"Bí mật thiên tài" đằng sau những video phát trực tiếp: Để hàng triệu người cùng xem không dễ như ta tưởng

Phát video trực tiếp có thể là chuyện chẳng có gì đặc biệt. Nhưng để hàng triệu người có thể xem một video cùng lúc không phải chuyện đơn giản.

Công nghệ giúp hàng triệu người xem livestream

Trong kỷ nguyên số, việc hàng triệu người cùng lúc theo dõi một sự kiện trực tiếp, livestream hay thưởng thức video theo yêu cầu đã trở nên quá đỗi quen thuộc. Thế nhưng, ít ai biết được, đằng sau trải nghiệm mượt mà ấy là cả một hệ thống công nghệ phức tạp và tinh vi.

Video trực tiếp và theo yêu cầu đã chiếm khoảng 66% tổng lưu lượng Internet toàn cầu vào năm 2022. Minh chứng rõ ràng nhất cho xu hướng này là việc 10 ngày có lưu lượng Internet cao nhất trong năm 2024 đều trùng với các sự kiện phát trực tiếp, điển hình như trận đấu quyền Anh giữa Jake Paul và Mike Tyson, hay các trận đấu của NFL.

Dù là chơi game trực tuyến, xem TikTok ngắn gọn, hay thưởng thức phim, podcast và các trận đấu thể thao dài hơi, công nghệ streaming đã mang đến khả năng truy cập nội dung video một cách liền mạch và tức thì.

Điểm mấu chốt tạo nên thành công của streaming chính là khả năng phục vụ theo yêu cầu. Chẳng hạn, một tập podcast của Joe Rogan hay buổi tường thuật trực tiếp vụ phóng tàu vũ trụ Crew Dragon của SpaceX đều cho thấy cách streaming kết nối hàng triệu khán giả với nội dung theo thời gian thực và theo yêu cầu trên khắp thế giới.

Theo Giáo sư Chetan Jaiswal, một nhà khoa học máy tính chuyên về điện toán đám mây, có hai thách thức lớn mà các nhà cung cấp video phải đối mặt:

Kích thước dữ liệu video khổng lồ: Video chất lượng cao đòi hỏi dung lượng cực lớn, khiến việc truyền tải từ nguồn đến các thiết bị như TV, máy tính, máy tính bảng hay điện thoại thông minh trở nên tốn thời gian.

Sự đa dạng của người dùng và thiết bị: Mỗi người dùng có điều kiện kết nối Internet và thiết bị hiển thị khác nhau. Công nghệ streaming cần phải thích ứng để đảm bảo trải nghiệm xem tốt nhất, dù là màn hình độ phân giải thấp hay kết nối Internet chậm.

Để giải quyết những thách thức này, các nhà cung cấp dịch vụ video đã áp dụng hàng loạt giải pháp tối ưu hóa. Bước đầu tiên là phân mảnh video thành các phần nhỏ hơn, được gọi là "chunks" (phân đoạn). Mỗi phân đoạn này chỉ chứa vài giây nội dung video hoặc âm thanh, giúp việc truyền tải trở nên nhanh và dễ quản lý hơn.

Tiếp theo, các phân đoạn này sẽ được "mã hóa và nén" để tối ưu hóa cho nhiều độ phân giải và tốc độ bit khác nhau. Điều này đảm bảo video có thể phát được trên đa dạng thiết bị và phù hợp với nhiều điều kiện mạng lưới.

Khi người dùng yêu cầu một video theo yêu cầu, hệ thống sẽ tự động chọn luồng phân đoạn phù hợp nhất dựa trên khả năng của thiết bị (ví dụ: độ phân giải màn hình) và tốc độ Internet hiện tại. Trình phát video trên thiết bị của người dùng sẽ lắp ráp và phát các phân đoạn này theo trình tự để tạo ra trải nghiệm xem liền mạch.

Bạn có bao giờ tự hỏi tại sao chất lượng video lại giảm khi mạng yếu không? Đó là bởi vì hệ thống sẽ gửi các phân đoạn chất lượng thấp hơn để đảm bảo video không bị gián đoạn. Tương tự, nếu video bị đứng hình, thường là do trình phát của bạn đang chờ để tải thêm dữ liệu (buffer) từ nhà cung cấp.

