这可能是冬奥会藏得最深的黑科技了

大家好,我们又来蹭冬奥会热度了(手动狗头)。毕竟啊,这届冬奥不仅赛事精彩,背后频频曝出的黑科技也让人应接不暇填满了选题小黑板。从开幕式上的[步步生雪花],到赛程中全网感谢的[猎豹]、[飞猫], 再到各个直播间里手语解说、带货冰墩墩的数字人们……整得这都不单单是体育迷们的盛宴,也给科技爱好者们喂了个饱。甚至,上述这些还只是你[看得到]的。深挖起来,在这届冬奥会背后,科技带来的变化真是已经深入到冰雪赛事的每一根毛细血管里,无处不在。怎么说?不知你是否注意到了速滑比赛中这种名为[子弹时间]的特效。靠着120台相机拍摄的素材 + 后期人员持续月余的爆肝,>里的尼奥才拥有了这酷炫的几秒钟。但现在在冬奥赛场上,1分钟之内,这样的特效就能自动合成,伴随比赛直播即时呈现到观众眼前。之所以能做到如此之快, 跟本届冬奥会的一大变化直接相关,那就是冬奥会核心系统的首次全面上云。背靠云计算,不仅几十个拍摄视角形成的几十路4K高清信号内容能在分钟级内被传输、处理,对于转播赛事的电视台来说,甚至完全不用派人到现场,在云上就能获得4K/8K的赛事画面,并完成剪辑和转播。数据显示,采用了云转播方式的北京冬奥会,现场广播人员较之平昌冬奥会减少了约32%。还不止如此。实际上,从更底层的视角来看,全面上云就像是给奥运这台汽车换上了一个新的发动机:云上冬奥正在革新这样一场全球盛会的IT架构、传播方式,甚至[化不可能为可能]……不妨先把时间拉回到2004年。彼时,雅典奥运会正吸引着全世界的目光。作为那届奥运会技术筹备的亲历者,阿里云奥运项目负责人张大志介绍,在赛事举办之前,相关的技术准备其实已经持续4-5年之久。其中大部分的时间,都消耗在传统数据中心的建设上:对于组委会来说,即使有合作伙伴或供应商的帮助,从设备上架到此后的运维管理,都仍需亲自下场关注。如此,在技术管理这一赛事的基础保障工作上,组委会就需要花费大量的时间精力,产生的设备成本、人力成本也十分巨大。而更大的问题或许还在赛后:十几天的赛事结束之后,这个临时搭建起的数据中心就无用武之地,拆除之后难免造成大量资源浪费。也就是在这个时间点上,云的概念开始在技术界兴起。2004年,谷歌发表了有关分布式文件系统、并行计算和分布式数据库的3篇文章,为计算体系从集中型向分布式演进提供了基础。同期,由于互联网的发展,全球骨干网络基础设施取得突破进展。2008年,阿里巴巴确立云计算战略。次年,阿里云正式成立,研发的云操作系统被命名为[飞天]。[飞天]研发之路颇为坎坷,工程师们一度扛着[人肉计算]的骂名在一片质疑声中艰难前行。直到2013年,阿里云成为世界上第一个对外提供5000台服务器计算能力的公司,[飞天]的研发才取得实质性进展。飞天就像一个巨大的网络,将全球不同地域数据中心内的数百万台服务器连成一台超级计算机,企业或个人无论身在何处,只要联网就能获取到无限算力。这无形中为每四年换一个主办城市的奥运会,提供了一种非常合适的基础设施。2016年,云计算终于走进国际奥委会的视野,这时云技术已经相当成熟,并且在存储、网络、视频等技术上取代传统IT成为新型基础设施。当时,阿里云支撑下的双11,流量已经达到了每秒17.5万笔交易订单和每秒12万笔支付的级别。平稳度过如此级别流量洪峰的能力,成功吸引了国际奥委会的注意。2017年,在阿里云工程师现场展示了10分钟搭建一个基于云的广播级直播环境能力后,国际奥委会最终决定与其达成合作。阿里云就此成为国际奥委会全球唯一云服务合作伙伴。这也就意味着,从零开始搭建一个全新的数据中心不再是举办奥运的必选项。如此,在上云之后,奥运会的IT构建模式就完全被颠覆了:组委会不必再考虑设备采购、运维管理等问题,只需按照上线系统的需求,利用现有的阿里云云计算能力即可。张大志透露,在上线一个新系统时,阿里云可以在分钟级搭建好其所需的云环境。而随着奥运赛事的展开,当奥运会系统对计算能力、存储资源的需求有所攀升时,基于云服务可以实现快速扩容——这在传统的IT基础设施建设中是非常困难的,增加服务器到部署、测试、上线,背后往往意味着一两个月的时间周期。