實(shí)時流媒體已成為社交網(wǎng)絡(luò)、視頻會議、游戲和體育轉(zhuǎn)播等許多重要互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的主要功能。這些服務(wù)依靠視頻流的實(shí)時轉(zhuǎn)碼能力，以適合不同網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的格式，高效地分發(fā)內(nèi)容。視頻轉(zhuǎn)碼是一種計算密集型操作，因此最大限度地提高硬件可轉(zhuǎn)碼的視頻流數(shù)量，已成為服務(wù)商降低成本的首要考慮因素。

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不同基礎(chǔ)設(shè)施提供商所提供的計算服務(wù)可能會影響轉(zhuǎn)碼效率，因此在選擇云基礎(chǔ)設(shè)施平臺時，不可避免需要評估轉(zhuǎn)碼性能。許多直播流媒體服務(wù)對延遲也很敏感，轉(zhuǎn)碼服務(wù)的地理位置會影響流媒體延遲。選擇更靠近流媒體受眾的位置可以降低延遲，因此在靠近受眾的計算區(qū)域運(yùn)行服務(wù)是一種穩(wěn)妥的選擇。

本文將介紹一種直播流媒體平臺直播轉(zhuǎn)碼架構(gòu)。該架構(gòu)由Akamai的一位客戶實(shí)施并驗證。這位客戶運(yùn)營著一個面向全球受眾的UGC（用戶生成內(nèi)容）直播流媒體平臺。該客戶以前使用內(nèi)部轉(zhuǎn)碼服務(wù)，但隨著新業(yè)務(wù)區(qū)域流量的增長，他們遇到了限制。為了支持業(yè)務(wù)增長，他們在原有的內(nèi)部解決方案基礎(chǔ)上，建立了基于云的全新實(shí)時轉(zhuǎn)碼服務(wù)。云實(shí)時轉(zhuǎn)碼服務(wù)提供了更具競爭力的轉(zhuǎn)碼效率，可以部署到地理位置最適合的區(qū)域，并顯著降低了數(shù)據(jù)出口費(fèi)用。

實(shí)時流媒體轉(zhuǎn)碼工作流

1. 直播平臺用戶將視頻流上傳到平臺的直播源服務(wù)。
2. 直播源服務(wù)將視頻流導(dǎo)向直播轉(zhuǎn)碼服務(wù)。
3. 直播轉(zhuǎn)碼服務(wù)將視頻流轉(zhuǎn)碼為所需視頻格式。
4. 內(nèi)容交付網(wǎng)絡(luò)接受轉(zhuǎn)碼后的視頻，并將其分發(fā)給平臺受眾。

克服挑戰(zhàn)

成本敏感性

通過提高轉(zhuǎn)碼效率，使用可擴(kuò)展的基礎(chǔ)設(shè)施以及消除數(shù)據(jù)出口費(fèi)用來降低成本。

由于視頻轉(zhuǎn)碼是一種計算密集型操作，因此計算資源是直播流媒體服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施的主要成本來源。為實(shí)時轉(zhuǎn)碼服務(wù)運(yùn)行的軟件選擇性能良好的計算硬件，這一點(diǎn)非常重要。但同時也不能忘了在相互競爭的云基礎(chǔ)設(shè)施平臺上，通過測試來對比和衡量每個平臺的轉(zhuǎn)碼效率。例如，可以在不同平臺上選擇成本相當(dāng)?shù)挠嬎銓?shí)例，并測量每個平臺在各自實(shí)例上可以轉(zhuǎn)碼的并行數(shù)據(jù)流數(shù)量。在使用Akamai計算服務(wù)進(jìn)行的測試中，下文參考架構(gòu)所描述的直播流媒體平臺，其轉(zhuǎn)碼效率比另一個進(jìn)行測試的超大規(guī)模公有云平臺高出33%。

直播流媒體流量通常以不可預(yù)測的突發(fā)流量形式流動，提前預(yù)留計算實(shí)例的做法并不能為這類轉(zhuǎn)碼工作負(fù)載帶來成本優(yōu)勢。相反，我們可以利用構(gòu)成實(shí)時轉(zhuǎn)碼服務(wù)的計算實(shí)例自帶的擴(kuò)展機(jī)制來應(yīng)對突發(fā)流量。

實(shí)時轉(zhuǎn)碼服務(wù)對視頻流進(jìn)行轉(zhuǎn)碼后，需要將其分發(fā)到CDN。如果直播轉(zhuǎn)碼服務(wù)平臺和CDN之間存在數(shù)據(jù)出口費(fèi)用，這也會成為一個重要的成本來源。通過為實(shí)時轉(zhuǎn)碼服務(wù)選擇Akamai計算產(chǎn)品并使用Akamai的CDN，該流量的數(shù)據(jù)出口費(fèi)用可減少100%！

