9月24日，火山引擎開發者社區第九期 Meetup 圓滿落幕，來自騰訊云、七牛云、火山引擎的技術專家從抖音同款 RTC 能力、直播系統架構、邊緣計算服務、視頻云存儲等方面為大家詳細介紹直播創新玩法下的技術進化與實踐。
火山引擎邊緣計算產品負責人沈建發分享了邊緣計算在視頻直播場景的應用以及最佳實踐。
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本文根據演講內容整理。
根據IDC調研，2021年下半年中國視頻云市場規模達到50.4億美元，IDC預測到2025年視頻云市場規模將達到314億美元。隨著短視頻平臺、互動娛樂直播平臺的快速發展，以及金融、醫療等行業客戶的應用落地，視頻云未來將保持高速增長。
同時，CNNIC第49次調查報告顯示，網絡視頻用戶達到9.75億，占網民整體的94.5%，隨著網絡視頻的用戶規模不斷擴大，基于短視頻、“直播+”的數字消費場景在釋放更大的社會價值。視頻直播作為視頻云的典型應用場景之一，也迎來了空前發展。
從用戶視角來看，隨著視頻直播觀看習慣的形成、直播場景應用不斷豐富，用戶對直播不斷提出更高要求，直播正在走向極致高清、極致交互、極致沉浸的演進趨勢。
在畫質上，用戶對高清畫質的要求越來越高，4K 800w分辨率的高清內容能為用戶提供更好的視覺體驗，同時也需要更強大的邊緣算力資源來實現高清分辨率的視頻編解碼和傳輸；
在互動體驗中，連麥、彈幕等逐漸成為直播標配，需要保障端到端設備小于150ms的超低時延來保障實時交互體驗；
另外，隨著AR/VR等新業務的發展，沉浸式直播逐步普及，需要通過智能調度算力保障4K/8K分辨率實時渲染的沉浸式體驗；
綜上，極致高清、極致交互、極致沉浸的體驗需求對算力和時延提出了更高要求，而這背后離不開邊緣計算全域分布式異構算力和智能調度的支持。
火山引擎邊緣計算在視頻直播場景的應用
在視頻直播場景中，邊緣計算作為視頻直播業務的算力底座，為視頻直播提供極致高清、實時交互、沉浸式體驗。通過優質的邊緣節點、全域分布式的網絡帶寬以及多種異構算力資源，提供更低時延的網絡接入能力、更優化的網絡帶寬成本、豐富的異構算力資源和智能調度，滿足視頻直播業務中直播特效、互動連麥等場景對渲染算力的需求，帶來更極致的觀看與互動體驗。
講到邊緣計算，跟大家分享一下我們對邊緣計算的定義：我們把用戶到云中心之間所有的算力層都定義為邊緣計算的范疇，包括現場邊緣、近場邊緣、云邊緣三層，覆蓋1-40ms時延范圍，分別提供從用戶現場到本地城市節點和區域中心匯聚節點等多種異構算力資源。同時，根據地理位置的分布，提供單線、多線等多種網絡接入能力，確保用戶就近接入，滿足業務超低時延的算力調度和網絡能力的需求。
基于不同邊緣層，我們還構建了新一代邊緣計算云平臺。邊緣計算云平臺整體采用一橫 N 縱的結構，一橫是指基于邊緣計算基礎設施打造的云原生邊緣平臺，N 縱指具象化的服務能力，包括邊緣計算節點、邊緣容器、邊緣函數等邊緣計算資源服務，網絡、安全、存儲等邊緣組件，為業務提供不同的場景化能力，如VPC、LB和防火墻，包括云盤、塊存儲等，如邊緣渲染和邊緣智能等邊緣云應用服務，滿足業務多種形態訴求。
目前在計算服務資源上我們首推邊緣計算節點服務，邊緣計算節點是在邊緣基礎設施上基于邊緣云原生操作系統打造的邊緣計算節點服務，提供更低時延、更高性能、穩定可靠的計算資源，實現業務應用更靠近用戶的部署和服務，支持多種CPU、GPU等實例規格，滿足視頻直播、實時音視頻、云游戲、AR/VR等不同場景需求，結合不同的組件能力，提供高效的網絡接入和安全防護保障。
以下將詳細介紹火山引擎邊緣計算的幾個優勢特性。
首先，資源方面，火山引擎邊緣計算實現了全域節點覆蓋。通過專業團隊精選全國500+優質CPU/GPU節點，覆蓋全國七大區，各省市大、小運營商，保障節點質量。同時在資源儲備上有100T+全網資源儲備，提供充足帶寬資源，極大降低中心壓力，另外邊緣計算支持1-40ms網絡接入與算力服務，助力業務全局一致性體驗，保障用戶就近接入。同時邊緣單實例網絡PPS 800w+的超高性能保障網絡高效分發和高可用。
其次，高性能邊緣實例。高性能邊緣實例是一種基于VLAN安全隔離和SR-IOV技術的虛擬基礎計算資源，能幫助提升虛擬機性能，甚至接近裸金屬。高性能邊緣實例使用VLAN虛擬局域網進行租戶間隔離，能避免ARP欺騙、廣播風暴等安全風險，并且通過VF直通、定制 Kernel /KVM/ GuestOS 能有效幫助業務降低虛擬化損耗，將損耗控制在5%以內，能有效支持自建直播、RTC等場景對高網絡轉發能力的需求。
第三，在網絡方案上，邊緣計算采用高性能邊緣網絡EVS 架構。基于高性能EVS實現的虛擬化網絡，能夠提供標準化的 VPC 網絡，包括租戶網絡隔離、安全組、彈性公網 IP、精準限速等能力。目前，高性能邊緣網絡在數據面單核心轉發能力 1.5Mpps，單虛擬機支持 800w pps。
