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這可能是冬奧會藏得最深的黑科技了

大家好,我們又來蹭冬奧會熱度了(手動狗頭)。

畢竟啊,這屆冬奧不僅賽事精彩,背後頻頻曝出的黑科技也讓人應接不暇填滿了選題小黑闆。

從開幕式上的“步步生雪花”,到賽程中全網感謝的“獵豹”、“飛貓”, 再到各個直播間裡手語解說、帶貨冰墩墩的數字人們……整得這都不單單是體育迷們的盛宴,也給科技愛好者們喂了個飽。

這可能是冬奧會藏得最深的黑科技了

甚至,上述這些還隻是你“看得到”的。深挖起來,在這屆冬奧會背後,科技帶來的變化真是已經深入到冰雪賽事的每一根毛細血管裡,無處不在。

怎麼說?

不知你是否注意到了速滑比賽中這種名為“子彈時間”的特效。

靠着120台相機拍攝的素材 + 後期人員持續月餘的爆肝,《黑客帝國》裡的尼奧才擁有了這酷炫的幾秒鐘。

但現在在冬奧賽場上,1分鐘之内,這樣的特效就能自動合成,伴随比賽直播即時呈現到觀衆眼前。

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之是以能做到如此之快, 跟本屆冬奧會的一大變化直接相關,那就是冬奧會核心系統的首次全面上雲。

背靠雲計算,不僅幾十個拍攝視角形成的幾十路4K高清信号内容能在分鐘級内被傳輸、處理,對于轉播賽事的電視台來說,甚至完全不用派人到現場,在雲上就能獲得4K/8K的賽事畫面,并完成剪輯和轉播。

資料顯示,采用了雲轉播方式的北京冬奧會,現場廣播人員較之平昌冬奧會減少了約32%。

還不止如此。

實際上,從更底層的視角來看,全面上雲就像是給奧運這台汽車換上了一個新的發動機:

雲上冬奧正在革新這樣一場全球盛會的IT架構、傳播方式,甚至“化不可能為可能”……

巴赫:雲技術為奧運留下新标準

不妨先把時間拉回到2004年。

彼時,雅典奧運會正吸引着全世界的目光。

作為那屆奧運會技術籌備的親曆者,阿裡雲奧運項目負責人張大志介紹,在賽事舉辦之前,相關的技術準備其實已經持續4-5年之久。

其中大部分的時間,都消耗在傳統資料中心的建設上:

對于組委會來說,即使有合作夥伴或供應商的幫助,從裝置上架到此後的運維管理,都仍需親自下場關注。

如此,在技術管理這一賽事的基礎保障工作上,組委會就需要花費大量的時間精力,産生的裝置成本、人力成本也十分巨大。

而更大的問題或許還在賽後:十幾天的賽事結束之後,這個臨時搭建起的資料中心就無用武之地,拆除之後難免造成大量資源浪費。

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也就是在這個時間點上,雲的概念開始在技術界興起。

2004年,谷歌發表了有關分布式檔案系統、并行計算和分布式資料庫的3篇文章,為計算體系從集中型向分布式演進提供了基礎。

同期,由于網際網路的發展,全球骨幹網絡基礎設施取得突破進展。

2008年,阿裡巴巴确立雲計算戰略。次年,阿裡雲正式成立,研發的雲作業系統被命名為“飛天”。

“飛天”研發之路頗為坎坷,工程師們一度扛着“人肉計算”的罵名在一片質疑聲中艱難前行。直到2013年,阿裡雲成為世界上第一個對外提供5000台伺服器計算能力的公司,“飛天”的研發才取得實質性進展。

飛天就像一個巨大的網絡,将全球不同地域資料中心内的數百萬台伺服器連成一台超級計算機,企業或個人無論身在何處,隻要聯網就能擷取到無限算力。

這無形中為每四年換一個主辦城市的奧運會,提供了一種非常合适的基礎設施。2016年,雲計算終于走進國際奧委會的視野,這時雲技術已經相當成熟,并且在存儲、網絡、視訊等技術上取代傳統IT成為新型基礎設施。

當時,阿裡雲支撐下的雙11,流量已經達到了每秒17.5萬筆交易訂單和每秒12萬筆支付的級别。

平穩度過如此級别流量洪峰的能力,成功吸引了國際奧委會的注意。

2017年,在阿裡雲工程師現場展示了10分鐘搭建一個基于雲的廣播級直播環境能力後,國際奧委會最終決定與其達成合作。阿裡雲就此成為國際奧委會全球唯一雲服務合作夥伴。

這也就意味着,從零開始搭建一個全新的資料中心不再是舉辦奧運的必選項。

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如此,在上雲之後,奧運會的IT構模組化式就完全被颠覆了:

