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赛事直播扛大梁 论服务器的应用及选型

时间:2016-03-10 来源:未知 作者:admin 点击:
英国广播公司BBC公布统计数据,至少1700万人在BBC奥运网站上观看了至少15分钟的视频节目,网站流量也因此而大幅攀升。这些,都足以说明大型运动会赛事直播给IT系统建设带来的严峻挑战。 作为赛事直播,IT系统建设离不开常见的软硬件平台支持,对网络带宽、数...

英国广播公司BBC公布统计数据,至少1700万人在BBC奥运网站上观看了至少15分钟的视频节目,.网站流量也因此而大幅攀升。这些,都足以说明大型运动会赛事直播给IT系统建设带来的严峻挑战。


赛事直播扛大梁 论服务器的应用及选型

    作为赛事直播,IT系统建设离不开常见的软硬件平台支持,对网络带宽、数据处理和存储要求较高。在实际应用中,往往需要在运动会管理系统(GMS)、计时计分系统、运动会官网、赛事视频直播系统等核心枢纽系统上,部署高可靠、高性能、高可用性的服务器系统。而视频直播系统又由于其高访问量、互动性和实时性强、数据流比较大而成为构建整个运动会IT系统的重中之重。

    赛事直播系统中,对于单向的不存在互动式点播的应用情形来说(视频广播或者转播),还是比较容易实现的。因为它只需要将采集到的视频存放到多媒体服务器里面,然后通过网络以数据流的形式在网络上进行扩散和传播即可。而对于更为复杂的存在互动式点播的赛事直播来说(当然这也是当代应用更为常见的形式),由于有了客户端的访问请求和互动,对于系统的要求就会更加苛刻。

    该系统基于服务器/浏览器体系结构,能够在宽带网上提供实时的、高质量的、分布式的视频服务,是一套完整的信息化教育视频应用软件产品。根据不同赛事的级别和规模,其系统的功能和复杂程度也就不同。不过大体结构可以参考如下示意图:

从赛事直播看服务器的应用
结构示意图

   可以很明显地看出,主视频服务器在整个架构中所扮演的重要作用。通过摄像机采集到的赛事节目内容会统 一通过实况转播站分发给主视频服务器,主视频服务器会根据应用场景,将视频内容转给不同的转播站。宽带网络则负责连接各转播站点与服务器间的通信和传输,承载用户访问请求,将多媒体数据流传输给各个用户终端。

 

 

和其他IT系统一样,搭建和部署赛事直播系统也特别需要注重冗余容错设计,同时还需要做好灾备方案,能够满足出现宕机时候能及时切换保障无缝直播。

  为了确保万无一失,所有子系统和系统模块都要求全面容错,在需要时提供冗余的、不中断的连续服务,并 具有完善的灾备方案。同时,由于系统面临巨大的访问压力,需要实现自动负载均衡。在介绍如何搭建赛事直播系统之前,我们首先需要了解创建数据流视频,也就是比赛现场的视频内容。

  视频文件格式主要包括Windows Media、RealMedia、Quicktime、MPEG(尤其是MPEG-4)和Flash等。不同视频格式的存在,足以说明它们本身各自都有优缺点的存在。考虑到不同终端设备的性能、平台和网络状况的差异,为了尽可能让更多用户和观众享受到赛事直播,可以考虑为每种视频格式单独创建文件。

  在观看视频方面又存在两种方法,也就是下载和实时观看。下载视频文件最好的方式是采用简单的超链,那样的话几乎可以在任何网站上使用,而且不需要第三方软件即可实现。

    实时观看又可分成两种,streaming和渐进式下载。真正的视频流必须要有专门的流媒体服务器来支撑

    流媒体或者流视频服务器是基于Web的专业应用平台,通常这种为真正的流视频服务器,因为其他的只能通过模拟流的方式来实现。这种流视频服务器一般拥有如下优势:

    ·处理更大的流量负载能力;

    ·能够自动检测用户的连接速度,并提供相应的视频内容;

    ·提供视频直播服务。

    通常来说,访问流媒体服务器有两种方法:自己经营(或者购买、租赁);注册托管。在经营自己的流媒体服务器,可以通过购买一个独立的服务器或购买流媒体服务器软件包并安装在现有的Web服务器上。但在大多情况下,对于多数来说更为现实的选择是,注册网站托管并制定流媒体计划。


赛事直播扛大梁 论服务器的应用及选型
赛事直播服务器系统典型结构图

  具体来说,作为数据库系统平台,帮助构建高可靠、高可用的业务应用系统和独立的灾备系统,可以采用最新的至强E5平台解决方案。至强E5不仅增加了更多内核(八核),而且也增加了更多缓存(L3高达20MB),支持PCIE 3.0,使得数据交换速度更快。另外,服务器也提供了随需应变的点对点式计分和数据统计信息,这对于广大运动爱好者来说至关重要。

    值得一提的是,流媒体服务器原则上采用水平扩展方式。也就是说:使用较多的服务器来分担网络的负载。例如:部署2台双处理器或4台单处理器的服务器,而不是一台4颗CPU的服务器。采用这种方案可避免,当仅有一台高端服务器时,因无法分担网络负载而产生瓶颈。同时也消除了"单点故障"问题,提高了系统的整体可靠性。

   

有数据显示,涵盖VOD和流媒体内容服务器、视频编码器在内的视频基础设施,其整个市场规模在去年增长了6%,达到了8.03亿美元。而在今年该市场规模将有望实现两位数增长。在未来2012至2016年期间,标清和高清MPEG-4视频编码器累计投资将有望达到9亿美元。

    可以预见,随着人们对视频内容的渴求和IT环境、带宽的提升得到显著改善,流媒体内容服务器市场规模将会变得更加宏大。那么,我们在搭建负责赛事直播的流媒体服务器的时候,应该选择何种服务器呢?相比其他IT环境,此类应用的服务器在选择上要注意哪些问题呢?

