利用"边缘计算"实现低延迟直播流媒体服务 方法指南

假设你的公司需要提供直播的流媒体服务，然而你们最近遇到了流量意外激增或中断的情况。那么你和你的团队可能就必须争分夺秒地排除损毁修复延迟，毕竟这种中断可能会给观众带来严重问题，也会给你的团队带来巨大挑战。

问题的根源往往在于：你的云提供商是否有能力有效处理突然激增的流量，并在发生中断时重新路由流量？如果云提供商不能快速扩展资源以满足增加的需求，流媒体平台可能会在压力下崩溃，导致停机、内容交付滞后甚至完全崩溃。

通过投资可扩展的基础设施（如分散式伺服器和基于云的解决方案），并利用边缘计算和强大的内容交付网路（CDN），即可确保用户享受不间断的直播体验，保证内容能够可靠地到达观众手中，并确保流媒体服务在竞争日益激烈的市场上保持声誉。

本文将介绍Akamai的很多客户为实现可靠流媒体服务而使用的工具。

充分利用Akamai的入网点

像Akamai这样的CDN平台会提供分散且当地语系化的边缘伺服器，这些伺服器会战略性地部署在最终用户附近。边缘伺服器作为一种入网点（Points of presence，PoP），是中央资料中心和使用者设备间的中间枢纽。当使用者请求观看视频时，内容会从最近的边缘伺服器发送，而不需要从中央资料中心传送。因此当流量较大时，这些伺服器可以分摊流量并同时向不同地区的使用者分发内容，并可避免出现延迟。

上图显示的是Akamai的分散式网路。这种架构在设计上能够动态扩展，以应对流量高峰和需求的波动。这种弹性确保了基础设施即便在最苛刻的条件下也能保持快速回应和弹性。这种更靠近使用者的布局大幅缩短了内容到达设备所需的时间，从而可以降低延迟，为最终用户带来更流畅的流媒体观赏体验。

Akamai 如何帮助直播流媒体服务降低延迟

为了向线上观众提供高品质体验，我们需要确保虚拟机器不会为直播流增加额外的延迟。Akamai能够将线性直播和直播流的端到端延迟降低到10秒内。而这是通过下列几个方式实现的：

让我们深入看看我们的一位元客户如何利用Akamai的这一流程来扩展他们的直播流媒体系统。

如何在边缘扩展直播流媒体服务

我们的直播流媒体机制是通过Akamai的Media Services Live（MSL）实现的。MSL旨在利用Akamai分布在不同地区的广泛边缘伺服器网路，向全球受众高效分发直播的视频内容。

一起来看看上述参考架构。上图详细介绍了使用Akamai处理直播流媒体事件的摄取工作流程和分发工作流程。如果希望改进自己的直播流媒体服务，建议按照上图这样设置MSL来处理直播流媒体事件。

步骤1：编码和摄取

首先，我们需要在广播网站採集即时视频内容。获得内容后，需要设置一个编码器，将原始视频源转换为数位格式，如HTTP即时流媒体（HLS）或即时消息传输协定（RTMP）。然后使用Akamai的IAS（Ingest Acceleration Source），它可以通过Akamai的客户门户下载。IAS能从编码器获取资料流程，并通过Akamai专有的UDP传输协议进行转发。然后需要对IAS进行配置，以便从编码器接收资料流程。

接下来，我们需要在Akamai网路上设置Ingest Acceleration Target（IAT），并确保IAT配置为将资料流程解码为原始格式。然后将IAT连接到Akamai的入口点软件，从而进行进一步处理。在编码和摄取阶段，很多人会遇到丢包问题。即时视频流对丢包非常敏感，丢包会降低视频流的品质，导致播放过程频繁缓冲，进而降低观看体验。但是使用Akamai平台进行直播流媒体的客户不会遇到这种情况，因为Akamai使用了基于UDP的加速技术，能够确保资料包更可靠、更快速地分发，即便在不稳定的网路条件下也能缓解丢包的影响。这项技术在直播流媒体过程中至关重要的另一个原因是：基于TCP的传统传输方式会因为拥塞控制和纠错机制而产生高延迟。直播流媒体要求低延迟，以保证观众能即时接收内容。Akamai基于UDP的加速可通过最大限度减少这些开销，提供更高输送量和更低延迟，这对于及时分发直播内容至关重要。

步骤2：中间层分发和可选的储存

接下来，我们需要将处理过的视频流导向Akamai的中间层伺服器。这些伺服器是摄取伺服器和边缘分发网路之间的仲介。中间层伺服器会进一步分发视频流，确保视频流在整个网路的多个点之间进行复制和缓存，以平衡负载并提高冗余度。当云提供商处理即时流媒体时，正确处理负载平衡非常重要，否则就会在流程中出现瓶颈。

当使用Akamai的边缘分发网路时，使用者可以有效避免任何一台伺服器成为瓶颈，确保没有任何一台伺服器会因请求过多而不堪重负。这一点在高流量事件中尤为重要。

使用者还可以选择将视频内容存储在Akamai的NetStorage系统中。NetStorage可确保内容始终可用，并可在需要时快速检索。这提供了一种可扩展的安全存储解决方案，可用作备份或点播等场景。

步骤3：Origin Shield

接下来，我们会将视频发送到Origin Shield。Origin Shield在摄取伺服器和Akamai CDN之间起到了缓冲作用，有助于应对流量峰值。在高峰期或观众人数意外激增时，Origin Shield可处理增加的负载，防止摄取伺服器不堪重负。这样就可以确保系统能容纳大量观众，而不会出现性能下降的问题。Origin Shield还能优化缓存效率。通过增加额外的缓存层，Origin Shield可减少请求回源的频率。这就降低了原始伺服器的负载，节省了频宽，加快了向最终使用者交付内容的速度。对于最终用户来说，这意味着可以更快地访问内容、降低延迟并增强观看体验。

步骤4：交付配置和最终使用者交付

接下来，是分发内容的时候了。当我们在全球范围内向不同地区分发内容时，可能会遇到不同网路条件、监管要求或观众偏好。为解决这个问题，我们的客户使用了Akamai Delivery Accounts。Akamai Delivery Accounts可以理解为分发内容时的不同配置和设置，借此，内容提供者可以针对每个地区配置不同设置，如缓存策略、安全协定和分发优化。每个分发帐户都可以根据地区、设备或内容类别型的需要进行个性化设置。这一点很重要，因为内容提供者始终需要能在多个分发管道上高效灵活地分发内容。

最后，视频内容将通过电脑、智慧手机、平板电脑和智慧电视等各种设备传送给最终使用者。边缘伺服器会以最小延迟将视频流传输到播放机设备，确保流畅和高品质的观看体验。

总结

在构建即时流媒体解决方案时，有很多事情需要考虑。首先，必须考虑延迟和缓冲问题，尤其是在即时传输重要的直播活动时。高延迟会导致即时直播延迟，进而让最终用户不满。此外我们还需要考虑丢包问题，丢包会降低视频品质甚至导致中断。如果出现丢包，最终用户将难以忍受不一致、不可靠的资料流程，从而导致糟糕的观看体验。最后，还必须能够进行扩展和负载平衡。我们可能会面临伺服器超载和崩溃的问题，导致服务中断，无法有效地处理峰值负载。Akamai优化的分发网路通过基于UDP的加速、摄取网路和可扩展的CDN解决了所有这些问题。

将Akamai用于直播流媒体可确保高效、可扩展和低延迟地分发直播视频流，为最终使用者提供良好体验。通过Akamai将处理能力推向网路边缘，还可进一步优化流媒体服务性能，提高可扩展性。

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