在Akamai云平臺上為UGC流媒體進行實時轉碼?
實時流媒體已成為社交網絡、視頻會議、游戲和體育轉播等許多重要互聯網服務的主要功能。這些服務依靠視頻流的實時轉碼能力，以適合不同網絡和設備的格式，高效地分發內容。視頻轉碼是一種計算密集型操作，因此最大限度地提高硬件可轉碼的視頻流數量，已成為服務商降低成本的首要考慮因素。
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不同基礎設施提供商所提供的計算服務可能會影響轉碼效率，因此在選擇云基礎設施平臺時，不可避免需要評估轉碼性能。許多直播流媒體服務對延遲也很敏感，轉碼服務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域運行服務是一種穩妥的選擇。
本文將介紹一種直播流媒體平臺直播轉碼架構。該架構由Akamai的一位客戶實施并驗證。這位客戶運營著一個面向全球受眾的UGC（用戶生成內容）直播流媒體平臺。該客戶以前使用內部轉碼服務，但隨著新業務區域流量的增長，他們遇到了限制。為了支持業務增長，他們在原有的內部解決方案基礎上，建立了基于云的全新實時轉碼服務。云實時轉碼服務提供了更具競爭力的轉碼效率，可以部署到地理位置最適合的區域，并顯著降低了數據出口費用。
實時流媒體轉碼工作流
- 直播平臺用戶將視頻流上傳到平臺的直播源服務。
- 直播源服務將視頻流導向直播轉碼服務。
- 直播轉碼服務將視頻流轉碼為所需視頻格式。
- 內容交付網絡接受轉碼后的視頻，并將其分發給平臺受眾。
克服挑戰
成本敏感性
通過提高轉碼效率，使用可擴展的基礎設施以及消除數據出口費用來降低成本。
由于視頻轉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基礎設施的主要成本來源。為實時轉碼服務運行的軟件選擇性能良好的計算硬件，這一點非常重要。但同時也不能忘了在相互競爭的云基礎設施平臺上，通過測試來對比和衡量每個平臺的轉碼效率。例如，可以在不同平臺上選擇成本相當的計算實例，并測量每個平臺在各自實例上可以轉碼的并行數據流數量。在使用Akamai計算服務進行的測試中，下文參考架構所描述的直播流媒體平臺，其轉碼效率比另一個進行測試的超大規模公有云平臺高出33%。
直播流媒體流量通常以不可預測的突發流量形式流動，提前預留計算實例的做法并不能為這類轉碼工作負載帶來成本優勢。相反，我們可以利用構成實時轉碼服務的計算實例自帶的擴展機制來應對突發流量。
實時轉碼服務對視頻流進行轉碼后，需要將其分發到CDN。如果直播轉碼服務平臺和CDN之間存在數據出口費用，這也會成為一個重要的成本來源。通過為實時轉碼服務選擇Akamai計算產品并使用Akamai的CDN，該流量的數據出口費用可減少100%！
延遲敏感性
利用靠近客戶的云基礎設施最大限度降低延遲。
低延遲對實時流媒體服務至關重要。對于視頻會議，低延遲有助于模擬實時對話；對于體育轉播，低延遲可在重要事件發生時進行轉播；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。
為實現低延遲，直播轉碼服務應部署在受眾附近。通過與能夠在不同地區提供多種區域選擇的云基礎架構平臺合作，當業務擴展到新地區時，就可以就近部署實時轉碼服務。Akamai的計算區域遍布全球，便于客戶快速擴展。
實時流媒體轉碼架構示意圖
該解決方案在Akamai云計算平臺上創建了一個直播視頻轉碼服務，同時保留了原有的本地直播源服務和本地直播轉碼服務。本地直播源的負載均衡器可根據視頻流的受眾在本地轉碼服務和新的云轉碼服務之間引導流量。云轉碼服務由多個并行工作的計算實例和塊存儲卷組成，以處理轉碼負載。轉碼后的視頻流由Akamai CDN分發給受眾。
- 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中。
- 直播源服務將流媒體導向直播轉碼服務。這些視頻流會根據受眾地區進行定向。對于美國受眾，視頻流會被發送到本地直播轉碼服務；對于美國之外的受眾，視頻流會被定向到云直播轉碼服務。
- 云直播轉碼服務從直播源攝取視頻流。
- 源視頻流由轉碼集群中的計算實例轉碼為所需的輸出格式。連接到每個計算實例的塊存儲卷存儲在轉碼過程中創建的臨時文件。直播流媒體流量有時會以不可預測的爆發式增長，因此可以為計算實例的數量配置擴展機制。
- 轉碼后的視頻流上傳到對象存儲。對象存儲是實時流媒體傳輸網絡的內容源。
- 內容分發網絡將視頻流從對象存儲內容源分發給美國以外的受眾。
系統和組件
本地直播源
- 接收來自平臺用戶的視頻流，并通過本地負載均衡器將其導向轉碼服務。這些視頻流會根據受眾的地理位置進行定向：
- 地理位置1：平臺的本地轉碼服務。
- 地理位置2：云實時轉碼服務。
云直播轉碼服務
- 直播轉碼集群
- 實時轉碼計算實例：接受視頻流并將其轉碼為所需格式以便分發。
- 塊存儲：每個轉碼實例都有一個塊存儲卷，用于臨時存儲正在處理的視頻文件。
- 轉碼輸出存儲/分發源：實時轉碼實例將轉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絡的內容源。
- 分發：內容分發網絡從對象存儲分發源檢索已轉碼的視頻，并將其發送給受眾。
圍繞Akamai云平臺搭建這樣的云轉碼平臺，并借助Akamai CDN將轉碼后的內容交付給受眾，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碼后的內容。
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