9月24日，火山引擎開發(fā)者社區(qū)第九期 Meetup 圓滿落幕，來自騰訊云、七牛云、火山引擎的技術(shù)專家從抖音同款 RTC 能力、直播系統(tǒng)架構(gòu)、邊緣計算服務(wù)、視頻云存儲等方面為大家詳細(xì)介紹直播創(chuàng)新玩法下的技術(shù)進(jìn)化與實踐。

火山引擎邊緣計算產(chǎn)品負(fù)責(zé)人沈建發(fā)分享了邊緣計算在視頻直播場景的應(yīng)用以及最佳實踐。

【資料圖】

本文根據(jù)演講內(nèi)容整理。

視頻直播的發(fā)展演進(jìn)

根據(jù)IDC調(diào)研，2021年下半年中國視頻云市場規(guī)模達(dá)到50.4億美元，IDC預(yù)測到2025年視頻云市場規(guī)模將達(dá)到314億美元。隨著短視頻平臺、互動娛樂直播平臺的快速發(fā)展，以及金融、醫(yī)療等行業(yè)客戶的應(yīng)用落地，視頻云未來將保持高速增長。

同時，CNNIC第49次調(diào)查報告顯示，網(wǎng)絡(luò)視頻用戶達(dá)到9.75億，占網(wǎng)民整體的94.5%，隨著網(wǎng)絡(luò)視頻的用戶規(guī)模不斷擴大，基于短視頻、“直播+”的數(shù)字消費場景在釋放更大的社會價值。視頻直播作為視頻云的典型應(yīng)用場景之一，也迎來了空前發(fā)展。

從用戶視角來看，隨著視頻直播觀看習(xí)慣的形成、直播場景應(yīng)用不斷豐富，用戶對直播不斷提出更高要求，直播正在走向極致高清、極致交互、極致沉浸的演進(jìn)趨勢。

在畫質(zhì)上，用戶對高清畫質(zhì)的要求越來越高，4K 800w分辨率的高清內(nèi)容能為用戶提供更好的視覺體驗，同時也需要更強大的邊緣算力資源來實現(xiàn)高清分辨率的視頻編解碼和傳輸；

在互動體驗中，連麥、彈幕等逐漸成為直播標(biāo)配，需要保障端到端設(shè)備小于150ms的超低時延來保障實時交互體驗；

另外，隨著AR/VR等新業(yè)務(wù)的發(fā)展，沉浸式直播逐步普及，需要通過智能調(diào)度算力保障4K/8K分辨率實時渲染的沉浸式體驗；

綜上，極致高清、極致交互、極致沉浸的體驗需求對算力和時延提出了更高要求，而這背后離不開邊緣計算全域分布式異構(gòu)算力和智能調(diào)度的支持。

火山引擎邊緣計算在視頻直播場景的應(yīng)用

火山引擎邊緣計算

在視頻直播場景中，邊緣計算作為視頻直播業(yè)務(wù)的算力底座，為視頻直播提供極致高清、實時交互、沉浸式體驗。通過優(yōu)質(zhì)的邊緣節(jié)點、全域分布式的網(wǎng)絡(luò)帶寬以及多種異構(gòu)算力資源，提供更低時延的網(wǎng)絡(luò)接入能力、更優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)帶寬成本、豐富的異構(gòu)算力資源和智能調(diào)度，滿足視頻直播業(yè)務(wù)中直播特效、互動連麥等場景對渲染算力的需求，帶來更極致的觀看與互動體驗。

講到邊緣計算，跟大家分享一下我們對邊緣計算的定義：我們把用戶到云中心之間所有的算力層都定義為邊緣計算的范疇，包括現(xiàn)場邊緣、近場邊緣、云邊緣三層，覆蓋1-40ms時延范圍，分別提供從用戶現(xiàn)場到本地城市節(jié)點和區(qū)域中心匯聚節(jié)點等多種異構(gòu)算力資源。同時，根據(jù)地理位置的分布，提供單線、多線等多種網(wǎng)絡(luò)接入能力，確保用戶就近接入，滿足業(yè)務(wù)超低時延的算力調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)能力的需求。

