流媒体传输是“直播”中至关重要的环节,在网络传输媒体流的时候有着不同的流媒体传输协议。
做了一些小调查,在整个“直播”产品构建的过程中,应用最广的两个流媒体传输协议就是 RTMP 和 HLS 两个协议,其中 RTMP 在国内直播发展的长河中扮演着极其重要的角色,各个平台与 RTMP 的“结合”已变得很成熟。
两种不同的流媒体传输协议
RTMP
RTMP (Real Time Messaging Protocol) :实时消息传输协议,属应用层协议,基于传输层 TCP 协议长链接来进行传输,有 N 多变种,最早由 Macromedia 公司开发,而后 Macromedia 被 Adobe 公司收购。
RTMP 的主要特性
- 市场广阔,基本所有的编码器都支持 RTMP;
- 延迟低,RTMP 的实时性在 1~3 秒左右,即使经过 CDN (Content Delivery Network 内容分发网络)多层分发也能保证实时性在 3 秒左右,此特性已经完全满足现在的直播产业需求;
- 稳定性、可靠性高,基于 TCP 保证媒体流在传输的过程中不会丢失,但这也是缺点,在网络状态不好的时候,服务器会等待数据,这个过程会出现延迟,等包接受完整再将完整的包推给 Client 端;
- HTML5 播放需要插件,并且跨平台较差
RTMP 原理
RTMP 通过握手的方式建立 RTMP Connection,
若 Client 端要按序发送 C0、C1、C2,Server 端按序发送 S0、S1、S2,大致过程如下图:
为保证数据的有效性,无论是 Client 端还是 Server 端都会等待一次 Chunk 接收完毕再进行下一次通信。
- Chunk 是 RTMP 在进行数据流传输过程中的最小单位,每个 Chunk 由 Message 拆分,当然也可能每个独立的 Message 作为 Chunk 进行传输;
- Message 是满足 RTMP 并且经过「格式化」的数据,Message 有着自己的“数据结构”,标识每个 Message 的字段为 Message ID,该字段是拆分成 Chunk 和还原 Chunk 的凭借。
HLS
HLS (HTTP Live Streaming):是 Apple 公司基于 HTTP 实现的流媒体传输协议。
HLS 的主要特性
- 对于 Apple 自家平台的硬件设备上最大化支持,不用自行开发特有播放器,在 Android 的设备上支持表现略差;
- HLS 会将视频源分成索引文件和视频切片进行传输,所以可以实现平滑的切换码率,但这也是 HLS 一个致命的缺点,这种机制会导致 HLS 的实时性很差,延迟可达到数十秒;
- 基于 HTTP ,不存在防火墙和代理的问题,但需要和 Server 端不断进行连接通信;
- HTML5 可以直接播放直播链接,不需任何独立的 Application 支持。
HLS 主要原理
HLS 传输内容包括:m3u8 索引文件以及 ts 视频切片。
无论是直播还是点播,HLS 协议都将视频源按策略分割成一个索引文件和若干 ts 视频切片,由索引文件管理视频切片,Server 则不断的将这些最视频切片推给 Client 端,所以对于直播而言,Client 会不断接受从 Server 端推过来的视频切片,以“点播”的方式达到直播的效果,但由于切片的过程会造成高延迟,所以在国内的直播产业中并不被看好,即使是将 ts 文件的切片设置最小,表现也仍旧不如 RTMP。
RTMP Vs. HLS
通过上面的介绍,对于视频采集 -> 处理/编码 -> 推流分发 -> Client 端播放整个过程中 RTMP 和 HLS 的工作内容大致如下:
与此同时,RTMP 既能推流也能拉流,而 HLS 只能拉流。
所以根据各自的特点,RTMP 更适用于实时性、互动性较高的直播,HLS 更适合 HTTP 点播。
本地流媒体传输实践
准备
a. 安装 HomeBrew
,终端键入:
ruby -e "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/master/install)"
升级
Homebrew
:brew update
b. 推流搭建本地服务器需 nginx,终端键入:brew tap denji/nginx
使用
brew tap homebrew/nginx
会报 Error: homebrew/nginx was deprecated. This tap is now empty as all its formulae were migrated.
