گوگل واحد پردازشی اختصاصی VCU را برای ترنسکد ویدئو در یوتیوب معرفی کرده است. VCU چندین هسته‌ی انکدر دارد و هزینه‌های عملیاتی یوتیوب را به شکل محسوسی کاهش می‌دهد.
گوگل می‌گوید یوتیوب (YouTube) باید فرایند ترنسکد (تبدیل کد) ویدئوها را در حجم عظیمی انجام بدهد و به همین دلیل تصمیم گرفته است تراشه‌هایی اختصاصی برای سرورهای یوتیوب بسازد. جزئیات تراشه‌ی جدید سری Argos در بیانیه‌ی جدید وبلاگ یوتیوب منتشر شده است. گوگل با تولید تراشه‌ی اختصاصی ناآشنا نیست؛ این شرکت در سرورهایش از GPU برای پردازش‌های گرافیکی استفاده می‌کند و واحدهایی اختصاصی با عنوان TPU (واحد پردازشی تنسور) برای پردازش‌های هوش مصنوعی دارد.
اعضای تیم زیرساخت یوتیوب موفق به تولید تراشه‌ای با عنوان VCU (واحد ترنسکد ویدئو) شده‌اند که به این شبکه‌ی اجتماعی کمک می‌کند یک ویدئو را به ده‌‌ها نسخه تبدیل کند. این کار باعث می‌شود ویدئوهای یوتیوب به شکل روان و بر اساس پهنای باند کاربر پخش شوند و امکان کسب درآمد از ویدئوها برای خالقان محتوا ممکن شود. جف کالو، از کارمندان گوگل، می‌گوید تراشه‌ی جدید سری Argos در مقایسه با سیستم بهینه‌ی پیشین گوگل که نرم‌افزار را روی سرورهای سنتی اجرا می‌کرد، «۲۰ تا ۳۳ برابر بهره‌وری رایانشی را بهبود می‌دهد.»
واحد VCU گوگل عملا یک کارت PCI-E کامل است و ظاهری شبیه به پردازنده‌ی گرافیکی دارد. هر برد دارای دو تراشه‌ی ای‌سیک Argos است که در زیر هیت‌سینک آلومینیومی عظیم منفعل قرار گرفته‌اند و خنک می‌شوند. ظاهرا واحد VCU یوتیوب دارای کانکتور برق هشت پین است.
بر اساس نوشته‌ی Ars Technica، واحد پردازشی VCU یوتیوب دارای «۱۰ هسته‌ی انکدر» روی هر تراشه است و تمامی المان‌های دیگر در خارج از بلوک IP واقع شده‌اند. گوگل می‌گوید هر هسته‌ی انکدر می‌تواند «با استفاده از سه فریم مرجع» وضوح 2160p را با نرخ حداکثر ۶۰ فریم بر ثانیه به شکل بلادرنگ انکد کند.
کارت‌‌های VCU به‌طور ویژه برای سیستم رایانشی بسیار بزرگ و قدرتمند گوگل طراحی شده‌اند. هر کلاستر رایانشی در سیستم یوتیوب قرار است میزبان «دستگاه‌های VCU» مستقل باشد که مملو از کارت VCU هستند. این کار باعث می‌شود گوگل مجبور نباشد یکایک سرورها را باز و واحد VCU را به آن‌ها اضافه کند. گوگل می‌گوید دلیل شباهت پردازنده‌های VCU به کارت گرافیک این است که واحدهای VCU باید وارد محفظه‌های شتاب‌دهنده‌ی فعلی شوند.
سی‌نت ادعا می‌کند «هزاران واحد از تراشه‌های VCU هم‌اکنون در حال فعالیت در دیتاسنترهای گوگل هستند» و به لطف این کارت‌ها، پردازش‌های مستقل ویدئو نظیر ویدئوهای 4K برخلاف قبل «در چند ساعت انجام می‌شود و ویدئوها برای تماشا در دسترس قرار می‌گیرند»؛ درحالی‌که پیش‌تر این روند چند روز طول می‌کشید.
تصویری از پردازنده‌ی VCU یوتیوب
گوگل سرمایه‌گذاری محسوسی در تحقیق‌و‌توسعه‌ی پردازنده‌های VCU انجام داده است؛ اما این پردازنده‌ها در نهایت به کاهش هزینه‌های گوگل منتهی می‌شوند. این شرکت در جدولی توضیح داده است که استفاده از واحدهای VCU از لحاظ هزینه‌ی نهایی چه تفاوت‌هایی با استفاده از پردازنده‌های اسکای لیک اینتل و هسته‌های گرافیکی T4 Tensor انویدیا دارد.
یوتیوب بزرگ‌ترین وب‌سایت اشتراک‌گذاری ویدئو در دنیا و نگه‌داری سرورهای این پلتفرم کار سختی است؛ گفته می‌شود تا قبل از تصاحب یوتیوب توسط گوگل در سال ۲۰۰۶، نگه‌داری سرورهای یوتیوب تقریبا «غیر ممکن» بود. گوگل از سال ۲۰۰۶ تاکنون به‌شدت تلاش کرده است هزینه‌های یوتیوب را کاهش بدهد و در این مسیر بارها زیرساخت‌ها را از نو ساخته و قوانین جدیدی وضع کرده است.
امروز بزرگ‌ترین چالش یوتیوب این است که هر ویدئو را روی تمامی دستگاه‌ها به شکل مناسب (با توجه ویژه به پهنای باند) پخش کند و در عین حال کیفیت خوبی ارائه بدهد. منظور از اجرای مناسب، انتخاب کدک پشتیبانی‌شده روی دستگاه کاربر و انتخاب وضوح سازگار با صفحه‌نمایش دستگاه و در عین حال مصرف نشدن پهنای باند زیاد است.
