构建300频道视频编码服务器

NETINT、Supermicro和Ampere携手打造高性能、低成本直播视频服务器

概述

高清直播视频的需求激增，给运营成本和用户体验带来了巨大压力。传统的x86处理器难以应对现代流媒体所需的密集型视频处理任务。NETINT、Supermicro和Ampere Computing合作，重新设计了视频转码服务器，实现了更高性能、更低成本和更高效率。

解决方案

NETINT将他们的Quadra VPU与Ampere的Altra Max处理器相结合，创建了一个更小、更快、更经济高效的服务器。这种新的服务器架构支持高级视频处理功能，包括AI推理任务和使用OpenAI的Whisper进行自动字幕生成。

关键特性

• 高性能：能够同时转码多个视频流（例如，95个1080i30流，195个720i30流）。
• 高性价比：与传统的基于x86的解决方案相比，运营成本降低了80%。
• 高级处理：支持隔行扫描转换、软件解码和AI推理任务。
• 灵活控制：通过FFmpeg、GStreamer、SDK或NETINT的Bitstreams Edge应用程序接口进行管理。

技术创新

• 定制ASIC：NETINT专有的ASIC，用于高质量、低成本的视频处理。
• Ampere Altra Max处理器：提供前所未有的效率和性能，针对密集型计算环境进行了优化。
• 优化软件：利用最新的FFmpeg版本和Arm64 NEON SIMD指令，显著提高了性能。

成果

这项合作成果是一款突破性的直播视频服务器，具有以下优势：

• 与x86上的软件相比，吞吐量提高了20倍。
• 运营成本大幅降低。
• 扩展系统功能，支持NETINT VPU原生不支持的视频格式。
• 通过自动字幕生成实现实时、准确的直播转录。

架构详解

NETINT VPU负责密集型视频编码和转码处理，强大的主机CPU则可以执行VPU在硬件上不支持的其他功能，例如隔行扫描转换和软件解码，以及AI推理任务。NETINT最近宣布了业界首个使用OpenAI Whisper的自动字幕功能，该功能针对Ampere Altra Max处理器进行了优化，能够实现直播的实时、准确转录。该服务器以x86处理器无法实现的高密度、高性能和高性价比的方式执行视频隔行扫描转换和转码。

视频工程师可以通过FFmpeg、GStreamer、SDK或NETINT的Bitstreams Edge应用程序接口控制服务器，方便部署和替换现有的转码资源或在新项目中使用。

该案例研究讨论了NETINT、Supermicro和Ampere工程师如何优化系统，以提供重新设计的视频服务器。这款服务器在一个Supermicro MegaDC SuperServer ARS-110M-NR 1U服务器中，可以同时转码95个1080i30流、195个720i30流、365个576i30流，或组合100个576i、100个720i、10个1080i、40个1080p30、40个720p30和10个576p流。该服务器通过Ampere Altra Max处理器解码96个输入的1080i30 H.264或H.265流，以及320个输入的1080i MPEG-2流，扩展了系统功能。

“Ampere Altra Max处理器和NETINT VPU的结合，使得Supermicro 1U服务器展现出全新的价值。”

——Alex Liu，NETINT联合创始人

NETINT的选择

为了应对客户对CPU处理能力有限和功耗成本飙升的担忧，NETINT开发了定制ASIC，其目标是实现最高质量、最低成本的视频处理和编码。NETINT通过将NETINT Quadra VPU与Ampere的Altra Max处理器相结合，重新设计了直播视频转码服务器，创建了一个更小、更快的服务器，运营成本降低了80%，吞吐量提高了20倍。

性能挑战与优化

最初的结果虽然令人鼓舞，但未能达到NETINT设定的目标。通过对硬件和软件的优化，团队最终实现了目标，并且Ampere Altra Max处理器的CPU利用率仅为50-60%，为未来的功能留有余地。 文中详细描述了利用mpstat、BCC softirq工具和perf工具进行性能分析和优化的过程，最终解决了性能瓶颈问题。

结果与结论

NETINT、Supermicro和Ampere合作推出的NETINT 300通道直播视频服务器Ampere版，在一个Supermicro 1U服务器机箱中实现了前所未有的性能和效率。 该服务器也支持AI推理处理，例如NETINT在2024年NAB展会上展示的业界首个使用OpenAI Whisper的自动字幕功能。

(图片说明：FFmpeg Arm64 隔行扫描转换优化，从FFmpeg 5.0升级到6.0后，在Ampere Altra Max处理器上的性能提升高达2.9倍。)

文章最后介绍了NETINT、Supermicro和Ampere公司，并提供了更多信息的获取途径。

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