视频流媒体服务器

目标用于搭建内网流媒体服务器支持视频的点播。

背景

用于支持培训网站中视频点拨功能，在培训网站总体方案中需要加入流媒体服务器，用于存储和传输视频资源。

相关概念

• 流媒体
  流媒体（Streaming Media）是一种新兴的网络传输技术，在互联网上实时顺序地传输和播放视/音频等多媒体内容的连续时基数据流。

流媒体技术包括流媒体数据采集、视/音频编解码、存储、传输、播放等领域。

• 流媒体系统组成
  包括编码工具、流媒体数据、服务器、网络和播放器。

• 流媒体传输过程
  如下图所示：

• 传输协议
  RSVP: 资源预留协议
  RTP: 实时传输协议
  RTCP: 实时传输控制协议
  MMS: 微软流媒体服务协议
  RTSP: 实时流协议
  RTMP: 实时消息传输协议
  MIME: 多目因特网电子邮件扩展协议

解决方案

商业方案

• Real Network的Real System

服务端软件：Helix Server
平台：Windows or Linux
文件格式：RealAudio, Realvideo, RealFlash

• 微软的Windows Media Services

服务端软件：Windows Media Server
平台：Windows
文件格式：ASF, WMV

• 苹果公司的Quick Time系列

服务端软件：QuickTime Streaming Server (开源版本为Darwin Streaming Server)
平台：MacOS X, Linux, Windows
文件格式：MOV, MP4

在这三家公司的流媒体产品中,RealNetworks公司的免费服务端Helix Server Basic最大提供个流的并发,仅支持其专有编码RealAudio和RealVideo，基本上只能算是体验性的产品；微软公司的流媒体服务端Windows Media Server附带于其服务器产品Windows Server中,但只有最高版本的Windows Server Enterprice才具有完整的包括组播在内的所有流媒体服务器功能；苹果公司的Darwin Streaming Server(简称DSS)完全免费,没有任何功能限制,且符合国际标准。

开源/免费解决方案

• ffmpeg

全平台视频转换
开源

• RED5

Red5是一个采用Java开发开源的Flash流媒体服务器。它支持：把音频（MP3）和视频（FLV）转换成播放流； 录制客户端播放流（只支持FLV）；共享对象；现场直播流发布；远程调用。Red5使用RSTP作为流媒体传输协议，在其自带的一些示例中演示了在线录制，flash流媒体播放，在线聊天，视频会议等一些基本功能。
开源地址：[](https://github.com/Red5/red5-server)

• Darwin Streaming Server

为苹果公司视频流解决方案的开源版本。

• easyDarwin

国内基于Darwin Streaming Server二次开发的流媒体服务器，有中文支持网站。

安装配置

RED5

使用HTTP协议播放

1. 首先从github下载已编译版本，因为在Linux上安装使用，直接下载 red5-server-1.0.7-RELEASE.tar.gz文件即可。
2. Java程序，在服务器上安装jre1.7版本后即可解压运行。测试阶段可以使用./red5-debug.sh启动red5服务器。在浏览器上输入http://[serverip]:5080/可以看到red5控制主页。
3. 在red5安装目录下的webapp/vod目录下的视频文件可以在本地VLC播放器上连接http://[serverip]:5080/[filename]进行播放。

Darwin Streaming Server

功能同easyDarwin，在Linux上安装比较繁琐，所以暂时只试用easyDarwin。

easyDarwin

使用RTSP协议播放

1. 首先从github下载源码或者已编译版本，因为上面有centos的已编译版本，直接下载解压即可使用。
2. 使用root账户启动执行程序，首次启动迁移开启调试模式，./easydarwin -c ./easydarwin.xml -d。
3. 启动后，可以在执行的从终端看到调试信息。同时使用http://[serverip]:8088可以登录，默认使用admin/admin登录。
   
4. 在Movies目录下放置一些视频文件，就可以在客户端使用播放器进行播放，我测试使用的是VLC。

Nginx + HLS

HLSHTTP Live Streaming苹果公司开放的支持html5直接播放的视频流技术。
Nginx实现http服务器功能，可以通过http访问m3u8文件实现播放。

要使用HLS播放的第一步，是将视频文件切割成多个ts视频流，然后使用m3u8索引文件进行播放。生成m3u8和ts文件可以借助ffmpeg工具，使用如下命令就可以将一般的视频文件转换成HLS支持的文件。

ffmpeg -i "G:video7 magic leap2.avi" -f hls "G:videoHLR	est.m3u8"

对于大文件用上面这种方式有可能出现m3u8缺少索引的情况，因此也可以使用以下的方式对文件进行转换。

ffmpeg -i bigfile.mp4 -codec:v libx264 -codec:a aac -map 0 -f ssegment -segment_format mpegts -segment_list tos.m3u8 -segment_time 10 taste_of_shanghai%04d.ts

直接使用Nginx访问文件路径

不需要多余的软件，直接将m3u8文件所在目录设置为http server的根目录。

 server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;

