ffmpeg 之IP拉流优化 起播速度优化

这个系列主要是写关于用FFmpeg来拉取直播流时，会涉及到的优化项，可作为优化的实践。虽然是针对的直播，但对于点播的播放比如直接播放mp4的流，还是有一样的原理。

什么是ip拉流？

ip拉流就是指将拉流url里面的域名，比如http://flv-meipai.8686c.com/live/59c3507b20a05d24f928d6cf.flv里面的flv-meipai.8686c.com预先用第三方dns库解析出来，然后直接替换掉，例如http://1.1.1.1/live/59c3507b20a05d24f928d6cf.flv这样的url，传给ffmpeg来拉流播放。

为什么要用ip拉流？

如果没有替换ip，那么在ffmpeg中的tcp.c文件中，tcp_open方法会调用getaddrinfo方法进行dns的请求和解析。具体代码如下：

hints.ai_family = AF_UNSPEC;
hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
snprintf(portstr, sizeof(portstr), "%d", port);
if (s->listen)
    hints.ai_flags |= AI_PASSIVE;
int64_t start = av_gettime();
if (!hostname[0])
    ret = getaddrinfo(NULL, portstr, &hints, &ai);
else
    ret = getaddrinfo(hostname, portstr, &hints, &ai);
int64_t end = av_gettime();

struct sockaddr_in *ipv4 = (struct sockaddr_in *)ai->ai_addr;
char *ipAddress = (char *)malloc(INET_ADDRSTRLEN);
inet_ntop(AF_INET, &(ipv4->sin_addr), ipAddress, INET_ADDRSTRLEN);
ffmpeg_dns_success(uri,hostname,(end-start)/1000,ipAddress);
free(ipAddress);

在这段代码中hints.ai_family = AF_UNSPEC的意思是会请求这个域名对应的ipv4和ipv6的ip地址，如下图：

dns1.png

图中192.168.2.16是我的手机ip地址，192.168.2.1是我的电脑发出的热点的ip地址。可以看出DNS请求的时候是发出了两个请求分别是A和AAAA，如果你用wireshark展开就会发现A是ipv4,AAAA是ipv6。
这样的配置会导致两个问题：

• 第一个问题，因为我们的域名只配置了ipv4的地址，没有配置ipv6的地址，所以，ipv4的地址经过160ms左右就返回了。但ipv6的地址经过300ms左右才返回，并且返回的是错误的，没有具体的地址。这里还有一个点应该是，ipv4的地址在各级域名服务器，如果之前有请求过，就会直接返回了，但ipv6的地址，从来没有获取到过，所以每次都需要回源到根域名服务器去查询，然后返回错误。如果设置hints.ai_family = AF_NET 就表示只请求ipv4的地址，dns耗时就很短。当然我们这里可以直接修改ffmpeg代码，但是这就破坏了ffmpeg的强容错性，如果将来需要ipv6的地址，就容易出bug。所以我们采用在外部传入ip地址进来，这样灵活性就可配置，并且可优化的空间更大。对于直播这种首屏要求很高的应用场景，即使是100ms也是优化的空间。
• 第二个问题，一般的域名解析都会返回一个有效期，然后由系统来缓存，一般是1分钟左右，也有3分钟的，具体看注册域名的时候是如何配置的（没搞过，所以不清楚）。然后，系统缓存并不会自动去更新，所以1分钟后，缓存失效，也会导致拉流时从新解析耗时300多ms。
  所以，直接传入ip大部分情况下会直接提升这300ms的时间。

具体如何操作？

1. 用什么方法解析出ip地址呢？
   目前有几种方法可以解析，可以用开源的HappyDNS，也可以用各厂商的httpdns。HappyDNS是走的系统解析方法并且只请求了ipv4的地址，可以很好的避免这个问题。当然httpdns就有更复杂的方法了，而且配合缓存机制，也能达到很快的速度，并且httpdns通常也能解决小运营商dns 域名劫持的问题，所以还是很有用的。

2. 拿到ip后直接传入就可以了吗？
   如果对应一些CDN厂商，比如网宿，在ffmpeg里直接用http://1.1.1.1/live/59c3507b20a05d24f928d6cf.flv类似这种http请求，就能拉取到数据了，但在某些CDN厂商那里不行，比如阿里云。这是因为他们的服务器不仅仅支持某一个域名的服务，还支持其他域名的服务，所以需要在http的header里面设置Host这个参数。这样CDN服务器就能处理了。

在这里，我们可以通过设置参数的形式通过设置Host:这个参数给ffmpeg，这样ffmpeg就可以直接填充了。具体代码如下:(这里参照ijkplayer源码)

av_dict_set(&ffp->format_opts, "headers", "Host: flv-meipai.8686c.com", 0);

注意这里的Host:后面一定要有一个空格。这样，ffmpeg发起的http请求就有host参数了。

1. 具体代码如何实现的？

这里的关键是av_dict_set 方法如何将参数传入到ffmpeg内部。首先看下ffp->format_opts是什么数据结构

AVDictionary *format_opts;

struct AVDictionary {
    int count;
    AVDictionaryEntry *elems;
};

typedef struct AVDictionaryEntry {
    char *key;
    char *value;
} AVDictionaryEntry;

可以看出，AVDictionary就是一个封装了dict类型的数据结构。
然后是看这个ffp->format_opts合适传进去的。

err = avformat_open_input(&ic, is->filename, is->iformat, &ffp->format_opts);

avformat_open_input这个方法就是ffmpeg的打开流，并找到流媒体的头部信息的函数，具体可以参考另一篇文章Avformat_open_input函数的分析之--HTTP篇。传入以后，最终format_opts这个结构体会走到avio.c文件的ffurl_open_whitelist方法，并赋值给URLContext **puc结构体，代码如下:

    if (options &&
        (ret = av_opt_set_dict(*puc, options)) < 0)
        goto fail;
    if (options && (*puc)->prot->priv_data_class &&
        (ret = av_opt_set_dict((*puc)->priv_data, options)) < 0)
        goto fail;

然后最终会在http.c文件的发起http连接的函数http_connect方法中

char headers[HTTP_HEADERS_SIZE] = "";

if (!has_header(s->headers, "\r\nHost: "))
    len += av_strlcatf(headers + len, sizeof(headers) - len,
                        "Host: %s\r\n", hoststr);

if (s->headers)
        av_strlcpy(headers + len, s->headers, sizeof(headers) - len);

这段代码的意思，如果dict里面含有Host:这个字符串，然后就取后面的值来作为http的headers。否则取hoststr的值，这个值是之前从url里面解析出来的。

所以，经过上面几步，就完成了外部设置Host参数的功能，除了Host以外，http协议的所有headers里面的参数都可以设置。都可以通过这种方式来设置。这就是ffmpeg的强大的地方。