    赛事直播专用的服务器,主要面临文件格式(码率)和最大并发连接数的挑战。由于多种压缩标准和视频开发厂家的存在,使得视频文件的格式多种多样。为此,我们在选择赛事直播服务器的时候,特别需要从处理器内存和磁盘读写性能等方面重点考虑。

    ·根据处理的数据流和并发连接数来决定处理器类型和数量

    当一颗处理器不能满足需求时,可以考虑增加处理器或增加服务器做负载均衡。就目前来说,至强E5平台服务器性能和能耗能够全面满足用户需求,其八核十六线程、和最新AVX指令集,使得其浮点运算和整体性能能得到较大提升。


赛事直播扛大梁 论服务器的应用及选型
至强E5可带来更好的浮点运算及流数据处理性能(图片来自Intel官网)

赛事直播扛大梁 论服务器的应用及选型
至强E5处理器使用256bit的AVX指令集(图片来自IDF2011)

    ·根据软件配置和缓存用的数据流大小决定内存类型和数量

    内存用来缓存服务器发送给客户端的数据流,内存的占用情况与并发连接数成正比变化。在保证图像传输质量的同时,每一个并发连接占用的内存越少越好,该项数值与软件有关,所以在选择服务器内存的时候要先确定VOD软件,然后根据并发连接数来确定购买服务器内存的配置。

    ·优化磁盘读性能,增加磁盘阵列缓存

    因为为磁盘输出性能对于流媒体点播(streaming on-demand)是至关重要的因素,所以必须优化磁盘的"读"性能。可以采用由高转速、低延迟硬盘组成的阵列系统。另外,增加磁盘阵列控制器上的缓存(Cache),可以提高控制器访问相同数据的性能。

    ·多网段多网卡,实现网络负载均衡

    为了从每个服务器获得最佳效果,网络连接应该采用专用的交换式以太网段。可以考虑使用多网卡:一个网卡专用来向客户端提供流媒体,另外一个网卡专门负责远程管理、监视、复制、从编码服务器获得数据流,以及数据流的分发。

 

 

通过前面的介绍,相必大家对赛事直播中的服务器应用和选型有了初步的了解。那么,如果要部署这种赛事直播系统的话,有没有比较好的服务器值得大家关注呢。下面,我们就为大家来介绍下这方面的内容。

    前面介绍过,选择应用在赛事直播系统上的服务器,应该着重从处理器内存、磁盘等方面来考虑。通过笔者的了解和综合考虑,华为不仅能为用户提供标准化高性能、高可靠性的服务器产品,而且还可以支持灵活、高效、适用企业不同应用环境下对性能和TCO的情况进行定制化选择,结合华为在网络、存储方面的优势,以及华为软件和云进行的高效整合,能够为企业提供完整的解决方案。

    由于交互式视频点播系统一般由VOD前端处理系统、传输网络、用户机顶盒三个部分组成,而华为恰恰在这三大领域都有完整的解决方案和丰富的产品线,在这些领域华为拥有成熟的技术功底和丰富的运作经验。尤其是在VOD服务器领域,华为的服务器产品倍受青睐。


赛事直播扛大梁 论服务器的应用及选型
华为Tecal RH2288 V2

    RH2288 V2可以结合华为自主研发的SSD卡和智能网卡等增值部件,圆满解决存储、网络瓶颈,降低TCO提高服务器整体性能。另外,它还支持大内存,方便用户扩展更大的内存容量,满足各种应用需要。

    当然,还有来自IBM x3650 M4、戴尔PowerEdge R720、惠普ProLiant DL388p Gen8、联想ThinkServer RD630以及浪潮英信NF5280M3等基于新一代至强E5平台的超强性能、超强稳定性的服务器。这些最新的基于至强E5平台的服务器,都能给赛事直播提供比以往更好的性能和稳定性,在当前和未来较长时间内,能够为用户提供持续而又高效的服务,充分保障用户投资。

赛事直播扛大梁 论服务器的应用及选型
联想ThinkServer RD630

    由于流媒体服务器所传递的数据多数为音视频文件,因此对于服务器的存储系统和网络系统的IO以及处理器对数据处理的能力要求较高,如果用户的数据传递格式比较高,要求达到比较清晰无间断的稳定传输,而且用户并发数据传输较高的时候,可以考虑使用性能更好的服务器,为了获得更高性能,可以扩展处理器、内存、网卡等子系统。

    在配置流媒体服务器的时候,最好使用高性能的磁盘阵列通过额外选配阵列卡缓存和磁盘存储柜的缓存提高磁盘的IO特性。由于流媒体工作模式多为读取模式,所以在缓存的配置上,可以将大多数缓存分配给读取所用。由于传递的文件数量较大,所以在阵列的数据块大小设置上可以将数据块的大小取为较大的存储块,帮助进一步优化性能。