这无疑大大降低了奥运会在IT基础设施建设上所需投入的成本。而过去[拆了建建了拆]所造成的浪费,也得到了有效解决。所有服务于奥运会的计算资源、产品,在比赛结束后都能够被释放出来,继续服务于其他对云计算有需求的客户。同时,云上奥运也更符合[绿色奥运]的新趋势。北京冬奥会数据中心采用了自然风冷、浸没式液冷、智能调温等技术,实现了0机械制冷,能耗降低70%以上。其能耗比PUE最低可达1.09。注:PUE=数据中心总能耗/IT设备能耗,越接近1表明能效水平越好。事实上,这样的全新IT构建逻辑微商平台,在2021年举办的东京奥运会上已牛刀小试:东京奥运会首次采用了云转播的形式。2022年,北京冬奥会核心系统正式全面上云。国际奥委会主席巴赫就表示:云计算为奥运留下了全新的技术标准。梳理完了这条云计算与奥运交汇之路,奥运会在2022这个时间节点全面拥抱云计算的原因也就变得更加清晰。主要可以划分为两个方面。一方面来自奥运会自身。奥运会始终都是高精尖科技争相亮相的一扇窗口。而且这些技术登场并非只是想[大秀肌肉],更大程度上是奥运会的迫切需求。作为人类探索体能极限的运动盛会,奥运赛场上的细微之差往往意义非凡。如何更加准确地判定这些细节,并将其呈现在全球观众面前,是奥运会一以贯之追求的目标。另一方面,奥运会也是高精尖科技最好的试炼场之一。奥运会赛事的承办一直以高水准、高要求著称。这背后不仅是对于比赛本身各方面的严格把控,还包括赛事现场转播、奥运村运维、人员组织管理等方面的周密统筹,力求将失误、故障发生的可能性降至最低。因此,能够在奥运会上亮相的技术,其自身发展往往已初具规模,并已具备承担重大情况的能力。基于这两方面因素的推动,冬奥全面上云,也就成为了水到渠成之事。先来看技术的成熟度。今年,由奥林匹克广播服务公司OBS与阿里云合作开发的奥林匹克转播云 OBS Cloud,已经全量承担起奥运赛事转播的工作,让奥运转播不再仅仅依赖卫星传输。在云上,直播信号无需再经过转播车、现场编辑设施、信号发射装置,而是直接通过云上部署的全球网络,传送至世界各地。这个支撑云上转播的网络技术被中国程序员命名为[洛神],取义洛河之神。在古代,河运是非常重要、非常快速的交通手段,河网非常重要,就好比今天的网络一样。[洛神]是飞天的网络子系统,一方面通过网络虚拟化,对用户提供网络产品和服务。另一方面,作为底层技术系统,支撑了阿里云几乎所有产品,包括计算、存储、数据库等。其核心能力可以分为三个方面:超大规模、超高性能和超强弹性。超大规模:意味着云上转播的[管子够多],阿里云网络拥有每个地域百万VPC、每VPC 30万实例的超大规模能力。超高性能:保证了[管子够粗],采用自研神龙MOC卡,并对VPC的基础组件进行软硬一体设计优化,大幅降低延迟。超强弹性:通过NFV平台实现了复杂业务网元超高的灵活性和弹性。弹性是云计算最核心的优势之一,可以根据实际需求来灵活扩展、缩小网路的计算能力。每年双11活动时突然暴增的访问量,就是通过这一技术来解决的。这主要是通过基于计算节点的网络功能构建技术,来实现网络的超强弹性。在冬奥会中,类似的情况也时有发生,比如观看开幕式时。当大量观众涌进网络时,这和日常网络的峰谷访问是完全不同的情况,此时便需要快速调整带宽来承载海量的用户访问。但是这个带宽在平时可能并不会被调用,在峰值过后它也会被快速归还到公共计算池中,避免高峰期过后的闲置浪费。此外,还有一套名为网络智能服务的运营系统,它主要来保障云网络的服务是稳定、可靠的。这是一个基于实时计算和离线计算的大数据分析体系,在规划网络时,可以提供参考数据,帮助工程师更高效地搭建网络;在运行中,它可以分析出整张网络中有哪些地方容易出现异常,并分析其中的原因。比如说当网络出现抖动时,这个体系能够分析出现抖动的原因、带来的后果、如何解决等问题。用巴赫和逍遥子的云见面来举例,阿里云网络不仅会提供一个大规模、高弹性的底层网络,还会用一条线路来进行备份,并且还会有一套监控系统来实时监测网络中可能出现的故障。