zhǔn)、高要求著稱。這背后不僅是對(duì)于比賽本身各方面的嚴(yán)格把控,還包括賽事現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)播、奧運(yùn)村運(yùn)維、人員組織管理等方面的周密統(tǒng)籌,力求將失誤、故障發(fā)生的可能性降至最低。
因此,能夠在奧運(yùn)會(huì)上亮相的技術(shù),其自身發(fā)展往往已初具規(guī)模,并已具備承擔(dān)重大情況的能力。
基于這兩方面因素的推動(dòng),冬奧全面上云,也就成為了水到渠成之事。
先來(lái)看技術(shù)的成熟度。
自研核心云網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
今年,由奧林匹克廣播服務(wù)公司OBS與阿里云合作開發(fā)的奧林匹克轉(zhuǎn)播云 OBS Cloud,已經(jīng)全量承擔(dān)起奧運(yùn)賽事轉(zhuǎn)播的工作,讓奧運(yùn)轉(zhuǎn)播不再僅僅依賴衛(wèi)星傳輸。
在云上,直播信號(hào)無(wú)需再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)播車、現(xiàn)場(chǎng)編輯設(shè)施、信號(hào)發(fā)射裝置,而是直接通過(guò)云上部署的全球網(wǎng)絡(luò),傳送至世界各地。
這個(gè)支撐云上轉(zhuǎn)播的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被中國(guó)程序員命名為“洛神”,取義洛河之神。在古代,河運(yùn)是非常重要、非??焖俚慕煌ㄊ侄危泳W(wǎng)非常重要,就好比今天的網(wǎng)絡(luò)一樣。
“洛神”是飛天的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng),一方面通過(guò)網(wǎng)絡(luò)虛擬化,對(duì)用戶提供網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和服務(wù)。另一方面,作為底層技術(shù)系統(tǒng),支撐了阿里云幾乎所有產(chǎn)品,包括計(jì)算、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)等。
其核心能力可以分為三個(gè)方面:超大規(guī)模、超高性能和超強(qiáng)彈性。
- 超大規(guī)模:意味著云上轉(zhuǎn)播的“管子夠多”,阿里云網(wǎng)絡(luò)擁有每個(gè)地域百萬(wàn)VPC、每VPC 30萬(wàn)實(shí)例的超大規(guī)模能力。
- 超高性能:保證了“管子夠粗”,采用自研神龍MOC卡,并對(duì)VPC的基礎(chǔ)組件進(jìn)行軟硬一體設(shè)計(jì)優(yōu)化,大幅降低延遲。
- 超強(qiáng)彈性:通過(guò)NFV平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜業(yè)務(wù)網(wǎng)元超高的靈活性和彈性。
彈性是云計(jì)算最核心的優(yōu)勢(shì)之一,可以根據(jù)實(shí)際需求來(lái)靈活擴(kuò)展、縮小網(wǎng)路的計(jì)算能力。每年雙11活動(dòng)時(shí)突然暴增的訪問(wèn)量,就是通過(guò)這一技術(shù)來(lái)解決的。
這主要是通過(guò)基于計(jì)算節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)功能構(gòu)建技術(shù),來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的超強(qiáng)彈性。
在冬奧會(huì)中,類似的情況也時(shí)有發(fā)生,比如觀看開幕式時(shí)。
當(dāng)大量觀眾涌進(jìn)網(wǎng)絡(luò)時(shí),這和日常網(wǎng)絡(luò)的峰谷訪問(wèn)是完全不同的情況,此時(shí)便需要快速調(diào)整帶寬來(lái)承載海量的用戶訪問(wèn)。
但是這個(gè)帶寬在平時(shí)可能并不會(huì)被調(diào)用,在峰值過(guò)后它也會(huì)被快速歸還到公共計(jì)算池中,避免高峰期過(guò)后的閑置浪費(fèi)。
此外,還有一套名為網(wǎng)絡(luò)智能服務(wù)的運(yùn)營(yíng)系統(tǒng),它主要來(lái)保障云網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)是穩(wěn)定、可靠的。
