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网易视频云:流媒体服务器原理和架构解析

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术由 MPEG 主导开发:

2010年开始DASH相关工作,2011年1月成为国际标准草案,2011年11月成为国际标准[3],2012年4月,MPEG-DASH 以ISO/IEC 23009-1:2012 发表。 MPEG-DASH 基于3GPP第9版的 Adptive HTTP streaming(AHS)和 Open IPTV Forum第2版的 HTTP Adaptive Streaming (HAS)。作为与MPEG合作的一部分,3GPP第10版采用了DASH(采用特别的编码和操作模式),用于无线网络。 可用的 MPEG-DASH 实现有:

bitmovin GmbH 的开源 DASH 客户端库 libdash 和 DASHEncoder

Adobe HDS (HTTP Dynamic Streaming)

Flash Player 和 Flash Media Server 的最新版支持传统的 RTMP 协议和 HTTP协议。后者和Apple和微软基于HTTP的方案类似。 基于HTTP的流的优势是:

不需要防火墙开普通web浏览器所需端口以外的任何端口

允许视频切片在浏览器、网关和CDN的缓存,从而显著降低源服务器的负载。 HDS 的文件格式为 FLV/F4V/MP4,索引文件为 f4m,同时支持直播和时移。

Apple HLS (HTTP Live Streaming)

是一种基于HTTP的媒体流通信协议,在 iPhone 3.0 及更新版中成为标准功能。

2010年10月,所有自适应串流方案都作为产权提供时,Apple 将HLS提交到 IETF,成为正式的 RFC.

HLS 串流使用扩展名为 .m3u8 的文件作为索引,文件切片格式为TS,支持直播和时移。支持的客户端包括 iPad, iPhone, STB,VLC和其他支持的设备。

Microsoft MSS (Microsoft Smooth Streaming)

Smooth Streaming 是IIS的媒体服务扩展,用于支持基于HTTP的自适应串流。 在2010年11月发布的 IIS Media Services 4.0 中,微软引入了一项使 Live Smooth Streaming H.264/AAC 视频动态封装成 Apple HLS 格式的功能,直

接提供给 iOS 设备,而不需要再次编码。同时支持直播和点播把1080P全高清视频发送到Silverlight客户端。

MSS 的文件切片格式为 mp4(fragmented-mp4),索引文件为ism/ismc,同时支持直播和时移。

流行视频网站的流媒体服务器架构

为了能够提供各类设备的在线视频播放需求,对于在线视频流媒体服务,提出了很多需求,对于早期建立的视频网站(土豆,优酷,ku6等)都只提供一种视频流媒体格式(FLV)的支持,我们称之为单一的流媒体服务架构,如图:

图1 :单一流媒体服务的架构图 但是,在实际业务运营中遇到了很多问题: 1) 视频存储的压力很大

同一种视频码流(h.264),因为针对不同平台应用设备(如表2)的播放需求,需要不同的封装格式,需要将产生大量重复视频流存储的压力,视频网站的视频量巨大,多支持一种格式将产生几百TB级的存储压力,从机房到机柜,视频流同步等环节负载和压力都是巨大的。 2) 封装后的视频格式是否真的被播放

视频流封装完成后,同步到各地的中心节点后,是否真的有视频流请求产生,还是仅仅处于视频准备状态,是否会影响中心节点的磁盘占用,缓存节点的命中率不高。

3) 封装格式的功能性升级,导致老视频再次封装

封装格式的不断发展,TS流,HTTP live Stream的不断优化,将导致现有的视频流不断需要翻新或重复封装。 为了解决上述各类问题,视频网站流媒体服务的研发工程师进行了多格式的流媒体服务架构探索,提供了各类视频封装格式的流媒体封装反向代理接口,该接口能够通过URL的请求,完成对特定视频编码格式(h.264)的封装。

图2:多格式的流媒体服务架构:

如图所示,“流媒体容器封装服务“成为多格式视频流服务的核心,对于这个流媒体的封装服务,通过对h.264的视频编码流进行不同格式的封装,提供了多种

视频流的推送。对于这个服务,我们希望能够尽快为视频的cache服务推送视频流,所以,在硬盘方面,选择了每分钟15000转的SAS硬盘,降低同一视频流的不同封装请求的IO延迟等待。

作为最简单和原始的流媒体解决方案,单一流媒体服务架构唯一显著的优点在于它仅需要维护一个标准的视频流文件,而这样的服务器基础设施在互联网中已经普遍存在,其安装和维护的工作量和复杂性比起多格式流媒体服务架构来说要简单和容易的多。然而其缺点和不足却也很多,首先是维护的工作量较大,多份相同视频文件由于封装格式不相同,需要同时维护多个实体的码流文件,大量的占用磁盘的空间,再次,转码集群需要针对多种不同的封装格式,进行多次的视频转码,抢占很多资源,缺乏灵活的控制功能和扩展机制。

When you are old and grey and full of sleep, And nodding by the fire, take down this book, And slowly read, and dream of the soft look Your eyes had once, and of their shadows deep; How many loved your moments of glad grace, And loved your beauty with love false or true, But one man loved the pilgrim soul in you, And loved the sorrows of your changing face; And bending down beside the glowing bars, Murmur, a little sadly, how love fled And paced upon the mountains overhead

And hid his face amid a crowd of stars.

The furthest distance in the world Is not between life and death But when I stand in front of you Yet you don't know that I love you.

The furthest distance in the world Is not when I stand in front of you Yet you can't see my love

But when undoubtedly knowing the love from both Yet cannot be together.

The furthest distance in the world Is not being apart while being in love But when I plainly cannot resist the yearning Yet pretending you have never been in my heart. The furthest distance in the world Is not struggling against the tides But using one's indifferent heart To dig an uncrossable river

网易视频云:流媒体服务器原理和架构解析

术由MPEG主导开发:2010年开始DASH相关工作,2011年1月成为国际标准草案,2011年11月成为国际标准[3],2012年4月,MPEG-DASH以ISO/IEC23009-1:2012发表。MPEG-DASH基于3GPP第9版的AdptiveHTTPstreaming(AHS)和OpenIPTVForum第2版的HTTP
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