一旦检测到原线路存在故障,系统就能自动化切换到备用线路,以此来保障云上通话不会中断。目前,阿里云网络系统已经能将网络切换、恢复的时间控制在秒级左右,可以让用户在观看时几乎感受不到卡顿。云上转播不仅是传输环节,还包括了编辑、制作、保存等功能,这就需要云存储的支持。比如[奥运转播云]上提供的实时编辑平台,让工作人员不仅可以在云端访问本届冬奥会的全部视频,还能进行云上裁切和编辑。这就涉及到数据的[冷热存储]。需要实时编辑的内容,会存放在[热存储区],读取时延低、带宽大,支持TB级别的高速缓存加速读写、降低延迟,能够支持几十路4K码率的编辑工作。编辑工作结束后,视频将和奥运的历史影像一起,逐渐向更节能的温存储区、冷存储区流动。比如,今年奥委会启动了[百年奥运]计划,将本届冬奥会及过去所有奥运会的资料影像,全部迁移存储至云上长期保存。对于历史影像,阿里云使用了一种智能分层的方法来对文件自动分类,它可以按照数据被访问频率来将存储对象分为4个层次。分别是标准类型、低频类型、归档类型和冷归档类型。举个例子,热门选手、比赛的视频资料,将会自动被放置在标准类型存储,方便随时访问。长时间不会被访问的数据,则会被放在最低档的冷归档类型中。值得一提的是,对于冷归档类型的数据,存储中的大部分成本来自于电力成本。因此,阿里云自主设计了叠瓦式高密度磁盘机柜,配合智能上下电算法,可以让存储的性能和能耗更平衡,进一步降低成本。也就是将数据存储到物理硬盘上,当一个硬盘存满后会下电;只有当需要读取相应数据时,系统才会重新激活所在硬盘。目前,这一套存储技术的可靠性、可用性均已在上万TB量级、每天亿万次请求的实际业务中被反复验证。此外,存储数据还要考虑数据安全方面的问题。阿里云网络可以提供5种密钥管理模式,托管到云上和线下都支持。并且还支持另外的保护措施WORM(write once read many),支持写一次读多次,确保存储数据在被访问时不会被篡改。而在技术的成熟之外,冬奥上云还与云计算规模的发展不无关系。2020年,国内云计算整体市场规模达到了1781亿元,增速超过33%。其中公有云市场规模达到990.6亿元,同比增长43.7%;私有云市场规模为791.2亿元,同比增长22.6%。据IDC>显示,去年第三季度我国公有云服务整体市场规模已经达到了457.61亿元。市场繁荣发展的另一面,还有国家层面的大力支持。作为数字基建中的重要部分,[云计算]一词近年出现在国家政策中的次数越来越多。在2020年出台的>中,便提到[将云计算作为强化国家战略科技力量前沿行业,是国家重点发展的战略性新兴产业之一]。去年出台的>中,还要求加速传统数据中心与网络、云计算融合发展。由此不难看出,此次冬奥上云并非是科技与奥运[巧合]下的碰撞,而是集合了天时地利人和多方面因素下产生的一种[必然]。经历了十余年的商用发展,云计算终于在今天走到了奥运会赛场之中。而这样的技术变革,或许正像通信技术由3G发展到4G、5G,有了那么一丝润物细无声的味道。站在一名普通观众的视角,云上奥运无疑带来了更为新奇、丰富的观赛体验。基于云计算实现的AI、大数据应用,让子弹时间特效、多机位观赛、运动员历史比赛追踪等功能都呈现在了人们手中一块块小屏幕上,也让传统的单方面[接受型]观赛开始悄然发生变化。而从赛事承办方角度出发,用数字基建来改变传统IT基础设施,不仅更加节省人力、时间、建造成本,让承办方更加关注赛事本身。同时还为之后大型赛事的转播模式打开了一扇新的窗口——或许到了下一届奥运会,云转播便已经成为主流,就像如今线上购物一样稀疏平常地出现在大众的生活里。更进一步来说,2008年北京夏季奥运会给这座城市留下的,是线下场馆、健身器械和运动精神的丰富。时隔14年后,当奥运火炬再次来到同一座城市时,与之相伴的则是一场在虚拟世界里蓬勃发展的数字基建。更加长远的影响,或许则会像2008年夏天那场盛会的遗产一样,在未来数字世界的持续发展中逐步显现。— 完 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