這是一個(gè)基于實(shí)時(shí)計(jì)算和離線計(jì)算的大數(shù)據(jù)分析體系,在規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)時(shí),可以提供參考數(shù)據(jù),幫助工程師更高效地搭建網(wǎng)絡(luò);在運(yùn)行中,它可以分析出整張網(wǎng)絡(luò)中有哪些地方容易出現(xiàn)異常,并分析其中的原因。
比如說(shuō)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)抖動(dòng)時(shí),這個(gè)體系能夠分析出現(xiàn)抖動(dòng)的原因、帶來(lái)的后果、如何解決等問(wèn)題。
用巴赫和逍遙子的云見(jiàn)面來(lái)舉例,阿里云網(wǎng)絡(luò)不僅會(huì)提供一個(gè)大規(guī)模、高彈性的底層網(wǎng)絡(luò),還會(huì)用一條線路來(lái)進(jìn)行備份,并且還會(huì)有一套監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中可能出現(xiàn)的故障。
一旦檢測(cè)到原線路存在故障,系統(tǒng)就能自動(dòng)化切換到備用線路,以此來(lái)保障云上通話不會(huì)中斷。
目前,阿里云網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)能將網(wǎng)絡(luò)切換、恢復(fù)的時(shí)間控制在秒級(jí)左右,可以讓用戶在觀看時(shí)幾乎感受不到卡頓。
智能存算分離的云存儲(chǔ)
云上轉(zhuǎn)播不僅是傳輸環(huán)節(jié),還包括了編輯、制作、保存等功能,這就需要云存儲(chǔ)的支持。
比如“奧運(yùn)轉(zhuǎn)播云”上提供的實(shí)時(shí)編輯平臺(tái),讓工作人員不僅可以在云端訪問(wèn)本屆冬奧會(huì)的全部視頻,還能進(jìn)行云上裁切和編輯。
這就涉及到數(shù)據(jù)的“冷熱存儲(chǔ)”。
需要實(shí)時(shí)編輯的內(nèi)容,會(huì)存放在“熱存儲(chǔ)區(qū)”,讀取時(shí)延低、帶寬大,支持TB級(jí)別的高速緩存加速讀寫、降低延遲,能夠支持幾十路4K碼率的編輯工作。
編輯工作結(jié)束后,視頻將和奧運(yùn)的歷史影像一起,逐漸向更節(jié)能的溫存儲(chǔ)區(qū)、冷存儲(chǔ)區(qū)流動(dòng)。
比如,今年奧委會(huì)啟動(dòng)了“百年奧運(yùn)”計(jì)劃,將本屆冬奧會(huì)及過(guò)去所有奧運(yùn)會(huì)的資料影像,全部遷移存儲(chǔ)至云上長(zhǎng)期保存。
對(duì)于歷史影像,阿里云使用了一種智能分層的方法來(lái)對(duì)文件自動(dòng)分類,它可以按照數(shù)據(jù)被訪問(wèn)頻率來(lái)將存儲(chǔ)對(duì)象分為4個(gè)層次。
分別是標(biāo)準(zhǔn)類型、低頻類型、歸檔類型和冷歸檔類型。
舉個(gè)例子,熱門選手、比賽的視頻資料,將會(huì)自動(dòng)被放置在標(biāo)準(zhǔn)類型存儲(chǔ),方便隨時(shí)訪問(wèn)。長(zhǎng)時(shí)間不會(huì)被訪問(wèn)的數(shù)據(jù),則會(huì)被放在最低檔的冷歸檔類型中。
值得一提的是,對(duì)于冷歸檔類型的數(shù)據(jù),存儲(chǔ)中的大部分成本來(lái)自于電力成本。
因此,阿里云自主設(shè)計(jì)了疊瓦式高密度磁盤機(jī)柜,配合智能上下電算法,可以讓存儲(chǔ)的性能和能耗更平衡,進(jìn)一步降低成本。
也就是將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到物理硬盤上,當(dāng)一個(gè)硬盤存滿后會(huì)下電;只有當(dāng)需要讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)時(shí),系統(tǒng)才會(huì)重新激活所在硬盤。
目前,這一套存儲(chǔ)技術(shù)的可靠性、可用性均已在上萬(wàn)TB量級(jí)、每天億萬(wàn)次請(qǐng)求的實(shí)際業(yè)務(wù)中被反復(fù)驗(yàn)證。
此外,存儲(chǔ)數(shù)據(jù)還要考慮數(shù)據(jù)安全方面的問(wèn)題。
