如何搭建自己的推流服务器

前言

上一篇文章中写到了，我是如何使用FFmpeg将不能直接播放的视频弄成QuickTime支持的格式。那些个操作感觉就是有些个笨拙，充满了程序员式的执著。难道我要在电视上播放一个视频，就非得转码，然后再拷贝到电视上么。非也，其实任何音视频都是“流“。那么流是不是就可以传输呢，水可以通过水管传输到我们想要的地方，那音视频怎么传播呢，靠的是网络架构中的传输层传递。那么在接下来的文章中，我将和大家来谈谈我怎么实现的流的传输。

streaming可以用来干什么？

流协议主要用于规范流媒体的delivery和ingest

streaming协议有哪些？

普通的
- RTMP（real-time message protocol）
  - RTMP使用的是TCP协议做的底层的传输协议，这样就可以保证低延迟，但是RMTP依赖于flash的播放器，But现在浏览器中已经停止了对flash的支持，所以如果想要在浏览器中直接播放就需要安装flash相关的插件
- SRT（Secure Reliable Transport）
  - 是一种基于UDP的开源视频传输协议，SRT 专为低延迟实时视频传输而设计
- WebRTC（Wowza’s Real-Time Streaming at Scale feature）
  - 作为最快的可用技术，WebRTC可向任何主要浏览器传送近乎即时的语音和视频流
- RTSP (real-time streaming protocol)
  - RTSP用于控制两个端点之间的音频/视频传输，并促进低延迟流媒体内容在互联网上的传输，它的起源要早于RTMP
adaptive streaming protocol based on http
- HLS (http live streaming)
  - 协议使用包括两部分，第一部分是（manifest）描述文件m3u8，第二部分是可播放的ts音视频文件，HLS最初源于IOS生态圈，随着技术的发展，HLS被越来越多的平台所接纳，例如，Google Chrome，Android，linux等等
- MPEG-DASH （Dynamic Adaptive Streaming over HTTP）
  - MPEG-DASH 类似于另一种流媒体协议 HLS，因为它将视频分解成更小的块，并以不同的质量级别对这些块进行编码。这使得可以流式传输不同质量级别的视频(举个🌰，这里的不同质量，只得是不同的分辨率的视频)，并在视频中间从一个质量级别切换到另一个质量级别，不同于HLS，DASH的manifest是使用xml，容器使用的m4s，个人感觉m3u8作为资源管理文件使用起来更加的清晰，因为DASH的所有配置都杂糅在一个文件中

流传输在现实中的使用场景

桌面共享
摄像头实时播放
- 安全监控
- 直播
家庭影院

为什么不能直接播放流

对于这个问题我们可以换个方式来问，我们可以这样问，”我们为什么需要一个流媒体服务器，它能帮我们干嘛？”举个🌰，假使我们的生活中没有media server，那么我们消费流媒体的流程如下，用户上传资源，某个平台提供视频资源下载，然后在本地播放，oops格式不支持，下载支持的播放器，或者下载转码工具，一番折腾之后开始看电影。但是如果有了media server，这个过程会变成什么样呢？
- 看完上图，我们可以清楚的发现，在原始的流媒体经过了media server之后，我们手动的转码，格式转换，以及local带宽的限制问题都悄然消失。对于消费者，只需要打开视频便可以看到现成的视频

如何播放不同的streaming

直接使用ffplay，在之前的一篇文章中，我已经对ffplay 做了简单的介绍
- ffplay -v quiet -y 200 <path of the playlist resource>
使用浏览器直接播放（html5的video），不需要其他的流传输服务器
- 在本地的playlist的manifest用server host起来，这里我们可以使用node环境的来把本地的某个pathhost起来
  - 安装node host工具npm install http-server -g
  - host文件夹
    - cd到需要host的path下
      - cd <path>
      - http-server
    - 直接host需要访问的path
      - http-server <path>
  - tips:
    - 必须使用http server将需要的manifest和对应的音视频资源host，如果直接使用本机的file server是无法工作的
  - 把manifest嵌入到html 中，使用现成的js库播放。或者还可以使用原生的js代码处理的web，来播放manifest

搭建streaming push server （搭建media server），本文中将介绍三种推流服务器的搭建方式

方法一
- 搭建Ant Media server (AMS)
  - 什么是？
    - is one of the fastest-growing and most popular streaming engines. Ant Media Server supports WebRTC, CMAF, HLS, RTMP, RTSP, and more for your critical business streaming needs
    - 如果是个人用户可以免费使用，但是如果是企业级用户则需要付费
    - 更多的细节部分，大家可以参阅官网
  - how to
    - 下载 ant-media-server 安装包
    - cd zip 包的路径
    - 下载 ant-media-server 安装脚本 wget https://raw.githubusercontent.com/ant-media/Scripts/master/install_ant-media-server.sh && chmod 755 install_ant-media-server.sh
    - 使用脚本 sudo ./install_ant-media-server.sh -i <ANT_MEDIA_SERVER_INSTALLATION_FILE>
      - tips
        