基于不同邊緣層，我們還構(gòu)建了新一代邊緣計算云平臺。邊緣計算云平臺整體采用一橫 N 縱的結(jié)構(gòu)，一橫是指基于邊緣計算基礎(chǔ)設(shè)施打造的云原生邊緣平臺，N 縱指具象化的服務(wù)能力，包括邊緣計算節(jié)點、邊緣容器、邊緣函數(shù)等邊緣計算資源服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)、安全、存儲等邊緣組件，為業(yè)務(wù)提供不同的場景化能力，如VPC、LB和防火墻，包括云盤、塊存儲等，如邊緣渲染和邊緣智能等邊緣云應(yīng)用服務(wù)，滿足業(yè)務(wù)多種形態(tài)訴求。

目前在計算服務(wù)資源上我們首推邊緣計算節(jié)點服務(wù)，邊緣計算節(jié)點是在邊緣基礎(chǔ)設(shè)施上基于邊緣云原生操作系統(tǒng)打造的邊緣計算節(jié)點服務(wù)，提供更低時延、更高性能、穩(wěn)定可靠的計算資源，實現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用更靠近用戶的部署和服務(wù)，支持多種CPU、GPU等實例規(guī)格，滿足視頻直播、實時音視頻、云游戲、AR/VR等不同場景需求，結(jié)合不同的組件能力，提供高效的網(wǎng)絡(luò)接入和安全防護(hù)保障。

以下將詳細(xì)介紹火山引擎邊緣計算的幾個優(yōu)勢特性。

全域節(jié)點覆蓋

首先，資源方面，火山引擎邊緣計算實現(xiàn)了全域節(jié)點覆蓋。通過專業(yè)團(tuán)隊精選全國500+優(yōu)質(zhì)CPU/GPU節(jié)點，覆蓋全國七大區(qū)，各省市大、小運營商，保障節(jié)點質(zhì)量。同時在資源儲備上有100T+全網(wǎng)資源儲備，提供充足帶寬資源，極大降低中心壓力，另外邊緣計算支持1-40ms網(wǎng)絡(luò)接入與算力服務(wù)，助力業(yè)務(wù)全局一致性體驗，保障用戶就近接入。同時邊緣單實例網(wǎng)絡(luò)PPS 800w+的超高性能保障網(wǎng)絡(luò)高效分發(fā)和高可用。

高性能邊緣實例

其次，高性能邊緣實例。高性能邊緣實例是一種基于VLAN安全隔離和SR-IOV技術(shù)的虛擬基礎(chǔ)計算資源，能幫助提升虛擬機性能，甚至接近裸金屬。高性能邊緣實例使用VLAN虛擬局域網(wǎng)進(jìn)行租戶間隔離，能避免ARP欺騙、廣播風(fēng)暴等安全風(fēng)險，并且通過VF直通、定制 Kernel /KVM/ GuestOS 能有效幫助業(yè)務(wù)降低虛擬化損耗，將損耗控制在5%以內(nèi)，能有效支持自建直播、RTC等場景對高網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)能力的需求。

高性能邊緣網(wǎng)絡(luò)EVS

第三，在網(wǎng)絡(luò)方案上，邊緣計算采用高性能邊緣網(wǎng)絡(luò)EVS 架構(gòu)。基于高性能EVS實現(xiàn)的虛擬化網(wǎng)絡(luò)，能夠提供標(biāo)準(zhǔn)化的 VPC 網(wǎng)絡(luò)，包括租戶網(wǎng)絡(luò)隔離、安全組、彈性公網(wǎng) IP、精準(zhǔn)限速等能力。目前，高性能邊緣網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)面單核心轉(zhuǎn)發(fā)能力 1.5Mpps，單虛擬機支持 800w pps。