        #access_log  logs/host.access.log  main;

        location / {
        #    root   html;
             root /var/www/html;
            index  index.html index.htm;
        }

即可使用播放器打开远程连接。

Nginx + jwplayer

Nginx编译时增加mp4和flv模块，可以让Nginx支持flv和mp4格式。为了后面说明支持RMTP协议，同时在增加RTMP模块。

• 安装依赖包

yum -y install gcc glibc glibc-devel make nasm pkgconfig lib-devel openssl-devel expat-devel gettext-devel libtool mhash.x86_64 perl-Digest-SHA1.x86_64

tar xzvf zlib-1.2.8.tar.gz
cd zlib-1.2.8
./configure
make
make install

tar xzvf pcre-8.37.tar.gz
cd pcre-8.37
./configure
make 
make install

tar xzvf yamdi-1.9.tar.gz
cd yamdi-1.9
./cofigure
gcc yamdi.c -o yamdi -O2 -Wall

tar xzvf openssl-1.0.1t.tar.gz
cd openssl-1.0.1t
./config
make depend
make install

• 安装ffmpeg以及依赖包
  需要安装yasm, x264, LAME, libogg,libvorbis, libvpx, faad2, faac

# 汇编工具
# 请网络搜索安装包
unzip yasm-1.2.0-1.el6.x86_64.zip
rpm -ivh yasm-1.2.0-1.el6.x86_64.rpm

# h.264编码
# http videolan.org
tar xjvf last_x264.tar.bz2
cd x264-snapshot-20160718-2245
./configure --enable-shared
make
make install

# LAME mp3编码器
wget http://downloads.sourceforge.net/project/lame/lame/3.99/lame-3.99.5.tar.gz
tar xzvf lame-3.99.5.tar.gz
cd lame-3.99.5
./configure --enable-nasm
make
make install

# libogg 音频编码器
wget http://downloads.xiph.org/releases/ogg/libogg-1.3.2.tar.gz
tar xzvf libogg-1.3.2.tar.gz
cd libogg-1.3.2
./configure
make
make install

# libvorbis 音频编码器
wget http://downloads.xiph.org/releases/vorbis/libvorbis-1.3.5.tar.gz
tar xzvf libvorbis-1.3.5.tar.gz
cd libvorbis-1.3.5
./configure
make
make install

# libvpx VP8编码解码器
# 网络搜索
tar xjvf libvpx-1.5.0.tar.bz2
cd libvpx-1.5.0
./configure --enable-shared
make
make install

# FAAD2 MPEG-2和AAC格式的编解码器
wget http://downloads.sourceforge.net/project/faac/faad2-src/faad2-2.7/faad2-2.7.tar.gz
tar xzvf faad2-2.7.tar.gz
cd faad2-2.7
./configure
make
make install

# faac AAC编解码器
wget http://downloads.sourceforge.net/project/faac/faac-src/faac-1.28/faac-1.28.tar.gz
tar xzvf faac-1.28.tar.gz
cd faac-1.28
./configure
make
make install

# xvid 视频编码
wget http://downloads.xvid.org/downloads/xvidcore-1.3.2.tar.gz
tar zxvf xvidcore-1.3.2.tar.gz
cd xvidcore/build/generic
./configure
make
make install

# ffmpeg 转换工具
wget http://ffmpeg.org/releases/ffmpeg-3.1.1.tar.bz2
tar xjvf ffmpeg-3.1.1.tar.bz2
cd ffmpeg-3.1.1
./configure  --prefix=/opt/ffmpeg/ 
--enable-version3  
--enable-libvpx 
--enable-libfaac 
--enable-libmp3lame  
--enable-libvorbis 
--enable-libx264 
--enable-libxvid 
--enable-shared 
--enable-gpl 
--enable-postproc 
--enable-nonfree  
--enable-avfilter 
--enable-pthreads

make
# 可以忽略编译过程中的警告信息
make install

• 修改/etc/ld.so.conf

inclue ld.so.conf.d/*.conf
/lib
/lib64
/usr/lib
/usr/lib64
/usr/local/lib
/usr/local/lib64
/opt/ffmpeg/lib

执行ldconfig使修改生效。

• 编码测试

ffmpeg -i ./a_day_with_htc_vive.avi -f hls ./htcvive.m3u8

• 编译Nginx

wget http://h264.code-shop.com/download/nginx_mod_h264_streaming-2.2.7.tar.gz
tar xzvf nginx_mod_h264_streaming-2.2.7.tar.gz

# https://github.com/arut/nginx-rtmp-module
unzip nginx-rtmp-module-master.zip 

vi nginx_mod_h264_streaming-2.2.7/src/ngx_http_streaming_module.c 
# 注释以下内容
/* TODO: Win32 */
if (r->zero_in_uri)
{
return NGX_DECLINED;