c. 安装 rtmp 模块,终端键入:
brew install nginx-full --with-rtmp-module
d. 此时,nginx 和 rtmp 模块都已安装完成,终端键入:nginx
(权限问题键入 sudo nginx
),启动 nginx 服务,浏览器键入 http://localhost:8080
出现 Welcome to nginx! 欢迎语表示安装成功。
重启 nginx 服务命令:
nginx -s reload
停止 nginx 服务命令:nginx -s stop
有序退出 nginx 服务命令:nginx -s quit
e. 配置 nginx.conf (HLS + RTMP)
nginx.conf 路径为:/usr/local/etc/nginx/nginx.conf
文本打开该文件在 http 作用域内键入:
location /hls {
#Serve HLS config
types {
application/vnd.apple.mpegurl m3u8;
video/mp2t ts;
}
root /usr/local/var/www;
add_header Cache-Control no-cache;
}
在最后键入:
rtmp {
server {
listen 1935;
application rtmplive {
live on;
max_connections 1024;
}
application hls{
live on;
hls on;
hls_path /usr/local/var/www/hls;
hls_fragment 1s;
}
}
}
RTMP 默认端口 1935,rtmp 配置信息不属于任何作用域,写在任何作用域里都会报错 nginx: [emerg] "rtmp" directive is not allowed here in /etc/nginx/nginx.conf:起始行数
配置完毕重启 nginx 服务。
f. 安装 ffmepg 工具,终端键入:
brew install ffmpeg
g. 安装支持 HLS 和 RTMP 的播放器,VLC 和 mpv 都可,在此用的是 mpv。
实践本地推流至 nginx
一切都准备就绪后,即可实践推流服务,终端键入:
ffmpeg -re -i 目标视频.mp4 -vcodec libx264 -vprofile baseline -acodec aac -ar 44100 -strict -2 -ac 1 -f flv -s 1280x720 -q 10 rtmp://localhost:1935/xx/xx
推流命令具体参数:
参数 | 说明 |
---|---|
-vcodec libx264 | 视频的编码器为 H.264 |
vprofile baseline | 设置音视频编码器的类 |
-acodec aac | 指定声音的编码器为AAC |
-ar 44100 | 音频编解码器的采样率,单位为赫兹 |
-ac 1 | 设置音频编解码器的声道数目 |
-f flv | 强制设定输入和输出文件格式为 flv 格式 |
-s 1280x720 | 分辨率 |
推送过程会在终端显示如下:
推送完毕如下:
RTMP 拉流
推流至 RTMP 服务器生成地址: rtmp://localhost:1935/xx/xx
此时在 mpv 工具栏 File - Open URL - 键入 rtmp://localhost:1935/rtmplive/xx
播放即可播放:
HLS 拉流
推流至 HLS 服务器生成地址:
http://localhost:8080/hls/xx.m3u8
在浏览器或者 mpv 中播放表现如下:
实践远程推流
手头刚好有个科学上网买的 VPS 正好可以当作远程服务器使用,新加坡节点,但应该也是绕到美国的线路,所以可想而知,播放过程异常的艰辛,十几秒播放一帧已经算是给面子了,但好在已经有成果。
我的服务器是 CentOS 系统,可能安装模块的命令和 Ubuntu 系统有细小的差别。
在此连接 VPS 的工具选择的是 ShellCraft,macOS 自带的终端工具也可以连接,可视化 CentOS 服务器的客户端为 FileZilla,添加 VPS 站点步骤在本文最后。
准备
a. 安装 git,CentOS 系统下安装 Git 的命令为:
yum install git
b. clone srs,键入:
git clone srs
srs 的作者将它定义为直播服务器集群,更多的信息,请点 srs Github 主页。
若 clone 过程中出现 Please make sure you have the correct access rights and the repository exists. 说明,SSH Key 出现了问题导致无法正常 git 操作,解决如下依次键入:
git config --global user.name "yourname"
git config --global user.email "your@email.com"
ssh-keygen -t rsa -C "your@email.com"
vi /root/.ssh/id_rsa.pub
- 将该文件的一大串信息复制并添加到 Github 个人设置里新建的 SSH Key 中。
c. cd 到 srs 目录,依次键入:
git checkout 2.0release
git pull
cd trunk
d. 配置远程服务器,该过程极其漫长,键入:
./configure --disable-all --with-ssl --with-nginx --with-hls --with-http-callback --with-http-server --with-http-api --with-ffmpeg --with-transcode --with-librtmp --with-dvr && make
出现下图所示表示配置环境完成:
e. 执行配置,键入
./objs/srs -c conf/srs.conf
实践远程推流与拉流
推流拉流过程和本地推流命令一样,只不过服务器地址的 localhost:接口 要换成服务器地址,倘若出现如下错误信息则说明需要关闭 CentOS 的防火墙:
错误信息:
[tcp @ 0x7fd255c02b80] Connection to tcp://207.148.66.232:1935 failed: Connection refused
[rtmp @ 0x7fd255d0b100] Cannot open connection tcp://207.148.66.232:1935
rtmp://207.148.66.232/live/demo: Connection refused
关闭防火墙的命令为:systemctl stop firewalld.service
。
FileZilla 添加站点
File -> Site Manager 弹出如下界面:
New Site -> General -> Protocol 选择如图所示的 SFTP,Logon Type 为 Normal,Host、User 以及 Password 自行填写,Connect。
界面如下:
👏done!🎉