ffmpeg硬解码与软解码的压测

一、基本知识

本文基于intel集显进行压测

• 软解码：cpu对视频进行解码
• 硬解码：显卡或者多媒体处理芯片对视频进行解码
  ffmpeg可以基于vaapi插件或者qsv加速库进行硬解码
  参考 视频和视频帧：Intel GPU（核显）的编解码故事
  · FFmpeg-vaapi是一个FFmpeg插件，它提供基于低级VAAPI接口的硬件加速，利用行业标准VAAPI在英特尔GPU上执行高性能视频编解码器，视频处理和转码功能。
  · FFmpeg-qsv是一个FFmpeg插件，提供基于Intel GPU的硬件加速。 它提供基于Intel Media SDK库的高性能视频编解码器，视频处理和转码功能。

二、压测实验

1. 实验条件及工具说明

• 内存：32GB
• 操作系统：22.04 Ubuntu
• CPU： 12核 12th Gen Intel® Core™ i7-12700 --> 限制使用6核
• 视频：2k 分辨率
• intel_gpu_tools
  可通过apt-get install intel_gpu_tools命令安装，新建一个窗口键入intel_gpu_top可以观察gpu使用情况

2. 压测脚本

原始版本：

#!/bin/bash
read thread_num

tmp_fifofile="/tmp/$$.fifo"
mkfifo $tmp_fifofile   # 新建一个FIFO类型的文件
exec 6<>$tmp_fifofile  # 将FD6指向FIFO类型
rm $tmp_fifofile  #删也可以，

#根据线程总数量设置令牌个数
#事实上就是在fd6中放置了$thread_num个回车符
for ((i=0;i<${thread_num};i++))
do
    echo
done >&6

start_time=`date +%s` #运行的开始时间
for ((i=0;i<${thread_num};i++))  # 找到data文件夹下所有bam格式的文件
do
    # 一个read -u6命令执行一次，就从FD6中减去一个回车符，然后向下执行
    # 当FD6中没有回车符时，就停止，从而实现线程数量控制
    read -u6
    {

        ffmpeg -i 10min39.mp4 -f null - -benchmark
        echo >&6
    } &
done
wait
stop_time=`date +%s`

exec 6>&-
expr $stop_time - $start_time
echo 'over'

但在运行过程中会出现以下问题
-bash: wait: 警告： job stopped
在《Unix 环境高级编程》第9.8节作业控制中讲到，“如果后台程序试图读取终端，这并不是一个错误，但是终端驱动程序将检测这种情况，并向后台作业发送一个特定信号SIGTTIN，该信号会停止此后台程序，并向用户发送通知”。

修改之后的版本：加上 < /dev/null

#!/bin/bash
read thread_num

tmp_fifofile="/tmp/$$.fifo"
mkfifo $tmp_fifofile   # 新建一个FIFO类型的文件
exec 6<>$tmp_fifofile  # 将FD6指向FIFO类型
rm $tmp_fifofile  #删也可以，

#根据线程总数量设置令牌个数
#事实上就是在fd6中放置了$thread_num个回车符
for ((i=0;i<${thread_num};i++))
do
    echo
done >&6

start_time=`date +%s` #运行的开始时间
for ((i=0;i<${thread_num};i++))  # 找到data文件夹下所有bam格式的文件
do
    # 一个read -u6命令执行一次，就从FD6中减去一个回车符，然后向下执行
    # 当FD6中没有回车符时，就停止，从而实现线程数量控制
    read -u6
    {

        ffmpeg -i 10min39.mp4 -f null - -benchmark
        echo >&6
    } < /dev/null &
done
wait
stop_time=`date +%s`

exec 6>&-
expr $stop_time - $start_time
echo 'over'

以上shell脚本为软解码版本，硬解码版本只需将ffmpeg -i 10min39.mp4 -f null - -benchmark改成ffmpeg -hwaccel qsv -i 10min39.mp4 -f null - -benchmark

3. 实验数据结果

po出一部分解码速度实验结果

实验结果分析：
1、从实验对比数据可以看出，硬编码的解码速率更快、cpu使用率更小、内存占用更少，皆优胜于软解码；软编码不占用gpu，硬编码在面对并发数5-100，gpu使用率都会达到100%
2、在实验环境下，软解码的临界并发数位于21-22区间，硬解码在面对100线程并发数仍能达到快于正常视频播放速率的解码速率
3、在实验环境下，若想保证解码速率不慢于正常视频播放速率：对软解码，并发数应控制在不大于20；对硬解码，并发数不超过100
4、硬解码的cpu使用率先随着并发数增多而增加，后随着并发数增多而减少降低，可能由于解码速率变慢，cpu能够快速应对多个线程的切换

注：以上信息，欢迎大佬们指正