組委會不必再考慮裝置采購、運維管理等問題,隻需按照上線系統的需求,利用現有的阿裡雲雲計算能力即可。

張大志透露,在上線一個新系統時,阿裡雲可以在分鐘級搭建好其所需的雲環境。

而随着奧運賽事的展開,當奧運會系統對計算能力、存儲資源的需求有所攀升時,基于雲服務可以實作快速擴容——

這在傳統的IT基礎設施建設中是非常困難的,增加伺服器到部署、測試、上線,背後往往意味着一兩個月的時間周期。

這無疑大大降低了奧運會在IT基礎設施建設上所需投入的成本。

而過去“拆了建建了拆”所造成的浪費,也得到了有效解決。所有服務于奧運會的計算資源、産品,在比賽結束後都能夠被釋放出來,繼續服務于其他對雲計算有需求的客戶。

同時,雲上奧運也更符合“綠色奧運”的新趨勢。北京冬奧會資料中心采用了自然風冷、浸沒式液冷、智能調溫等技術,實作了0機械制冷,能耗降低70%以上。其能耗比PUE最低可達1.09。

注:PUE=資料中心總能耗/IT裝置能耗,越接近1表明能效水準越好。

事實上,這樣的全新IT建構邏輯,在2021年舉辦的東京奧運會上已牛刀小試:東京奧運會首次采用了雲轉播的形式。

2022年,北京冬奧會核心系統正式全面上雲。

國際奧委會主席巴赫就表示:

雲計算為奧運留下了全新的技術标準。

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冬奧上雲,為什麼是現在?

梳理完了這條雲計算與奧運交彙之路,奧運會在2022這個時間節點全面擁抱雲計算的原因也就變得更加清晰。

主要可以劃分為兩個方面。

一方面來自奧運會自身。奧運會始終都是高精尖科技争相亮相的一扇視窗。而且這些技術登場并非隻是想“大秀肌肉”,更大程度上是奧運會的迫切需求。

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作為人類探索體能極限的運動盛會,奧運賽場上的細微之差往往意義非凡。如何更加準确地判定這些細節,并将其呈現在全球觀衆面前,是奧運會一以貫之追求的目标。

另一方面,奧運會也是高精尖科技最好的試煉場之一。

奧運會賽事的承辦一直以高水準、高要求著稱。這背後不僅是對于比賽本身各方面的嚴格把控,還包括賽事現場轉播、奧運村運維、人員組織管理等方面的周密統籌,力求将失誤、故障發生的可能性降至最低。

是以,能夠在奧運會上亮相的技術,其自身發展往往已初具規模,并已具備承擔重大情況的能力。

基于這兩方面因素的推動,冬奧全面上雲,也就成為了水到渠成之事。

先來看技術的成熟度。

自研核心雲網絡技術

今年,由奧林匹克廣播服務公司OBS與阿裡雲合作開發的奧林匹克轉播雲 OBS Cloud,已經全量承擔起奧運賽事轉播的工作,讓奧運轉播不再僅僅依賴衛星傳輸。

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在雲上,直播信号無需再經過轉播車、現場編輯設施、信号發射裝置,而是直接通過雲上部署的全球網絡,傳送至世界各地。

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這個支撐雲上轉播的網絡技術被中國程式員命名為“洛神”,取義洛河之神。在古代,河運是非常重要、非常快速的交通手段,河網非常重要,就好比今天的網絡一樣。

“洛神”是飛天的網絡子系統,一方面通過網絡虛拟化,對使用者提供網絡産品和服務。另一方面,作為底層技術系統,支撐了阿裡雲幾乎所有産品,包括計算、存儲、資料庫等。

其核心能力可以分為三個方面:超大規模、超高性能和超強彈性。

超大規模:意味着雲上轉播的“管子夠多”,阿裡雲網絡擁有每個地域百萬VPC、每VPC 30萬執行個體的超大規模能力。

超高性能:保證了“管子夠粗”,采用自研神龍MOC卡,并對VPC的基礎元件進行軟硬一體設計優化,大幅降低延遲。

超強彈性:通過NFV平台實作了複雜業務網元超高的靈活性和彈性。

彈性是雲計算最核心的優勢之一,可以根據實際需求來靈活擴充、縮小網路的計算能力。每年雙11活動時突然暴增的通路量,就是通過這一技術來解決的。

這主要是通過基于計算節點的網絡功能建構技術,來實作網絡的超強彈性。

在冬奧會中,類似的情況也時有發生,比如觀看開幕式時。

當大量觀衆湧進網絡時,這和日常網絡的峰谷通路是完全不同的情況,此時便需要快速調整帶寬來承載海量的使用者通路。

但是這個帶寬在平時可能并不會被調用,在峰值過後它也會被快速歸還到公共計算池中,避免高峰期過後的閑置浪費。

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此外,還有一套名為網絡智能服務的營運系統,它主要來保障雲網絡的服務是穩定、可靠的。

這是一個基于實時計算和離線計算的大資料分析體系,在規劃網絡時,可以提供參考資料,幫助工程師更高效地搭建網絡;在運作中,它可以分析出整張網絡中有哪些地方容易出現異常,并分析其中的原因。

