FOSDEM 2023｜向第三方分发多播频道：OSS 和虚拟化 SR-IOV 的案例研究

直播频道通常作为传输流通过 UDP 或 RTP 多播传送。通常情况下，此类流必须通过专用的 L2 以太网链路移交给第三方进行进一步处理或分发。实际上，为了确保网络隔离，需要在两个 VLAN 之间复制组播流（具有可选处理），这是由昂贵且专有的硬件设备（例如 DCM）执行的操作。本文将探索使用标准 PC 和 OSS（例如 DVBlast）的选项。为了更好的隔离，演讲者还将探索使用 Linux/KVM 的软件虚拟化和一些网卡的 SR-IOV 功能。

来源：FOSDEM 2023
主讲人：Christophe Massiot
内容整理：王寒

背景

我作为广播从业者有很长一段时间了，我创办了一家名为 easy tools 的公司，公司的目标之一就是分发线性频道，包括我们创造的和卫星接收的国外的或来自数据中心的频道，我们要将这些频道发送到世界各地或者发送到网络运营商那里。这样做的重点之一在于如何将多个频道分发给别人。

我知道一个线性频道：UDP/RTP 组播的 MPEG-TS，通常把 7TS 包放在一个 UDP 帧里就结束了。关于如何扩展这种流，例如你在巴黎的数据中心购买了交叉连接，运营商可以提供你的流到你分发到地方。所以出于安全考虑，你会希望每个源的每个操作都有不同的 VLAN。所以问题的关键是你如何对一个多功能 VLAN 源进行切割到不同的目的地。

纯网络的方案

下图所示是一个基于交换机的纯网络解决方案。

它有一个称为多播服务反射的功能，但不是非常泛用，因为很多交换机不适配，也不能处理一些复杂用例。例如有的供应商需要 RTP 有的不需要，而这种方案不能添加或删除 RTP，一些运营商还希望拥有特定的 pid、特定的服务 IDS、不同的服务名称等，这是做不到的。

广播方案

广播解决方案，最流行的是我们所说的 dcm。这是一个非常受欢迎的品牌，最初是由思科，现在是一家名为 Cinemedia 的公司。这是一种硬件服务，里面有电子设备。

所有这些工作都可以转换，甚至可以运输，有很多功能，当然它也非常昂贵。

DVBlast

我们有一个开源替代方案被称为 DVBlast，这实际上是我 15 年前可能会做的事情。我已经做了很多关于这个的讨论，但在这两种情况下也有帮助。最初它被编写为 dvb demax。所以如果你有一个卫星卡或 dtt 卡，你想得到一个转发器并将每个频道拆分为一个多播地址。这是 DVBlast 的最初目标。但实际上，使用 dash d 选项，您也可以从多播通道读取。在参数中，您还可以说出要读取它的接口的 IP 地址。所以基本上，它从特定的 VLAN 对象读取多重流。你可以选择打开或关闭 RTP，重定义 PID、SID、服务名称等。

我想补充一点东西。您可能希望在一台服务器上运行数百个电视节目，但出于某种原因，我想进行一些虚拟化。为什么虚拟化？因为我有不同的客户，每个客户都有不同的频道，他们中的一些人在做成人内容，一些人在做儿童内容。也许我不想在同一台服务器上混合使用，且因为服务器价格很贵，我没有钱拥有多台服务器。因此，对于客户端隔离是必需的。此外，我的一些客户可以直接访问 vm，因为这是我销售的服务。所以再一次，我不希望他们看到流的潜在竞争对手。所以我用了 PROXMOX，基于 KVM 的发行版，它有非常好的前景。在 PROXMOX 中你将作为桥梁连接交换机和客户，还可以模拟网络。

对于不连续问题，Virtio 重新排序数据包，UDP 数据包顺序无法保证，但媒体行业依赖于此。因为如果你没有 RTP，你绝对不可能重新排序你的 UDP 传输字符串。所以我必须找到一个解决方案。

我发现第一个方案是使用另一个驱动程序。它也是虚拟系统的驱动程序设计。存在的问题是需要增加 30% 的 CPU 占用，这需要优化。因此需要探究其他的方案。

其中一个叫做 SR-IOV，这是一些网卡的功能，而不是所有的网络。而一些网络中的那个功能在正常安装中为网卡所拥有的主机。有某种由 virturizer 处理的软件开关。每个虚拟机有虚拟接口。在 SR-IOV 安装时，网卡将创建新的 PCI 设备，所以它是一个不同的 PCI 设备。对于这个 PCI 设备，英特尔上有一个名为 VT-d 的功能，您在 AMD 上拥有设备，允许您将 PCI 设备专用于虚拟机。这样做，虚拟机直接与 PCI 设备对话，而无需任何东西通过主机。