流媒体点播/直播服务架构设计,类HLS协议

有一个关于通信网络的冷笑话:

2G时代,你可以看苍井空.txt

3G时代,你可以看苍井空.jpg

4G时代,你可以看苍井空.avi

于是可以看到,如今的网络时代已经进入了流媒体时代,了解如何搭建一个流媒体服务器,是十分有意义的。最近,我们简单实现了一个流媒体点播&直播服务,采用了类似HLS协议的方法,给大家分享一下。

什么是HLS?

关于HLS介绍的文章,随便搜一下就可以搜到一大堆,这里就简单介绍一下。(WIKI)

HLS的全称是Http Live Streaming,是由苹果公司提出的一套基于HTTP传输流媒体的网络协议。它的工作原理是把一个大的视频文件切分成不同的小文件,一般来说每个小文件是10s左右。然后用户播放的时候,按照顺序依次下载每个小视频即可,下载一个播一个,只要网络稳定带宽足够,便可以流畅的播放完整个视频。但这种方法有一个坏处,在最开始播放和跳转到某个点播放时,会有一定的延迟,因为毕竟要等那个点的第一个文件下载完成才能播。如果加密了视频的话,还需要播放时解密,也会产生一定的延迟。

我们的类HLS协议

一开始我们想直接使用HLS协议,毕竟是标准协议。但遇到了一个问题,ts采用的是MPEG2的视频格式,相同清晰度下,比一般用的H.264视频格式大了一倍。虽然网络越来越快了,但生活在天朝,网络还是不确定的,所以减少视频文件的体积非常重要。最后我们决定不使用ts,而使用H.264+AAC封装的flv,对Flash播放器十分友好。与此同时,还需要生成flv的列表文件,类似于ts的m3u8文件。

除了视频格式上的差异之外,其它地方均和HLS协议一致,也是采用HTTP渐进式下载,也是采用AES-128-CBC加密,等等。(若需要加密,不推荐全文件加密,在Flash里的解密速度会比较慢

样例视频:http://www.smartstudy.com/classroom-1059-30200.html

整体架构

 

 

流媒体点播/直播服务架构设计,类HLS协议_第1张图片

如上图所示,这就是我们整个流媒体的架构设计,下面举例说明。

后端处理部分:用户A上传苍井空.avi这个视频后,首先经过我们的转码器处理(可以用ffmpeg实现),将视频拆分成若干个小切片和列表文件,例如苍井空.list、苍井空1.flv、苍井空2.flv、苍井空3.flv。之后对每个切片进行AES-128-CBC加密,秘钥存放到认证服务器上。最后将所有list和flv文件推送到CDN服务器上,至此后端处理完成。

前端处理部分:用户B想看苍井空.avi这个视频,首先向CDN服务器请求视频切片列表文件苍井空.list,同时向认证服务器请求解密的秘钥。之后根据列表文件,依次请求每个切片视频,也就是请求苍井空1.flv、苍井空2.flv、苍井空3.flv。最后拿到视频后在客户端进行解密,解密完后就是正常的视频流,可以调用相应的播放器播放。

其他细节

1)如果你们的服务对保密性要求不高的话,可以不对切片进行加密,可以省略掉流程中的很多步骤,同时节约客户端解密的时间。例如优酷的普通视频都是不加密的,可以直接下载下来看,但一些VIP电影之类的视频都是加密的,无法直接下载。以及,加密后在WEB端将无法使用HTML5的方式进行播放,暂时只能使用Flash。

2)在实际实现的过程中,最好对其中一些环节再进行一些细节处理,采用最适合实现需求的方式实现。

3)如果是非互动式的直播,可以采用这种方式实现,但如果有互动的,比如说有人可以随时提问,视频里的人要回答等等,不能够使用这种方式,因为会有几十秒的延迟,只能够采用RTMP的方式了。

4)在这种架构下,CDN的好坏是整个服务的关键,但搭建CDN的成本相对来说比较高。所以对于小公司来说,可以多用几家CDN进行对比,挑选出最适合你们的CDN。对于大公司的话,必须架设自己的CDN,或者部分架设自己的CDN,比如对于北上广深这些大城市走自己的CDN,其他二三线城市走第三方的CDN。

5)如果客户端莫名其妙出现丢包的现象,可以考虑检查宽带运营商的因素,有些运营商如果识别出数据包是视频的话,可能会被直接丢弃掉,因为这种视频数据包对它们来说最不值钱,在用网高峰期会优先照顾其它包。我们可以通过修改包格式,加密等方法搞定。

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