比如說當網絡出現抖動時,這個體系能夠分析出現抖動的原因、帶來的後果、如何解決等問題。

用巴赫和逍遙子的雲見面來舉例,阿裡雲網絡不僅會提供一個大規模、高彈性的底層網絡,還會用一條線路來進行備份,并且還會有一套監控系統來實時監測網絡中可能出現的故障。

一旦檢測到原線路存在故障,系統就能自動化切換到備用線路,以此來保障雲上通話不會中斷。

目前,阿裡雲網絡系統已經能将網絡切換、恢複的時間控制在秒級左右,可以讓使用者在觀看時幾乎感受不到卡頓。

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智能存算分離的雲存儲

雲上轉播不僅是傳輸環節,還包括了編輯、制作、儲存等功能,這就需要雲存儲的支援。

比如“奧運轉播雲”上提供的實時編輯平台,讓從業人員不僅可以在雲端通路本屆冬奧會的全部視訊,還能進行雲上裁切和編輯。

這就涉及到資料的“冷熱存儲”。

需要實時編輯的内容,會存放在“熱存儲區”,讀取時延低、帶寬大,支援TB級别的高速緩存加速讀寫、降低延遲,能夠支援幾十路4K碼率的編輯工作。

編輯工作結束後,視訊将和奧運的曆史影像一起,逐漸向更節能的溫存儲區、冷存儲區流動。

比如,今年奧委會啟動了“百年奧運”計劃,将本屆冬奧會及過去所有奧運會的資料影像,全部遷移存儲至雲上長期儲存。

對于曆史影像,阿裡雲使用了一種智能分層的方法來對檔案自動分類,它可以按照資料被通路頻率來将存儲對象分為4個層次。

分别是标準類型、低頻類型、歸檔類型和冷歸檔類型。

舉個例子,熱門選手、比賽的視訊資料,将會自動被放置在标準類型存儲,友善随時通路。長時間不會被通路的資料,則會被放在最低檔的冷歸檔類型中。

值得一提的是,對于冷歸檔類型的資料,存儲中的大部分成本來自于電力成本。

是以,阿裡雲自主設計了疊瓦式高密度磁盤機櫃,配合智能上下電算法,可以讓存儲的性能和能耗更平衡,進一步降低成本。

也就是将資料存儲到實體硬碟上,當一個硬碟存滿後會下電;隻有當需要讀取相應資料時,系統才會重新激活所在硬碟。

目前,這一套存儲技術的可靠性、可用性均已在上萬TB量級、每天億萬次請求的實際業務中被反複驗證。

此外,存儲資料還要考慮資料安全方面的問題。

阿裡雲網絡可以提供5種密鑰管理模式,托管到雲上和線下都支援。并且還支援另外的保護措施WORM(write once read many),支援寫一次讀多次,确儲存儲資料在被通路時不會被篡改。

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而在技術的成熟之外,冬奧上雲還與雲計算規模的發展不無關系。

2020年,國内雲計算整體市場規模達到了1781億元,增速超過33%。其中公有雲市場規模達到990.6億元,同比增長43.7%;私有雲市場規模為791.2億元,同比增長22.6%。

據IDC《中國公有雲服務市場(2021年第三季度)跟蹤報告》顯示,去年第三季度大陸公有雲服務整體市場規模已經達到了457.61億元。

市場繁榮發展的另一面,還有國家層面的大力支援。

作為數字基建中的重要部分,“雲計算”一詞近年出現在國家政策中的次數越來越多。

在2020年出台的《“十四五”規劃和2035年遠景目标綱要》中,便提到“将雲計算作為強化國家戰略科技力量前沿行業,是國家重點發展的戰略性新興産業之一”。

去年出台的《新型資料中心發展三年行動計劃(2021-2023年)》中,還要求加速傳統資料中心與網絡、雲計算融合發展。

由此不難看出,此次冬奧上雲并非是科技與奧運“巧合”下的碰撞,而是集合了天時地利人和多方面因素下産生的一種“必然”。

奧運基建邁入數字時代

經曆了十餘年的商用發展,雲計算終于在今天走到了奧運會賽場之中。

而這樣的技術變革,或許正像通信技術由3G發展到4G、5G,有了那麼一絲潤物細無聲的味道。

站在一名普通觀衆的視角,雲上奧運無疑帶來了更為新奇、豐富的觀賽體驗。

基于雲計算實作的AI、大資料應用,讓子彈時間特效、多機位觀賽、運動員曆史比賽追蹤等功能都呈現在了人們手中一塊塊小螢幕上,也讓傳統的單方面“接受型”觀賽開始悄然發生變化。

而從賽事承辦方角度出發,用數字基建來改變傳統IT基礎設施,不僅更加節省人力、時間、建造成本,讓承辦方更加關注賽事本身。

同時還為之後大型賽事的轉播模式打開了一扇新的視窗——或許到了下一屆奧運會,雲轉播便已經成為主流,就像如今線上購物一樣稀疏平常地出現在大衆的生活裡。

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更進一步來說,2008年北京夏季奧運會給這座城市留下的,是線下場館、健身器械和運動精神的豐富。

時隔14年後,當奧運火炬再次來到同一座城市時,與之相伴的則是一場在虛拟世界裡蓬勃發展的數字基建。

更加長遠的影響,或許則會像2008年夏天那場盛會的遺産一樣,在未來數字世界的持續發展中逐漸顯現。