第四，調度策略。業務在引入邊緣計算后，可以通過邊緣計算實現更多節點的本地服務部署，為更好的滿足業務需求，需要更加精準的調度，通過就近接入同城、同運營商邊緣節點的調度策略，讓用戶能接入到最近、最適合的本地服務。
整個調度過程是在創建虛機的請求創建后，調度API將請求下發到調度隊列，啟動多集群調度器，然后將下發負載發送到云邊通道，由云邊通道將調度結果下發到集群。集群在收到調度結果后準備資源，落地整體的調度策略，最終實現實時、智能調度。
首先，在網絡直播場景，在主播直播推流時，邊緣計算可以支持就近推流，實現直播流的分發和就近訪問，確保直播低時延，同時降低中心帶寬壓力。另外，邊緣節點支持高并發，實現實時彈幕的邊緣分發，靠近觀眾側的邊緣計算節點可以高效拉流，提升主播、觀眾雙向的直播體驗。
基于高質量的畫面訴求，低時延的轉碼也是直播場景的關鍵因素，豐富和高性能邊緣算力能夠滿足直播中的多種算力資源需求。VF直通可以減少虛擬化對網卡轉發能力的損耗，IPv4/ IPv6 雙棧、負載均衡、鏡像預熱等能滿足直播業務所需的主要功能和快速全域部署的能力，為用戶提供高清的直播互動和流暢的觀看體驗。
其次，在互動直播場景中。隨著視頻會議、在線教育等場景的普及，其對端到端之間互動需求越來越高。實時音視頻可以借助邊緣節點提供就近接入，保證節點間低時延互聯互通，提供高速穩定的優質通信鏈路。
邊緣算力的彈性擴容能力能保障當業務量增長時，視頻會議中的長會話的通信質量。邊緣計算GPU實例可以滿足實時音視頻中的渲染需求，高性能負載均衡可以支持實時音視頻在邊緣節點內東西向轉發。另外多線節點和IPv4/ IPv6 雙棧等也為實時音視頻提供完整的能力保障，滿足多人連麥、多人視頻會議的低時延場景。
第三，異構算力實時渲染。實時渲染廣泛的應用于直播特效、虛擬穿戴、數字人、人臉特效等業務領域，業務模型是基于物理世界人們的動作、表情、姿態疊加或轉化成虛擬形象。通過視頻終端采集和動作設備捕捉等，在保證交互實時性的同時，采用 RTC 傳輸至最近的邊緣計算節點。
結合邊緣算力實時渲染，將渲染后的視頻圖像分發到用戶終端上顯示。在實時渲染場景中，邊緣計算提供了高性能、低時延、標準化的分布式計算服務，基于最靠近用戶的地理位置實現實時渲染引擎的高效反饋，保障用戶高質量的實時觀看與交互體驗。
經過長期的實踐打磨，火山引擎邊緣計算沉淀了以下幾項核心優勢：
首先，節點豐富：基于覆蓋全國各省市和運營商的邊緣節點，提供更低時延、更高性能、穩定可靠的計算資源，實現業務應用更靠近用戶側的部署和服務；同時，邊緣計算節點還具備超大規模分布式算力單元，能夠提供單線、多線、等多種網絡形態，滿足不同場景的業務訴求。
其次，功能完備：支持高性能網絡 EVS 實現如 VPC 私有網絡、彈性公網IP、高性能負載均衡、防火墻、IPv4/IPv6 雙棧等多種特性，提供開關自定義限速、高性能邊緣實例等滿足業務的按需、彈性使用體驗。另外，邊緣計算節點的一鍵開通、鏡像預熱、自定義云報警、一鍵分發等特性功能，有助于幫助業務減少部署和運維成本。
第三，極致性能：在硬件上，邊緣計算節點優選新一代至強系列鉑金處理器，100G/25G智能網卡，提供高效計算和網絡轉化能力；同時采用 SPDK 技術優化磁盤IO，并提供NVMe SSD 高效云盤和本地盤；邊緣計算團隊自研的高性能網絡套件，目前也已實現邊緣單實例 PPS 超 800W 的優異性能。
最后，優質服務：在服務上，火山引擎邊緣計算支撐了2021央視春晚抖音紅包/818抖音新潮好物節等流量洪峰場景，沉淀了大型流量業務保障體系。經過這類大規模、海量業務的流量考驗，形成了完善的監控、運維和服務體系，為業務保駕護航。
在行業場景方面，火山引擎依托全域覆蓋的邊緣計算資源和高效連接的協同網絡及海量算力資源，形成了豐富的行業應用場景，并在泛互聯網、汽車、媒體、游戲、金融行業沉淀了大量的案例和場景實踐。同時隨著邊緣計算產品能力與創新發展積淀，火山引擎邊緣云也獲得了業界的廣泛認可。
我們先后獲得了中國信通院 EC Ready 1.0證書，以及來自信通院、亞太CDN聯盟、邊緣計算社區4大獎項榮譽，入選邊緣計算社區“中國邊緣計算20強”以及中國首個邊緣計算產業圖譜，并成為信通院可信邊緣計算推進計劃的首批成員單位。
除了上述來自業界的獎項外，還參與了邊緣云標準、邊緣計算+白皮書、電力行業、實時云渲染等多個標準及白皮書項目，推動行業發展。
未來，我們希望在更廣泛的行業和領域探索更多的場景，包括不限于視頻直播、影視特效、游戲娛樂、智慧交通、工業仿真、智慧城市、智慧稅務、金融證券等，我們誠邀大家一起，共創邊緣新生態。
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