Canlı içerik neden güçlü sunucular ve CDN'ler gerektirir?

1) VOD ile karşılaştırıldığında canlı "şiddeti'nedir?

Gerçek zamanlı fan çıkışı. Bir gelen akış - binlerce giden akış. CPU/ağın herhangi bir düşüşü anında tüm izleyicilere ulaşır.

Gecikmeyle sabit SLA'lar. Canlı olarak, sadece "resim'değil, aynı zamanda" bugünün havası'da önemlidir: 0. WebRTC için 5-2 s ve LL-HLS için 2-5 s.

Kalıcı kodlama/transcoding. Farklı ekranlar/ağlar için birkaç bit hızı merdiveni (ABR) ve profil tutmanız gerekir.

Kararsız izleyici ağı. Uyarlamalı bitratlar, sıfırlamalar, GOP yeniden oluşturma ve zirvelerde agresif tamponlar gerektirir.

Daha sonra "düzeltmek" için yetersizlik. "VOD yeniden markalanabilir. Canlı olarak, çerçeve hatası sonsuza dek kayıp bir andır.

2) Kodlama ve kod dönüştürme için sunucular: CPU, GPU, hazır ayarlar

Codecs: H.264/AVC - altın standart uyumluluk; HEVC/AV1 - trafikten tasarruf edin, ancak zayıf cihazlarda kodlamak ve çözmek daha zor.

Demir:

CPU x264 (çok hızlı-hızlı) - kararlılık, öngörülebilirlik, ancak çekirdeklerde pahalı.
GPU NVENC/AMF/Quick Sync - akışı ucuz, ABR merdivenleri için kullanışlı.
Düşük gecikme ayarları: kısa GOP (1-2 sn), sınırlı B kareleri, CBR/muhafazakar VBR, hızlı profil anahtarları için normal ana kareler.
Neden "güçlü": Birkaç düzine eşzamanlı 1080p60 profili, sunucuyu CPU/GPU ve belleğe, özellikle de çok yapraklı ABR'ye karşı zaten abuttur.

3) WebRTC, SFU ve TURN: "gerçek" güce ihtiyaç duyulduğunda

SFU (Seçici Yönlendirme Birimi). Karışmaz, ancak rota akışları CPU'dan tasarruf sağlar, ancak geniş bir çıkış ve yetkili fan çıkışı gerektirir.

TURN/ICE/STUN. NAT/güvenlik duvarları ile trafik TURN'den geçer - bu, uplink üzerindeki yükü iki katına çıkaran tam bir röledir.

Geri basınç ve önceliklendirme. Aşırı yüklendiğinde, SFU kalite/kare hızını düşürmelidir, aksi takdirde oturumu kırar.

CDN neden yeterli değildir? WebRTC, geleneksel CDN tarafından zayıf bir şekilde önbelleğe alınır - yük, medya sunucusu katmanına (SFU kümeleri) düşer.

4) LL-HLS/DASH ve CDN: Görüntüleyenler nasıl ölçeklenir

Segment ölçeklenebilirliği. WebRTC'den farklı olarak, HLS/DASH segmentleri kenarda önbelleğe alınır - orijindeki yük önemli ölçüde azalır.

Köken kalkanı ve çok seviyeli CDN. Edge> regional> origin önbellek düğümleri. Yüksek önbellek isabet oranı çıkış/CPU kaydetmek için kritik öneme sahiptir.

ABR merdivenleri. 240p-1080p (bazen 1440p/2160p). Ne kadar çok profil olursa, dönüştürücü ve depolama üzerindeki yük o kadar yüksek olur.

Çoklu CDN. Anycast/DNS-direksiyon, gerçek kullanıcı ölçümleri (RUM) ve yük/hata zamanı ölçümleri ile otomatik sahte.

5) Zamanın ve olayların tutarlılığı

Etkileşimli canlı senaryolar için (bahisler, sınavlar, canlı casinolar):

Zor zaman senkronizasyonu (NTP/chrony), olaylarda 'video _ ts' işaretleri ve sunucu "gerçeğin kaynağı".
Mesaj dizisi (seq, ACK, yeniden iletim, idempotency).
Bilgilendirme için tekrarlar ve kayıt (WORM depolama).

6) Kapasite hesaplama örneği (konservatif olarak)

4 Mbps ≈ bit hızında 1080p akış.

Aynı anda çevrimiçi: 20.000 izleyici.

Toplam çıkış: 4 × 20.000 = 80.000 Mbps = 80 Gbps.

Kenarda %80 önbellek isabetiyle, orijinden gelen trafik %20 ≈: 16 Gbps.

WebRTC (önbelleğe alınmamış) için, bir SFU düğümü sabit bir şekilde 8 Gb/s çıkış ~ tutarsa, 10 SFU düğümünü + 2-3'ü rezerve ≈ gerekir.

💡 Sonuç: "Ilımlı" bile hızlı bir şekilde ağ çıkışına ve medya sunucularının yatay ölçeklendirilmesine dayanır.

7) Kayıt depolama ve zaman kayması

5 Mbps - 0. 625 Mbps - ≈ 2. Profil başına saatte 2 GB.

6 ABR profili ve 10 tablo/kanal için: 2. 2 × 6 × 10 = ≈ 132 GB/s

"Soğuk" depolama katmanları + yaşam döngüleri (katmanlama/TTL) gerekir.