}

groupadd nginx
useradd nginx
usermod -G nginx nginx

tar zxf nginx-1.8.0.tar.gz
cd nginx-1.8.0
./configure --prefix=/usr/local/nginx 
--add-module=/opt/video/nginx_mod_h264_streaming-2.2.7 
--with-http_flv_module 
--with-http_ssl_module 
--with-http_mp4_module 
--with-http_gzip_static_module 
--with-http_stub_status_module 
--with-pcre=/opt/video/pcre-8.37 
--with-zlib=/opt/video/zlib-1.2.8 
--user=nginx --group=nginx 
--add-module=/opt/video/nginx-rtmp-module-master 
--with-cc-opt=-I/opt/ffmpeg/include 
--with-ld-opt=-L/opt/ffmpeg/lib-R/opt/ffmpeg/lib

make 
make install

• 配置nginx.conf文件

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;

        #access_log  logs/host.access.log  main;

        location / {
            root /var/www/html;
            index  index.html index.htm;
            location ~ .flv$
            {
                flv;
            }
            location ~ .mp4$
            {
                mp4;
            }
        }
        location ~ .*.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|js|css)$ {
            root /var/www/html;
            break;
        }

• 使用jwplayer实现http播放

在网站上下载一个jwplayer，解压后上传至/var/www/html目录，然后就可以在浏览器直接访问以h264编码的mp4文件或flv文件。

此方法的兼容性较好，在IE, Chrome, Firefox, Safari输入地址http://192.168.40.134/player.swf?type=http&file=sample_h264_100kbit.mp4，视频都可以直接打开。

效果如下图所示：

不过这样的播放方式，要求在地址栏输入一长串的地址，优雅一点的方法是写一个页面放在网站目录下，然后通过访问页面来播放嵌套其中的视频。

如下建立一个index.html文件。

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" />
<title>test of nginx-http</title>
</head>
<body>
<div id="myElement"></div>
<object id="FlashID" classid="clsid:D27CDB6E-AE6D-11cf-96B8-444553540000" width="480" height="360">
  <param name="movie" value="player.swf" />
  <param name="quality" value="high" />
  <param name="wmode" value="opaque" />
  <param name="swfversion" value="6.0.65.0" />
  <EMBED SRC="player.swf" WIDTH="480" HEIGHT="360" QUALITY="high" flashvars="type=http&file=/magicleap2.flv&autostart=true" wmode="opaque" /></object>
</body>
</html>

其中flv文件如果要支持拖动，需要对文件添加关键帧，方法如下：

yamdi -i magicleap.flv -o magicleap2.flv

然后通过浏览器访问这个地址http://192.168.40.134/index.html。可以看到视频实现在页面中的播放。

Nginx + RMTP模块

• 测试RTMP直播功能
  提示：测试RTMP功能可以参考nginx-rtmp-module中的test目录。

# 写入nginx.conf文件，rtmp协议专用1935端口
rtmp {
    server {
        listen 1935;
        chunk_size 4000;
        application vod {
            play /var/www/vod; # vod file location
        }
        application live { 
            live on;

         }
    access_log logs/rtmp_access.log; 
    }
}

在本地的VLC打开rtmp地址rtmp://192.168.40.134/live/mystream。
在远程主机上使用ffmpeg命令模拟一个视频流推送给VLC。这种推流的方式实际就是所谓的直播了。

ffmpeg -loglevel verbose -re -i /var/www/html/a_day_with_htc_vive.avi  -f flv rtmp://localhost/live/mystream

ffmpeg –i/usr/local/nginx/vod/flvs/a.flv-strict -2 -c:v libx264 -c:a aac -f flv rtmp://192.168.10.4/live/test

一旦远程主机上的转换开始，VLC开始缓冲几秒后就会开始播放，如下图所示。

• 在http模块中配置RTMP虚拟机(server)实现点播功能

实现方法是用jwplayer调用rtmp的流实现视频播放。如下html实现对视频的嵌入播放。

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" />
<title>nginx-rtmp</title>
</head>

<body>
<div id="myElement"></div>
<object id="FlashID" classid="clsid:D27CDB6E-AE6D-11cf-96B8-444553540000" width="480" height="360">
  <param name="movie" value="player.swf" />
  <param name="quality" value="high" />
  <param name="wmode" value="opaque" />
  <param name="swfversion" value="6.0.65.0" />  <EMBED SRC="player.swf" WIDTH="480" HEIGHT="360" QUALITY="high" flashvars="streamer=rtmp://192.168.40.134:1935/vod&file=magicleap2.flv&autostart=true" wmode="o
paque" />
</object>
</body>
</html>

播放效果如下:

通过这个RTMP流的优势是，可以避免视频文件被浏览器通过http方式进行下载。

视频文件存储

所有流服务器存储媒体文件的方式都是将文件放在指定目录下面，且磁盘系统绝大部分I/O都是读操作，写操作只会发生在上传和更新媒体文件过程中。对于这种I/O操作特性，建议选择RAID 5用于中小规模的视频点拨服务。这样可以提供比独立磁盘更高的数据安全性和读取速度，同时将成本控制在较小的范围内。实际可用容量为(N-1)个磁盘。