Vượt qua giới hạn địa lý và tắc nghẽn mạng

Phân phối nội dung video trên quy mô toàn cầu, dù là đã quay sẵn hay trực tiếp, luôn là một thách thức lớn. Các dịch vụ như YouTube, Hulu và Netflix không chỉ sở hữu thư viện nội dung khổng lồ mà còn phải quản lý vô số luồng trực tiếp diễn ra cùng lúc trên khắp thế giới.

Một cách tiếp cận đơn giản là xây dựng một trung tâm dữ liệu lớn để lưu trữ mọi thứ và phát trực tiếp đến người dùng. Tuy nhiên, phương pháp này gặp phải nhiều vấn đề:

Độ trễ địa lý: Khoảng cách địa lý giữa người dùng và trung tâm dữ liệu gây ra độ trễ. Ví dụ, một người dùng ở Úc sẽ trải nghiệm độ trễ cao hơn nhiều so với người dùng ở gần trung tâm dữ liệu ở Mỹ, do dữ liệu phải đi qua nhiều mạng lưới kết nối phức tạp.

Tắc nghẽn mạng: Khi quá nhiều người dùng cùng kết nối vào một trung tâm dữ liệu, mạng lưới trở nên quá tải, dẫn đến hiện tượng giật lag và buffering. Hơn nữa, việc gửi cùng một video đến nhiều người dùng cùng lúc qua một đường truyền Internet sẽ lãng phí băng thông và làm tăng tắc nghẽn.

Dữ liệu tập trung một chỗ: Một trung tâm dữ liệu tập trung tiềm ẩn nguy cơ gián đoạn dịch vụ hoàn toàn nếu xảy ra sự cố.

Để giải quyết những thách thức này, hầu hết các nhà cung cấp nội dung đều dựa vào mạng lưới phân phối nội dung (CDN). Các mạng này phân phối nội dung thông qua các điểm hiện diện (points of presence - PoPs) được đặt rải rác trên toàn cầu. Đây là các cụm máy chủ lưu trữ bản sao của nội dung có nhu cầu cao tại địa phương, giúp giảm đáng kể độ trễ và tăng độ tin cậy.

Các nhà cung cấp CDN hàng đầu như Akamai, Amazon CloudFront và Fastly triển khai hai chiến lược chính cho các điểm hiện diện:

Cách tiếp cận Enter Deep: Đặt hàng nghìn nút PoP nhỏ hơn gần người dùng, thường là trong mạng lưới của các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP). Mục tiêu là đưa nội dung đến người dùng cuối càng gần càng tốt để giảm thiểu độ trễ.

Cách tiếp cận Bring Home: Triển khai hàng trăm cụm PoP lớn hơn tại các vị trí chiến lược, thường là nơi các ISP kết nối: các điểm trao đổi Internet. Mặc dù các cụm này ở xa người dùng hơn so với cách tiếp cận Enter Deep, nhưng chúng có dung lượng lớn hơn, cho phép xử lý khối lượng lưu lượng truy cập cao một cách hiệu quả.

Cả hai chiến lược này đều nhằm mục đích tối ưu hóa việc phát trực tuyến video bằng cách giảm độ trễ, tiết kiệm băng thông và đảm bảo trải nghiệm xem liền mạch cho người dùng trên toàn thế giới.

Sự mở rộng nhanh chóng của Internet và sự gia tăng mạnh mẽ của video streaming – cả trực tiếp và theo yêu cầu – đã định hình lại cách nội dung video được phân phối trên toàn cầu.

Tuy nhiên, việc xử lý lượng dữ liệu video khổng lồ, giảm độ trễ địa lý và thích nghi với các thiết bị và tốc độ Internet đa dạng của người dùng đòi hỏi những giải pháp cực kỳ phức tạp.

Mạng lưới phân phối nội dung (CDN) đã thực sự trở thành nền tảng của streaming hiện đại, cho phép phân phối video hiệu quả và đáng tin cậy. Cơ sở hạ tầng này không chỉ đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về video chất lượng cao mà còn cho thấy những cách tiếp cận sáng tạo cần thiết để đáp ứng kỳ vọng của một thế giới luôn được kết nối.