صفر تا ۱۰۰: ساخت سرور انکود ویدئو ۳۰۰ کاناله

چگونه یک سرور قدرتمند برای پردازش همزمان ۳۰۰ کانال ویدیویی بسازیم؟

کشف کنید که چگونه شرکت‌های NETINT، Supermicro و Ampere با همکاری یکدیگر، یک سرور ویدیویی پیشگامانه برای استریم زنده ۳۰۰ کانال را ساختند.

در دنیای امروز که محتوای ویدیویی پادشاهی می‌کند، تقاضا برای استریم زنده با کیفیت بالا به شکل انفجاری افزایش یافته است. از پخش مسابقات ورزشی و رویدادهای زنده گرفته تا ویدیو کنفرانس‌ها و پلتفرم‌های آموزشی آنلاین، نیاز به پردازش همزمان صدها کانال ویدیویی به یک چالش بزرگ برای دیتاسنترها تبدیل شده است. اینجاست که یک همکاری استراتژیک بین سه غول فناوری، راه‌حلی نوین و کارآمد را به ارمغان آورده است.

چالش: پردازش ویدیو در مقیاس بزرگ

انکودینگ (فشرده‌سازی) ویدیو یکی از سنگین‌ترین وظایف محاسباتی در دنیای دیجیتال است. انجام این فرآیند برای یک کانال به اندازه کافی سخت است، حال تصور کنید که بخواهید ۳۰۰ کانال 1080p را به صورت همزمان و زنده پردازش کنید. سرورهای سنتی که تنها به پردازنده‌های مرکزی (CPU) متکی هستند، در مواجهه با چنین حجمی از کار به سرعت به زانو در می‌آیند.

مشکلات اصلی این رویکرد عبارتند از:

• مصرف انرژی بسیار بالا: استفاده حداکثری از CPU برای انکودینگ، هزینه برق سرسام‌آوری را به همراه دارد.
• تولید حرارت زیاد: پردازنده‌هایی که زیر بار سنگین کار می‌کنند، گرمای زیادی تولید کرده و نیازمند سیستم‌های خنک‌کننده گران‌قیمت و پیچیده هستند.
• محدودیت فضا: برای رسیدن به توان پردازشی مورد نیاز، به تعداد زیادی سرور مبتنی بر CPU نیاز است که فضای زیادی را در رک‌های دیتاسنتر اشغال می‌کند.
• هزینه کل مالکیت (TCO) بالا: ترکیب هزینه‌های خرید سخت‌افزار، برق، خنک‌کننده و نگهداری، راه‌حل‌های سنتی را بسیار پرهزینه می‌کند.

معماری راه‌حل: ترکیبی از قدرت و بهره‌وری

راه‌حل ارائه شده توسط این سه شرکت، یک تغییر پارادایم از پردازش صرفاً مبتنی بر CPU به سمت یک معماری ترکیبی و شتاب‌داده‌شده با سخت‌افزار است. در قلب این سیستم، پردازنده Ampere Altra قرار دارد که بر پایه معماری ARM ساخته شده و به دلیل تعداد هسته‌های بالا و بهره‌وری انرژی فوق‌العاده‌اش شناخته می‌شود.

این پردازنده قدرتمند، وظیفه مدیریت سیستم‌عامل و توزیع جریان‌های ویدیویی را بر عهده دارد. اما جادوی اصلی در جای دیگری اتفاق می‌افتد: وظیفه سنگین انکودینگ ویدیو به ماژول‌های تخصصی NETINT Codensity واگذار می‌شود. این ماژول‌ها که نوعی شتاب‌دهنده سخت‌افزاری (ASIC) هستند، به طور ویژه برای فشرده‌سازی ویدیو طراحی شده‌اند و این کار را با سرعت بسیار بالا و مصرف انرژی ناچیز انجام می‌دهند.

تمام این قطعات در یک شاسی سرور ۲U از شرکت Supermicro جای گرفته‌اند. سوپرمایکرو به دلیل طراحی سرورهای متراکم و با کارایی بالا شهرت دارد و شاسی مورد استفاده در این پروژه، فضای کافی و خنک‌کنندگی لازم برای میزبانی از پردازنده Ampere و چندین کارت NETINT را فراهم می‌کند.

نتایج شگفت‌انگیز: عملکرد در دنیای واقعی

نتیجه این همکاری، ساخت یک سرور است که قادر است به راحتی ۳۰۰ کانال ویدیویی زنده با کیفیت 1080p و نرخ ۳۰ فریم بر ثانیه را به صورت همزمان انکود کند. این دستاورد در یک فضای فیزیکی بسیار کوچک (یک سرور ۲U) و با مصرف انرژی بسیار پایین‌تر از راه‌حل‌های مشابه مبتنی بر CPU به دست آمده است.

این بهره‌وری بالا به معنای کاهش چشمگیر هزینه کل مالکیت (TCO) برای ارائه‌دهندگان خدمات استریم است. آن‌ها می‌توانند با هزینه کمتر، خدمات با کیفیت‌تری را به کاربران بیشتری ارائه دهند و در عین حال، ردپای کربن دیتاسنتر خود را نیز کاهش دهند.

چرا این دستاورد مهم است؟ آینده استریم ویدیو

این معماری نوآورانه فقط برای پخش‌کنندگان بزرگ تلویزیونی کاربرد ندارد. پتانسیل آن حوزه‌های مختلفی را در بر می‌گیرد:

• بازی‌های ابری (Cloud Gaming): ارائه استریم بازی با تأخیر کم و کیفیت بالا به میلیون‌ها کاربر.
• واقعیت مجازی و افزوده (VR/AR): پردازش و استریم محتوای سه‌بعدی سنگین در لحظه.
• پلتفرم‌های نظارت تصویری: مدیریت و فشرده‌سازی صدها دوربین امنیتی به صورت همزمان.
• ارتباطات یکپارچه: بهبود کیفیت و ظرفیت سرویس‌های ویدیو کنفرانس در مقیاس بزرگ.

این رویکرد نشان‌دهنده یک گرایش مهم در صنعت است: حرکت به سمت استفاده از سخت‌افزارهای تخصصی برای وظایف خاص. با واگذاری کارهای سنگین مانند انکودینگ ویدیو به شتاب‌دهنده‌های کارآمد، پردازنده‌های اصلی (CPU) آزاد می‌شوند تا روی وظایف مدیریتی و عمومی‌تر تمرکز کنند.

نتیجه‌گیری: یک جهش بزرگ در پردازش ویدیو

همکاری بین Ampere، Supermicro و NETINT یک استاندارد جدید در زمینه انکودینگ ویدیویی با تراکم بالا و مصرف انرژی بهینه ایجاد کرده است. این سرور ۳۰۰ کاناله نشان می‌دهد که چگونه با ترکیب هوشمندانه فناوری‌های مختلف، می‌توان بر بزرگ‌ترین چالش‌های عصر دیجیتال غلبه کرد. این راه‌حل نه تنها مشکلات امروزی صنعت استریم را حل می‌کند، بلکه راه را برای نوآوری‌های آینده در دنیای ویدیو هموار می‌سازد.