Тестирование производительности транскодирования Wowza Streaming Engine и серверной платформы Supermicro MicroBlade

2016-04-03 13:36:00

Компания PWI провела тестирование новой серверной платформы Supermicro MicroBlade для определения возможности ее использования совместно с программным обеспечением Wowza Streaming Engine в качестве сервера транскодирования.

При необходимости транскодирования большого количества потоковых видео- и аудиоданных OTT-оператор сталкивается не только с проблемой выбора производительной аппаратной платформы, но и с задачей компактного размещения как можно большего количества кодирующего и коммутационного оборудования в стойке, необходимостью обеспечить быструю заменяемость любого транскодирующего сервера с минимальными затратами на его отключение и подключение.

При использовании обычной серверной платформы (даже если это 1RU – Rack Unit) возникают проблемы следующего характера:

• любой 1RU корпус представляет собой неравномерно заполненный системный блок. Это связано с тем, что он изначально проектировался как универсальное средство, позволяющее установить дополнительные платы расширения. Это обычно занимает значительную часть стоечного пространства, для транскодирования же важна только вычислительная мощность CPU/GPU, а другие подсистемы используются мало;
• в случае выхода сервера из строя необходимо извлечь его из стойки, произведя обесточивание и отключение всех проводов/кабелей. После ремонта сервер снова нужно подключить, а это не всегда удобно и всегда долго. Для транскодирования в ЦОД оператора необходимо обеспечить максимально быстрые и удобные условия замены.

Эти две основные проблемы легко решаются с помощью Blade-решений, представляющих собой объединенный корпус, включающий в себя систему резервного электропитания, сетевые подключения и систему централизованного управления и контроля. В этот корпус устанавливаются блейд-серверы, компактные системные блоки с минимальным набором аппаратных компонентов. Для выполнения задачи транскодирования IP-потока требуется наличие только основных компонентов серверной системы.

• Серия шасси Supermicro MicroBlade в зависимости от конфигурации позволяет установить от 14 (серия Supermicro MBE-314E 3RU) до 28(серия Supermicro MBE-628E 6RU) блейд-серверов в одно шасси, а серверы блейд-серверы Supermicro MBI-6118D позволяют использовать технологию Intel Quick Sync, для которой дискретный графический адаптер не требуется (вся обработка выполняется внутри CPU, что значительно повышает плотность вычислений).

Обычно ОТТ оператор транслирует в сеть порядка 100–200 каналов. Для того чтобы понять, какие вычислительные мощности позволят решить данную задачу и какое место они займут в стойке, необходимо было провести тестирование одного лезвия, что однозначно позволит определить требуемую общую мощность, количество лезвий и шасси.

Для проведения тестов использовалась платформа Supermicro MicroBlade:

• блейд-сервер: Supermicro MBI-6118D-T4H;
• процессор: Intel® Xeon® Processor E3-1285 v4 (3.5ГГц, 4 cores/8 threads);
• память: 32 ГБ;
• операционная система: CentOS 7.1;
• Java: Java 8 (64-bit);
• графический процессор: Intel IrisPro 6300;
• программное обеспечение транскодирования – Wowza Streaming Engine.

Методика тестирования заключается в следующем: на вход транскодера направляется видеопоток, кодированный H.264/AAC с двумя разрешениями: 1280х720 и 1920х1080, c целью преобразования в несколько потоков с меньшим разрешением и битрейтом кодирования (transrate), используемых для организации мультибитрейтного вещания (ABR). При постепенном увеличении количества входных потоков производятся замеры уровня утилизации CPU, отслеживается появление ошибок транскодирования (skipped frames, not aligned) в логах Wowza Streaming Engine и одновременно проводится визуальный просмотр видеопотока. При появлении ошибок и визуальной деградации качества видео необходимо остановить тестирование и полученное на предыдущем шаге значение количества входных потоков считать предельно допустимым.

