Video-Streaming gehört zu den anspruchsvollsten Online-Diensten in Bezug auf die Infrastruktur. Im Gegensatz zu einer normalen Website, bei der die Last von der Anzahl der Benutzeranfragen abhängt, muss der Server während der Übertragung kontinuierlich Video-Daten in Echtzeit empfangen, verarbeiten und übertragen.
Jegliche Leistungsprobleme in einem solchen Szenario werden schnell für das Publikum sichtbar. Verzögerungen, Pufferung oder Unterbrechungen des Streams können zu einem Verlust von Zuschauern führen und die Benutzererfahrung negativ beeinflussen. Aus diesem Grund erfordert die Auswahl der Serverkonfiguration für das Streaming einen speziellen Ansatz.
Warum herkömmliches Hosting nicht immer für Streaming geeignet ist
Während einer Online-Übertragung führt der Server mehrere Aufgaben gleichzeitig aus: Er empfängt den Video-Stream von der Quelle, überträgt ihn an die Zuschauer und kodiert in einigen Fällen das Video in verschiedene Formate oder zeichnet die Übertragung für die spätere Speicherung auf.
Die Last steigt dabei mit der Anzahl der Zuschauer. Wenn beispielsweise ein Full HD-Stream eine Bitrate von etwa 5 Mbit/s verwendet, benötigt der Server für 100 gleichzeitige Verbindungen eine Übertragung von etwa 500 Mbit/s Datenverkehr.
Herkömmliches virtuelles Hosting wird für solche Aufgaben aufgrund von Ressourcen- und Netzwerkbeschränkungen praktisch nicht verwendet. Ein VPS-Server kann eine praktikable Option für kleine Projekte oder Testübertragungen sein, jedoch sind seine Möglichkeiten oft unzureichend, wenn die Zuschauerzahl steigt. Daher werden für stabiles Streaming in der Regel dedizierte Server verwendet, bei denen alle Ressourcen einem einzigen Kunden zur Verfügung stehen.
Welche Ressourcen den Streaming-Betrieb am meisten beeinflussen
Die Anforderungen an den Server hängen vom spezifischen Nutzungsszenario ab. Wenn nur der fertige Video-Stream übertragen werden muss, liegt die Hauptlast auf der Netzwerk-Infrastruktur. Wenn der Server jedoch Transkodierung durchführt, Übertragungen aufzeichnet oder mit mehreren Streams gleichzeitig arbeitet, steigen die Anforderungen an die CPU, den Arbeitsspeicher und das Speichersystem erheblich.
Prozessor
Die ressourcenintensivste Aufgabe für den Prozessor ist in der Regel die Transkodierung von Video – die Erstellung mehrerer Versionen eines Streams für verschiedene Auflösungen und Internetgeschwindigkeiten.
Für einen Stream ohne Transkodierung reicht oft ein Prozessor mit 4–6 Kernen aus. Wenn eine Übertragung in mehreren Qualitäten geplant ist, werden in der Regel Konfigurationen mit 6–8 Kernen und hoher Taktrate verwendet. Für mehrere gleichzeitige Übertragungen oder kontinuierliche Transkodierung können Prozessoren mit 8–16 Kernen oder mehr erforderlich sein.
Gleichzeitig ist die Anzahl der Kerne nicht das einzige Kriterium. Für viele Streaming-Aufgaben können die Leistung eines einzelnen Kerns und die Taktrate ebenso wichtig sein wie die Gesamtanzahl der Kerne.
Arbeitsspeicher
Der Arbeitsspeicher wird für die Pufferung von Video-Streams, den Betrieb von Streaming-Software und Systemprozessen verwendet.
Als grobe Orientierung können folgende Konfigurationen dienen:
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8 GB RAM – für einfache Übertragungen ohne Transkodierung des Videos.
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16 GB RAM – wenn der Server mehrere Versionen des Streams erstellt oder zusätzlich weitere Dienste parallel bedient.
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32 GB RAM und mehr – für mehrere gleichzeitige Übertragungen, Aufzeichnungen von Sendungen oder komplexere Streaming-Infrastrukturen.
Ein unzureichendes Volumen an Arbeitsspeicher kann zu Verzögerungen bei der Datenverarbeitung, instabiler Software und einer Verschlechterung der Übertragungsqualität unter Last führen.