8) Tipik darboğazlar

Dönüştürücü CPU/GPU. Bağlantı zirveleri - yeniden şekillerin büyümesi ve GOP'un yeniden inşası.

SFU ve TURN ağı. SNI kilitleri, NAT simetrisi - tam röle ve ani yük sivri.

Disk alt sistemi kaynağı. Küçük segmentlerde, özellikle LL-HLS'de yüksek QPS.

Hafıza ve prizler. Çekirdek başına binlerce WebSocket/DTLS oturumu, çekirdek/epoll ayarı ve FD sınırları gerektirir.

GC/RT duraklar. JVM/Node Ortam Ağ Geçitleri'nde GC'yi yapılandırın ve sıcak yolları ayırın.

9) İçerik güvenliği ve koruması

Kenardaki TLS sonlandırması, HSTS, modern bir şifreleme seti.

İmzalı URL/belirteçler, kısa TTL, geo/ref kısıtlamaları.

Korumalı bantlar için DRM/LL-token.

Anti-kazıma/anti-restream. Filigranlar, davranışsal ipuçları, halka açık olmayan manifestolar.

10) Gözlemlenebilirlik ve SLO

Video metrikleri: e2e gecikme, donma hızı, kare özlüyor, ABR profil düşürme yüzdesi, dekoder arızaları.

Ağ: varlık noktalarına göre işlem hacmi, WebRTC yeniden bağlantısı, ICE/TURN, RTT/jitter hataları.

Sunucu: CPU/GPU yükü, sıcaklık, ulimit, açık soket sayısı, API ile p95/p99.

Ürün: bağlantı hızı, bekletme, ortalama oturum süresi, şikayet oranı.

SLO örnekleri: 99. Segmentlerin %5'i <1 teslim edilir. 5 s; 95th WebRTC gecikme yüzdelik ≤ 2. 5 s; Drop-frame <%1.

11) Kalite kaybı olmadan maliyet optimizasyonu

Kodlama hibrid: GPU'da temel profiller, premium için "güzel" profiller - x264 CPU'da.

İçeriğe duyarlı kodlama. Sahneye göre dinamik bitrates (statik/dinamik bölümler).

Fiyat yönlendirmeli Multi-CDN. Toplam kalite/maliyet metriğine göre anahtarlama.

Profil sayısını azaltın. Seyirci mobil ise, 720p genellikle "yumruğunu tutar".

Kenar köken kalkanı. Önbellek isabetini artırırız, başlangıçtan giden trafiği azaltırız.

12) Canlı "kapasitede" başlatmak için kontrol listesi

Altyapı

Otomatik ve sıcak bekleme ile dönüştürücü kümesi (CPU + GPU).
Beyaz IP ve röle paylaşım izleme ile WebRTC + TURN havuzu için SFU kümesi.
Origin-shield ve en az 2 bağımsız CDN.
Yazma/tekrarlama için TTL/Arşiv (WORM) politikaları ile depolama.

Düşük gecikme süresi

GOP ≤ 2 c, zamanlanmış anahtar kareler, CBR/düşük gecikmeli hazır ayarlar.
Mobil segment için optimize edilmiş ABR merdiveni.
Gerçek zamanlı zaman senkronizasyonu, olaylarda 'video _ ts' işaretleri.

Güvenilirlik

Çok bölgeli, akış feiler, otomatik kalite düşme yerine düşer.
1 için testler. 5 × planlanan yük ve yeniden bağlantı fırtınası.
Tam gözlemlenebilirlik: metrikler, günlükler, izler, uyarılar.

Güvenlik

İmzalı URL'ler, kısa TTL, coğrafi kısıtlamalar, gerekirse DRM.
Kenardaki TLS, sertifika döndürme, hotlink/kısıtlama koruması.
PII minimizasyonu, ağ ayrımı, erişim denetimi.

13) İçerik rolüne göre mimari tarifi

Etkileşimli (bahis/quiz/canlı casino): WebRTC + SFU, ultra düşük gecikme, "görsel" besleme olarak LL-HLS'ye paralel.

Kitle izleyici yayınları: LL-HLS/DASH + agresif CDN, ABR optimizasyonu, kayıt ve zaman kayması.

Hibrit: WebRTC'de birincil, tekrarlar ve ertelenmiş tarama için LL-HLS'de yansıtma.

Canlı içerik sadece "internetteki video" değildir. "Medya sunucularının, kodlayıcıların, SFU'ların, CDN'lerin ve depolamanın eşzamanlı olarak ve en yüksek yükler altında çalıştığı gerçek zamanlı yönetilen bir iplik fabrikasıdır. Çerçeveleri kaybetmeden kodlamayı ve fan çıkışını sürdürmek için güçlü sunuculara ihtiyaç vardır; CDN - milyonlarca segmenti hızlı ve ucuz bir şekilde sunmak için. Birlikte, izleyicilerin ve etkileşimli senaryoların beklediği şeyleri sağlarlar: istikrarlı bir resim, düşük gecikme süresi ve ölçek ve iş - öngörülebilir maliyet ve SLA.