گوگل برای دستیابی به این هدف یک ویدئو را به تعداد بسیار زیادی ویدئو ترنسکد می‌کند. نمونه‌ای از این کار را می‌توانید خودتان مشاهده کنید؛ پس از باز کردن ویدئویی 8K روی آیکون چرخ‌دنده کلیک کنید تا در مجموع ۹ وضوح شامل 144p،ا240p،ا360p،ا480p،ا720p،ا1080p،ا1440p،ا2160p و 4320p مشاهده کنید. تمامی این‌ها فایل‌های ویدئوییِ متفاوتی هستند و تک‌تک آن‌ها باید از روی فایل اصلی 8K تولید شوند. در نظر داشته باشید این گزینه‌ها صرفا مخصوص دستگاه شما است.
گوگل لازم است شماری از وضوح‌ها را در کدک‌های مختلف ارائه بدهد؛ کدکها تعیین می‌کنند که ویدئو در مسیرش در اینترنت چگونه فشرده‌سازی شود. گوگل همواره در تلاش است ویدئوها را در پیشرفته‌ترین و بهینه‌ترین کدکها ارائه بدهد تا پهنای باند زیادی مصرف نشود؛ این یکی از پرهزینه‌ترین فرآیندهای کاری در یوتیوب به‌حساب می‌آید.
دی‌کد کردن کدکِ ویدئو به قدرت پردازشی زیادی نیاز دارد و در دستگاه‌های موبایل ارزان‌قیمت بدون پشتیبانی سخت‌افزاری از هر کدک، فرایند دی‌کد به شکل روان و بهینه انجام نمی‌گیرد. این یعنی گوگل صرفا می‌تواند روی جدیدترین دستگاه‌ها از بهترین کدکها استفاده کند و همچنان باید نسخه‌هایی از ویدئو را با کدک‌های قدیمی در دسترس داشته باشد.
امروزه اکثر دستگاه‌های مدرن سراغ استفاده از کدک بهینه‌ی VP9 می‌روند و کدک H.264 که سازگاری بیشتری در سطح وب دارد، مخصوص دستگاه‌هایی است که چندان مدرن نیستند. هیچ‌کس به شکل دقیق تمام جزئیات انتخاب کدک یوتیوب را نمی‌داند؛ اما بررسی‌ها نشان می‌دهد این پلتفرم توانایی پشتیبانی از دستگاه‌هایی که یک دهه پیش عرضه شده‌اند نیز دارد؛ حتی «گوشی‌‌های تاشو با وضوح پایین». بدین ترتیب اطمینان داریم که یوتیوب از برخی کدک‌های پیش از H.264 نظیر 3GP هم پشتیبانی می‌کند.
تصویر برچسب‌گذاری‌شده از دایِ تراشه‌ی Argos گوگل
کدکها همواره بهبودهایی تجربه می‌کنند و همین موضوع باعث می‌شود وظیفه‌ی گوگل برای پشتیبانی از آن‌ها در یوتیوب بسیار چالش‌برانگیزتر شود. با درنظرگرفتن اهمیت بسیار زیاد پهنای باند در یوتیوب، منطقی‌ترین کار برای گوگل این است که در سریع‌ترین زمان ممکن سراغ استفاده از کدک‌های بهینه‌ی جدید برود. ارتقاء به کدک جدید به معنی ترنسکد کردن تک‌تک ویدئوها (یا حداقل اکثر آن‌ها) است. این فرایند باید هر چند سال یک بار به هنگام انتشار کدک جدید انجام شود.
مقاله‌ی مرتبط:
فکر می‌کنید یوتیوب میزبان چند ویدئو است؟ گوگل صرفا داده‌هایی درباره‌ی رشد یوتیوب ارائه می‌دهد؛ مثلاً طبق اطلاعات رسمی نظیر ۵۰۰ ساعت ویدئو در هر دقیقه روی یوتیوب آپلود می‌شود. تعداد ویدئوهای یوتیوب به‌حدی زیاد است که نمی‌توان آن را محاسبه کرد. آنچه گفتیم بدون درنظرگرفتن قابلیت پخش زنده‌ی یوتیوب است؛ تصور کنید تمامی این فرایند ترنسکد به شکل زنده اتفاق بیافتد؛ با تأخیر ۱۰۰ میلی‌ثانیه‌ای. بدون شک یوتیوب بزرگ‌ترین پردازش ترنسکد را در کره‌ی زمین انجام می‌دهد.
کدکها برای موفقیت یوتیوب اهمیت در خور توجهی دارند و به همین دلیل گوگل تلاش زیادی برای توسعه‌ی آن‌ها انجام می‌دهد. گوگل در سال ۲۰۰۹ شرکت کدک‌ساز On2 Technologies را تصاحب کرد؛ همان شرکتی که کدک VP6 را که در ویدئوهای فلش استفاده می‌شد ارائه داد.
از آن زمان تاکنون، گوگل جزو بزرگ‌ترین توسعه‌دهندگان کدک‌های ویدئویی بوده است. پس از ارتقاء VP8 به VP9، گوگل سراغ کدک بعدی‌اش یعنی AV1 می‌رود و امیدوار است که این کدک در آینده به شکل گسترده در دسترس قرار بگیرد. AV1 نتیجه‌ی همکاری چند شرکت است.