        如果在mac上，直接运行 unzip <ANT_MEDIA_SERVER_INSTALLATION_FILE>，因为上述的安装脚本是针对于Ubuntu的linux系统，对于mac不适用
        
        或者还可以使用docker ，如果直接使用Java的基镜像时，还需要考虑当前镜像中的系统版本或者java版本是否被AMS支持
    - 使用
      - 启动 sudo service antmedia stop
      - 终止 sudo service antmedia start
      - 查看当前ant media server的状态 sudo service antmedia status
      - tips
        
        如果在Mac上，可以直接进入到安装包中，然后运行 ./start.sh，需要保证当前系统的java版本为java11以上
    - 在浏览器中输入http://SERVERHOST:5080/ ，第一次访问的时候能够在浏览器中看到以下的界面，那么恭喜你，AMS已经成功地完成搭建
    - 注册之后，登录到主界面，发布直播流
    - 进入到主界面之后
      - 转播stream resource
        
        tips: 使用QuickTime Player录屏，同样可以使用FFmpeg将mov文件转换成.gif文件
        
        运行
        1
        2
        3
        ffmpeg -i <input file> \
        -vf "fps=10,scale=320:-1:flags=lanczos,split[s0][s1];[s0]palettegen[p];[s1][p]paletteuse" \
        -loop 0 output.gif
      - 转播playlist

方法二

搭建nginx+RTMP

安装nginx brew install nginx

安装nginx rtmp module，brew install nginx-full --with-rtmp-module

tip

当运行上述命令式报出以下错误时，Error: invalid option: --with-rtmp-module 可以运行 brew tap denji/nginx，然后再安装rtmp module

安装成功之后会有以下提示

Docroot is: /usr/local/var/www
The default port has been set in /usr/local/etc/nginx/nginx.conf to 8080 so that
nginx can run without sudo.
  
nginx will load all files in /usr/local/etc/nginx/servers/.
  
- Tips -
  Run port 80:
  $ sudo chown root:wheel /usr/local/opt/nginx-full/bin/nginx
  $ sudo chmod u+s /usr/local/opt/nginx-full/bin/nginx
  Reload config:
  $ nginx -s reload
  Reopen Logfile:
  $ nginx -s reopen
  Stop process:
  $ nginx -s stop
  Waiting on exit process
  $ nginx -s quit
  
To start denji/nginx/nginx-full now and restart at login:
brew services start denji/nginx/nginx-full
Or, if you don't want/need a background service you can just run:
nginx

使用ffmpeg推流，使用nginx的RTMP模块时，我这里使用的是live streaming的主动推流模式，也就是源头将streaming推送给media server，而不是media server主动去拉资源

ffmpeg -v quiet -i "<stream resource locatopm>" \
  -vf "scale=-2:200,drawtext=fontfile='c\:/Windows/Fonts/courbd.ttf':text=RTMP:fontsize=30:x=10:y=20:fontcolor=#000000:box=1:boxborderw=5:boxcolor=#ff888888" \
  -vcodec libx264 -f flv <rtmp server url>

使用ffplay验证推流成功
- ffplay -v quiet <rtmp server url>
使用VLC验证推流成功
- 下载VLC

方法三
- 搭建rtsp-simple-server 服务器
  - 使用方式
    - 下载server release package ，unzip该文件包，运行./rtsp-simple-server
    - 使用docker方式启动
    - OpenWRT
  - 推流
    - ffmpeg -re -stream_loop -1 -i http://localhost:8080/nature.mp4 -c copy -f rtsp rtsp://localhost:8554/mystream
  - 验证
    - ffmpeg
    - vlc

各种推流服务器之间的比较

	pulling supported protocol	pushing supported protocol	supported OS	freeium	latency	advantage	disadvantage
ant media server	RTSP, RTMP & HLS	RTMP & WebRTC	Linux/MacOS/Windows (cloud:AWS/Azure/Alibaba/Digital Ocean/Linode)	yes	8s-12s for community version	provide GUI, user-friendly, open source, community support	some features need payment
nginx-rtmp-module	RTMP/HLS/MPEG-DASH	RTMP, HLS & MPEG-DASH	Linux/FreeBSD/MacOS/Windows	yes	control by parameter	more flexible, open source, community support	not support webRTC
rtsp-simple-server	RTSP, RTMP, HLS & WebRTC	RTSP, RTMP, HLS & Raspberry Pi Cameras	Linux/MacOS/Windows	yes	control by parameter	open source, community support

展望

实现一个家庭观影系统
考虑一下如何上云