智能資源調(diào)度

第四，調(diào)度策略。業(yè)務(wù)在引入邊緣計算后，可以通過邊緣計算實現(xiàn)更多節(jié)點的本地服務(wù)部署，為更好的滿足業(yè)務(wù)需求，需要更加精準(zhǔn)的調(diào)度，通過就近接入同城、同運營商邊緣節(jié)點的調(diào)度策略，讓用戶能接入到最近、最適合的本地服務(wù)。

整個調(diào)度過程是在創(chuàng)建虛機的請求創(chuàng)建后，調(diào)度API將請求下發(fā)到調(diào)度隊列，啟動多集群調(diào)度器，然后將下發(fā)負(fù)載發(fā)送到云邊通道，由云邊通道將調(diào)度結(jié)果下發(fā)到集群。集群在收到調(diào)度結(jié)果后準(zhǔn)備資源，落地整體的調(diào)度策略，最終實現(xiàn)實時、智能調(diào)度。

視頻直播應(yīng)用實踐

網(wǎng)絡(luò)直播

首先，在網(wǎng)絡(luò)直播場景，在主播直播推流時，邊緣計算可以支持就近推流，實現(xiàn)直播流的分發(fā)和就近訪問，確保直播低時延，同時降低中心帶寬壓力。另外，邊緣節(jié)點支持高并發(fā)，實現(xiàn)實時彈幕的邊緣分發(fā)，靠近觀眾側(cè)的邊緣計算節(jié)點可以高效拉流，提升主播、觀眾雙向的直播體驗。

基于高質(zhì)量的畫面訴求，低時延的轉(zhuǎn)碼也是直播場景的關(guān)鍵因素，豐富和高性能邊緣算力能夠滿足直播中的多種算力資源需求。VF直通可以減少虛擬化對網(wǎng)卡轉(zhuǎn)發(fā)能力的損耗，IPv4/ IPv6 雙棧、負(fù)載均衡、鏡像預(yù)熱等能滿足直播業(yè)務(wù)所需的主要功能和快速全域部署的能力，為用戶提供高清的直播互動和流暢的觀看體驗。

互動直播

其次，在互動直播場景中。隨著視頻會議、在線教育等場景的普及，其對端到端之間互動需求越來越高。實時音視頻可以借助邊緣節(jié)點提供就近接入，保證節(jié)點間低時延互聯(lián)互通，提供高速穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)通信鏈路。

邊緣算力的彈性擴容能力能保障當(dāng)業(yè)務(wù)量增長時，視頻會議中的長會話的通信質(zhì)量。邊緣計算GPU實例可以滿足實時音視頻中的渲染需求，高性能負(fù)載均衡可以支持實時音視頻在邊緣節(jié)點內(nèi)東西向轉(zhuǎn)發(fā)。另外多線節(jié)點和IPv4/ IPv6 雙棧等也為實時音視頻提供完整的能力保障，滿足多人連麥、多人視頻會議的低時延場景。

實時渲染

第三，異構(gòu)算力實時渲染。實時渲染廣泛的應(yīng)用于直播特效、虛擬穿戴、數(shù)字人、人臉特效等業(yè)務(wù)領(lǐng)域，業(yè)務(wù)模型是基于物理世界人們的動作、表情、姿態(tài)疊加或轉(zhuǎn)化成虛擬形象。通過視頻終端采集和動作設(shè)備捕捉等，在保證交互實時性的同時，采用 RTC 傳輸至最近的邊緣計算節(jié)點。

結(jié)合邊緣算力實時渲染，將渲染后的視頻圖像分發(fā)到用戶終端上顯示。在實時渲染場景中，邊緣計算提供了高性能、低時延、標(biāo)準(zhǔn)化的分布式計算服務(wù)，基于最靠近用戶的地理位置實現(xiàn)實時渲染引擎的高效反饋，保障用戶高質(zhì)量的實時觀看與交互體驗。