延遲敏感性

利用靠近客戶的云基礎(chǔ)設(shè)施最大限度降低延遲。

低延遲對實(shí)時流媒體服務(wù)至關(guān)重要。對于視頻會議，低延遲有助于模擬實(shí)時對話；對于體育轉(zhuǎn)播，低延遲可在重要事件發(fā)生時進(jìn)行轉(zhuǎn)播；對于UGC平臺，低延遲有助于推動用戶參與，因為用戶可以與受眾互動并作出回應(yīng)。

為實(shí)現(xiàn)低延遲，直播轉(zhuǎn)碼服務(wù)應(yīng)部署在受眾附近。通過與能夠在不同地區(qū)提供多種區(qū)域選擇的云基礎(chǔ)架構(gòu)平臺合作，當(dāng)業(yè)務(wù)擴(kuò)展到新地區(qū)時，就可以就近部署實(shí)時轉(zhuǎn)碼服務(wù)。Akamai的計算區(qū)域遍布全球，便于客戶快速擴(kuò)展。

實(shí)時流媒體轉(zhuǎn)碼架構(gòu)示意圖

該解決方案在Akamai云計算平臺上創(chuàng)建了一個直播視頻轉(zhuǎn)碼服務(wù)，同時保留了原有的本地直播源服務(wù)和本地直播轉(zhuǎn)碼服務(wù)。本地直播源的負(fù)載均衡器可根據(jù)視頻流的受眾在本地轉(zhuǎn)碼服務(wù)和新的云轉(zhuǎn)碼服務(wù)之間引導(dǎo)流量。云轉(zhuǎn)碼服務(wù)由多個并行工作的計算實(shí)例和塊存儲卷組成，以處理轉(zhuǎn)碼負(fù)載。轉(zhuǎn)碼后的視頻流由Akamai CDN分發(fā)給受眾。

1. 平臺從位于美國的用戶那里攝取視頻流。這些視頻流被攝取到本地直播源服務(wù)中。
2. 直播源服務(wù)將流媒體導(dǎo)向直播轉(zhuǎn)碼服務(wù)。這些視頻流會根據(jù)受眾地區(qū)進(jìn)行定向。對于美國受眾，視頻流會被發(fā)送到本地直播轉(zhuǎn)碼服務(wù)；對于美國之外的受眾，視頻流會被定向到云直播轉(zhuǎn)碼服務(wù)。
3. 云直播轉(zhuǎn)碼服務(wù)從直播源攝取視頻流。
4. 源視頻流由轉(zhuǎn)碼集群中的計算實(shí)例轉(zhuǎn)碼為所需的輸出格式。連接到每個計算實(shí)例的塊存儲卷存儲在轉(zhuǎn)碼過程中創(chuàng)建的臨時文件。直播流媒體流量有時會以不可預(yù)測的爆發(fā)式增長，因此可以為計算實(shí)例的數(shù)量配置擴(kuò)展機(jī)制。
5. 轉(zhuǎn)碼后的視頻流上傳到對象存儲。對象存儲是實(shí)時流媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容源。
6. 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)將視頻流從對象存儲內(nèi)容源分發(fā)給美國以外的受眾。

系統(tǒng)和組件

本地直播源

• 接收來自平臺用戶的視頻流，并通過本地負(fù)載均衡器將其導(dǎo)向轉(zhuǎn)碼服務(wù)。這些視頻流會根據(jù)受眾的地理位置進(jìn)行定向：

1. 地理位置1：平臺的本地轉(zhuǎn)碼服務(wù)。
2. 地理位置2：云實(shí)時轉(zhuǎn)碼服務(wù)。

云直播轉(zhuǎn)碼服務(wù)

• 直播轉(zhuǎn)碼集群

1. 實(shí)時轉(zhuǎn)碼計算實(shí)例：接受視頻流并將其轉(zhuǎn)碼為所需格式以便分發(fā)。 
2. 塊存儲：每個轉(zhuǎn)碼實(shí)例都有一個塊存儲卷，用于臨時存儲正在處理的視頻文件。

• 轉(zhuǎn)碼輸出存儲/分發(fā)源：實(shí)時轉(zhuǎn)碼實(shí)例將轉(zhuǎn)碼后的視頻上傳到對象存儲。該對象存儲位置是直播流媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容源。
• 分發(fā)：內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)從對象存儲分發(fā)源檢索已轉(zhuǎn)碼的視頻，并將其發(fā)送給受眾。

圍繞Akamai云平臺搭建這樣的云轉(zhuǎn)碼平臺，并借助Akamai CDN將轉(zhuǎn)碼后的內(nèi)容交付給受眾，即可在盡可能降低成本的同時，從更靠近最終受眾的位置為其提供轉(zhuǎn)碼后的內(nèi)容。

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