Таблица 1. Тестирование 1280x720 H.264/AAC 4mbps

Потоки на входе	Потоки на выходе	CPU encoding/decoding	QuickSync encoding/decoding
1 потоков	1 потоков 720p 1 потоков 360p 1 потоков 240p 1 потоков 160p	5%	3%
2 потоков	2 потоков 720p 2 потоков 360p 2 потоков 240p 2 потоков 160p	13%	5%
3 потоков	3 потоков 720p 3 потоков 360p 3 потоков 240p 3 потоков 160p	20%	6%
4 потоков	4 потоков 720p 4 потоков 360p 4 потоков 240p 4 потоков 160p	35%	12%
5 потоков	5 потоков 720p 5 потоков 360p 5 потоков 240p 5 потоков 160p	35%	12%
6 потоков	6 потоков 720p 6 потоков 360p 6 потоков 240p 6 потоков 160p	52%	15%
7 потоков	7 потоков 720p 7 потоков 360p 7 потоков 240p 7 потоков 160p	64%	20%
8 потоков	8 потоков 720p 8 потоков 360p 8 потоков 240p 8 потоков 160p		25%
9 потоков	9 потоков 720p 9 потоков 360p 9 потоков 240p 9 потоков 160p		33%
10 потоков	10 потоков 720p 10 потоков 360p 10 потоков 240p 10 потоков 160p		43%
11 потоков	11 потоков 720p 11 потоков 360p 11 потоков 240p 11 потоков 160p		50%
12 потоков	12 потоков 720p 12 потоков 360p 12 потоков 240p 12 потоков 160p		65%

Таблица 2. Тестирование 1920x1080 H.264/AAC 8mbps

Потоки на входе	Потоки на выходе	CPU encoding/decoding	QuickSync encoding/decoding
1 потоков	1 потоков 720p 1 потоков 360p 1 потоков 240p 1 потоков 160p	10%	15%
2 потоков	2 потоков 720p 2 потоков 360p 2 потоков 240p 2 потоков 160p	20%	10%
3 потоков	3 потоков 720p 3 потоков 360p 3 потоков 240p 3 потоков 160p	27%	18%
4 потоков	4 потоков 720p 4 потоков 360p 4 потоков 240p 4 потоков 160p	43%	28%
5 потоков	5 потоков 720p 5 потоков 360p 5 потоков 240p 5 потоков 160p	68%	39%
6 потоков	6 потоков 720p 6 потоков 360p 6 потоков 240p 6 потоков 160p		50%
7 потоков	7 потоков 720p 7 потоков 360p 7 потоков 240p 7 потоков 160p		69%
8 потоков	8 потоков 720p 8 потоков 360p 8 потоков 240p 8 потоков 160p		25%
9 потоков	9 потоков 720p 9 потоков 360p 9 потоков 240p 9 потоков 160p		33%
10 потоков	10 потоков 720p 10 потоков 360p 10 потоков 240p 10 потоков 160p		43%
11 потоков	11 потоков 720p 11 потоков 360p 11 потоков 240p 11 потоков 160p		50%
12 потоков	12 потоков 720p 12 потоков 360p 12 потоков 240p 12 потоков 160p		65%

Выводы:

При использовании QuickSync производительность транскодера и, следовательно, вычислительная мощность на единицу стоечной емкости (RU) будет зависеть в первую очередь от возможностей процессора .

Исходя из результатов теста, каждое блейд-сервер в состоянии производить обработку до 12 потоков 720p или 7 потоков 1080p.

Итого для шасси 3 RU получается:	Итого для шасси 6 RU получается:
12х14 = 168 потоков	12х28 = 336 потоков
7х14 = 98 потоков	7х28 = 196 потоков

Полученная плотность транскодируемых каналов на единицу RU отлично подходит для организации системы потокового вещания ОТТ-оператора и позволяет рекомендовать платформу Supermicro MicroBlade/MBI-6118D-T2H/ MBI-6118D-T4H в качестве аппаратного обеспечения системы транскодирования на базе Wowza Streaming Engine .