阿里云網(wǎng)絡(luò)可以提供5種密鑰管理模式,托管到云上和線下都支持。并且還支持另外的保護(hù)措施WORM(write once read many),支持寫一次讀多次,確保存儲(chǔ)數(shù)據(jù)在被訪問(wèn)時(shí)不會(huì)被篡改。
而在技術(shù)的成熟之外,冬奧上云還與云計(jì)算規(guī)模的發(fā)展不無(wú)關(guān)系。
2020年,國(guó)內(nèi)云計(jì)算整體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了1781億元,增速超過(guò)33%。其中公有云市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到990.6億元,同比增長(zhǎng)43.7%;私有云市場(chǎng)規(guī)模為791.2億元,同比增長(zhǎng)22.6%。
據(jù)IDC《中國(guó)公有云服務(wù)市場(chǎng)(2021年第三季度)跟蹤報(bào)告》顯示,去年第三季度我國(guó)公有云服務(wù)整體市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了457.61億元。
市場(chǎng)繁榮發(fā)展的另一面,還有國(guó)家層面的大力支持。
作為數(shù)字基建中的重要部分,“云計(jì)算”一詞近年出現(xiàn)在國(guó)家政策中的次數(shù)越來(lái)越多。
在2020年出臺(tái)的《“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中,便提到“將云計(jì)算作為強(qiáng)化國(guó)家戰(zhàn)略科技力量前沿行業(yè),是國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一”。
去年出臺(tái)的《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023年)》中,還要求加速傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心與網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算融合發(fā)展。
由此不難看出,此次冬奧上云并非是科技與奧運(yùn)“巧合”下的碰撞,而是集合了天時(shí)地利人和多方面因素下產(chǎn)生的一種“必然”。
奧運(yùn)基建邁入數(shù)字時(shí)代
經(jīng)歷了十余年的商用發(fā)展,云計(jì)算終于在今天走到了奧運(yùn)會(huì)賽場(chǎng)之中。
而這樣的技術(shù)變革,或許正像通信技術(shù)由3G發(fā)展到4G、5G,有了那么一絲潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲的味道。
站在一名普通觀眾的視角,云上奧運(yùn)無(wú)疑帶來(lái)了更為新奇、豐富的觀賽體驗(yàn)。
基于云計(jì)算實(shí)現(xiàn)的AI、大數(shù)據(jù)應(yīng)用,讓子彈時(shí)間特效、多機(jī)位觀賽、運(yùn)動(dòng)員歷史比賽追蹤等功能都呈現(xiàn)在了人們手中一塊塊小屏幕上,也讓傳統(tǒng)的單方面“接受型”觀賽開始悄然發(fā)生變化。
而從賽事承辦方角度出發(fā),用數(shù)字基建來(lái)改變傳統(tǒng)IT基礎(chǔ)設(shè)施,不僅更加節(jié)省人力、時(shí)間、建造成本,讓承辦方更加關(guān)注賽事本身。
同時(shí)還為之后大型賽事的轉(zhuǎn)播模式打開了一扇新的窗口——或許到了下一屆奧運(yùn)會(huì),云轉(zhuǎn)播便已經(jīng)成為主流,就像如今線上購(gòu)物一樣稀疏平常地出現(xiàn)在大眾的生活里。
更進(jìn)一步來(lái)說(shuō),2008年北京夏季奧運(yùn)會(huì)給這座城市留下的,是線下場(chǎng)館、健身器械和運(yùn)動(dòng)精神的豐富。
時(shí)隔14年后,當(dāng)奧運(yùn)火炬再次來(lái)到同一座城市時(shí),與之相伴的則是一場(chǎng)在虛擬世界里蓬勃發(fā)展的數(shù)字基建。
更加長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響,或許則會(huì)像2008年夏天那場(chǎng)盛會(huì)的遺產(chǎn)一樣,在未來(lái)數(shù)字世界的持續(xù)發(fā)展中逐步顯現(xiàn)。
你覺(jué)得呢?