macOS 系统 nginx + rtmp 流媒体传输实践

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 RTMPHLS 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:

image.png

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:

RTMP
HLS

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 Homebrewbrew 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,nginxrtmp 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 1935rtmp 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,VLCmpv 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:

image.png

推送完毕如下:


image.png

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:

image.png

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:

Safari 播放
mpv 播放器播放

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:


image.png

e. 执行配置,键入
./objs/srs -c conf/srs.conf

image.png

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:

image.png

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:

image.png

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:


image.png

👏done!🎉

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