Speichersystem
Wenn der Server nur für die Übertragung des Video-Streams verwendet wird, sind die Anforderungen an die Speichergeräte in der Regel gering. Die Situation ändert sich jedoch, wenn Übertragungen aufgezeichnet, Archive gespeichert oder zusätzliche Videoverarbeitung durchgeführt werden müssen.
In solchen Fällen können folgende Szenarien in Betracht gezogen werden:
• SSD-Laufwerke – für die meisten Standardaufgaben, bei denen keine intensive Aufzeichnung und Verarbeitung großer Mengen von Videodaten erforderlich ist.
• NVMe-Laufwerke – für Projekte, bei denen gleichzeitig Übertragungen aufgezeichnet, Videos verarbeitet und große Archive gespeichert werden.
Besonders zu beachten ist der Speicherplatz. Aufzeichnungen von Übertragungen können schnell Hunderte von Gigabyte oder sogar Terabyte an Speicherplatz beanspruchen, daher ist ein Puffer an Kapazität nie überflüssig.
Warum das Netzwerk oft die Hauptbeschränkung darstellt
Selbst ein leistungsstarker Server kann kein qualitativ hochwertiges Streaming gewährleisten, wenn die Bandbreite des Netzwerks nicht ausreicht, um das Publikum zu bedienen.
Die Anzahl der gleichzeitigen Zuschauer hängt direkt von der Bitrate des Videos und der verfügbaren Kanalgeschwindigkeit ab. Ein 1 Gbit/s-Kanal ermöglicht theoretisch die Bedienung von etwa 150–180 Zuschauern für eine Übertragung mit einer Bitrate von 5 Mbit/s.
Es wird jedoch nicht empfohlen, einen Kanal an der Grenze seiner Möglichkeiten zu nutzen. In der Regel wird ein Puffer von mindestens 20–30% eingeplant, um Probleme während Spitzenlasten zu vermeiden.
Neben der Geschwindigkeit sind auch die Qualität der Routenführung, die Latenz und die Stabilität des Netzwerks im Rechenzentrum von Bedeutung.
Wo Aufzeichnungen von Übertragungen gespeichert werden sollten
Wenn Übertragungen regelmäßig aufgezeichnet werden, ist es nicht immer sinnvoll, das gesamte Archiv direkt auf dem Server zu speichern, der für das Streaming verwendet wird.
Eine praktische Lösung kann ein separates Dateispeicher oder ein Storage Box sein. In diesem Fall konzentriert sich der Server auf die Verarbeitung und Übertragung des Video-Streams, während die Archive in einem separaten System gespeichert werden, ohne zusätzliche Last zu erzeugen.
Welche Konfiguration zu wählen ist
Für kleine Übertragungen mit einem Publikum von bis zu 100 Zuschauern reicht oft ein Server mit einem Prozessor der Klasse Intel Core i7, 32–64 GB Arbeitsspeicher und einem SSD- oder NVMe-Laufwerk aus.
Wenn eine Übertragung in mehreren Qualitäten geplant ist oder bis zu 300 gleichzeitige Zuschauer erwartet werden, sollten leistungsstärkere Konfigurationen mit zusätzlichem Ressourcenpuffer für Transkodierung und Betrieb unter Last in Betracht gezogen werden.
Für großangelegte Projekte mit Hunderten oder Tausenden von Zuschauern werden in der Regel Server auf Basis von AMD EPYC oder Intel Xeon verwendet. In solchen Fällen sind nicht nur die Eigenschaften eines einzelnen Servers wichtig, sondern auch die Möglichkeit, die Infrastruktur weiter zu skalieren.
Die Stabilität des Video-Streamings hängt nicht von einem einzelnen Parameter ab, sondern von der ausgewogenen Arbeit der gesamten Infrastruktur. Der Prozessor ist für die Verarbeitung von Video verantwortlich, der Arbeitsspeicher sorgt für den Betrieb der Dienste unter Last, das Speichersystem wird für die Aufzeichnung und Speicherung von Inhalten verwendet, und das Netzwerk bestimmt, wie viele Zuschauer der Server bedienen kann.
Aus diesem Grund werden für regelmäßige Übertragungen und kommerzielle Streaming-Projekte am häufigsten dedizierte Server verwendet, die eine vorhersehbare Leistung gewährleisten und es ermöglichen, Einschränkungen zu vermeiden, die für weniger leistungsstarke Lösungen typisch sind.