總結(jié)與展望

經(jīng)過長期的實踐打磨，火山引擎邊緣計算沉淀了以下幾項核心優(yōu)勢：

首先，節(jié)點豐富：基于覆蓋全國各省市和運營商的邊緣節(jié)點，提供更低時延、更高性能、穩(wěn)定可靠的計算資源，實現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用更靠近用戶側(cè)的部署和服務(wù)；同時，邊緣計算節(jié)點還具備超大規(guī)模分布式算力單元，能夠提供單線、多線、等多種網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，滿足不同場景的業(yè)務(wù)訴求。

其次，功能完備：支持高性能網(wǎng)絡(luò) EVS 實現(xiàn)如 VPC 私有網(wǎng)絡(luò)、彈性公網(wǎng)IP、高性能負(fù)載均衡、防火墻、IPv4/IPv6 雙棧等多種特性，提供開關(guān)自定義限速、高性能邊緣實例等滿足業(yè)務(wù)的按需、彈性使用體驗。另外，邊緣計算節(jié)點的一鍵開通、鏡像預(yù)熱、自定義云報警、一鍵分發(fā)等特性功能，有助于幫助業(yè)務(wù)減少部署和運維成本。

第三，極致性能：在硬件上，邊緣計算節(jié)點優(yōu)選新一代至強系列鉑金處理器，100G/25G智能網(wǎng)卡，提供高效計算和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化能力；同時采用 SPDK 技術(shù)優(yōu)化磁盤IO，并提供NVMe SSD 高效云盤和本地盤；邊緣計算團(tuán)隊自研的高性能網(wǎng)絡(luò)套件，目前也已實現(xiàn)邊緣單實例 PPS 超 800W 的優(yōu)異性能。

最后，優(yōu)質(zhì)服務(wù)：在服務(wù)上，火山引擎邊緣計算支撐了2021央視春晚抖音紅包/818抖音新潮好物節(jié)等流量洪峰場景，沉淀了大型流量業(yè)務(wù)保障體系。經(jīng)過這類大規(guī)模、海量業(yè)務(wù)的流量考驗，形成了完善的監(jiān)控、運維和服務(wù)體系，為業(yè)務(wù)保駕護(hù)航。

在行業(yè)場景方面，火山引擎依托全域覆蓋的邊緣計算資源和高效連接的協(xié)同網(wǎng)絡(luò)及海量算力資源，形成了豐富的行業(yè)應(yīng)用場景，并在泛互聯(lián)網(wǎng)、汽車、媒體、游戲、金融行業(yè)沉淀了大量的案例和場景實踐。同時隨著邊緣計算產(chǎn)品能力與創(chuàng)新發(fā)展積淀，火山引擎邊緣云也獲得了業(yè)界的廣泛認(rèn)可。

我們先后獲得了中國信通院 EC Ready 1.0證書，以及來自信通院、亞太CDN聯(lián)盟、邊緣計算社區(qū)4大獎項榮譽，入選邊緣計算社區(qū)“中國邊緣計算20強”以及中國首個邊緣計算產(chǎn)業(yè)圖譜，并成為信通院可信邊緣計算推進(jìn)計劃的首批成員單位。

除了上述來自業(yè)界的獎項外，還參與了邊緣云標(biāo)準(zhǔn)、邊緣計算+白皮書、電力行業(yè)、實時云渲染等多個標(biāo)準(zhǔn)及白皮書項目，推動行業(yè)發(fā)展。

未來，我們希望在更廣泛的行業(yè)和領(lǐng)域探索更多的場景，包括不限于視頻直播、影視特效、游戲娛樂、智慧交通、工業(yè)仿真、智慧城市、智慧稅務(wù)、金融證券等，我們誠邀大家一起，共創(chuàng)邊緣新生態(tài)。

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