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基于ECS Fargate容器化直播方案（En)

AWS容器直播方案是一个端到端的基于 AWS ECS Fargate的无服务直播方案，该方案通过aws cloudformation一键部署可以轻松在aws上实现一个高可用和弹性伸缩的视频流直播平台，可以轻松实现直播视频流的推送、转码，水印，点播和分发功能。

[Image: 图片.png]

功能：

  • 推流：提供推流地址和海量设备的接入,支持主流 RTMP 协议推流。支持 OBS等常见的第三方推流软件，支持常见的第三方 RTMP 推流硬件和编码器或盒子等设备；
  • 视频播放： 支持HTTP-FLV（2秒延迟）和HLS\CMAF（大于10秒延迟）三种回放协议。 支持常见的第三方 FLV、RTMP、HLS 播放器VLC,FFPLAY；
  • 视频处理功能：视频转码、视频录制、视频截图，直播水印，直播中继等；；
  • 视频频存储和点播 ： 视频存储（可做冷/热分层），支持录制hls分片点播
  • 直播控制台： 提供API 管理和图形化管理（开发中） ；
  • 地址管理： 统一的推流域名、播流域名管理
  • 安全： 推流鉴权支持推流 URL 鉴权，播放鉴权利用CloudFront签名URL支持播放 URL 防盗链以及播放鉴权；

方案应用场景：

  • 普通/低延迟直播：满足中、小型客户的普通和低延迟直播需求。如游戏、电商、媒体、教育等行业的直播
  • 大并发上行视频云存储：将监控设备、智能设备通过标准化协议接入，在云端进行监控流的收录存储、媒体处理

方案特点：

image-20210604110748978

  • 无服务，端到端：基于云原生无服务架构，无需进行容量规划，减少运维负担，轻松扩展，按需付费。
  • 简单、开放、集成：方案使用简单，不用复杂的配置，满足非专业客户直播推，转，拉的需求；具备很好的开放性，和aws的托管服务无缝集成
  • 大容量、高负载：基于ECS弹性架构，根据推拉流的负载弹性伸缩，支持海量的视频流接入和拉取
  • 自助化管理：可以通过控制台和API对直播流元数据进行管理，也可以根据需求设置适合您业务场景的直播功能，如录制、转码、截图，水印等
  • 全球化部署：一键全球化部署，支持全球24个区域部署（包括北京和宁夏区域部署）

方案架构：

image-20201225101811743

架构说明：

视频接入服务： 高可用代理服务器集群，通过ECS Service保证节点数量，提供RTMP推流地址和海量设备的接入，采用轻量级HAPoxy,支持rtmp，提供统一的推流地址：rtmp:// DNS Name /stream/

视频网关服务： 基于Node media server实现高性能轻量级rtmp server，支持rtmp，rtmps推流接入，维护推流状态并将保存元数据信息，基于元数据模块的会话管理，基于事件回调维护推流客户端状态，检测客户端上下线，并根据状态调度ECS 任务

元数据管理： 使用dynamodb管理视频流元数据，通过API gateway提供元数据的CRUD管理的Restful API；动态设置视频流处理参数；自动生成唯一推流channel;通过API得到推流和拉流URL

视频处理服务： 基于Fargate实现视频转码，直播，录制，分片等功能，ECS Server自动管理流媒体服务器集群的数量和弹性伸缩，提供如下功能

  • 高性能，基于ngnix http server
  • 视频流进行实时编码，转码
  • 视频和图片分片和s3存储，自定义分片时间和转码参数，
  • 支持HTTP-FLV（2秒延迟）和HLS\CMAF（10秒延迟）
  • 动态调整参数，轻松与aws服务集成

视频分发服务：

  • ECS Server自动管理视频流分发服务器集群的数量和弹性伸缩 ：Route53-> CloudFront-> ALB→ 视频流分发服务器→视频流处理服务器
  • 通过自动寻址实现多路输入流-一路输出
  • 内置NGINX缓存。尽可能减少服务器上的负载，避免惊群效应
  • 利用cloudfront加速加下行拉流，签名URL

管理控制台： image-20210604111733466 管理控制台功能

  • 域名配置
  • 直播管理
  • 视频录制
  • 水印配置
  • 视频中继
  • 在线视频

安装与部署：

先决条件： 1.安装和配置 AWS Cli和jq

`sudo pip install ``--``upgrade awscli ``&&`` hash ``-``r
sudo yum -y install jq gettext bash-completion moreutils
`

2.安装sam cli

部署：

$ git clone https://github.com/superyhee/serverless-live-streaming.git

运行setup.sh一键部署

$ cd stack
$./setup.sh

通过sam部署直播平台管理 API

$ cd metadata
$ sam build
$ sam deploy --guided

image-20201229140846150

管理控制台使用说明：

获取推流和拉流地址：

从 AWS ELB 控制台，获取“video-streaming-server-lb”的推流地址 image-20201225105634511 从 Cloudfront 控制台获取拉流地址

image-20201225112730424 获取直播控制台地址： 进入AWS ECS控制台，获取video-streaming-web任务的public ip，浏览器输入 http://Public IP 即可进入直播控制台： image-20210604111445971

直播推拉流域名设置

image-20210604111825364 在“域名配置”页面配置推流域名和播放域名的CNAME值

  • 导航栏中选择“域名管理”进入域名管理页面

  • 直播服务需要一个推流域名和播放域名

  • 添加刚才从ELB和Cloudfront获得的推流和拉流地址，或者使用已备案的推流域名、播放域名并指向ELB或Cloudfront地址

  • 具备直播的域名，域名完成备案

创建直播频道： image-20210604111922492 点击“直播频道”右上角+

  • 输入直播频道名称、描述和过期时间
  • 选择视频输出格式,例如：HLS，FLV，CMAF
  • 系统自动根据域名和过期时间生成签名推流地址

j控制台获取推流地址和播放地址 image-20210604112044497

  • 点击箭头按钮，自动生成推流地址和播放地址
  • 自动根据过期时间和私钥生成签名推流地址和推流二维码
  • 自动生成HLS，FLV，CMAF拉流地址
  • 点击对应输出的播放按钮，播放视频

在线预览直播视频流 image-20210604112113646

  • 点击头像 按钮，显示直播视频浏览
  • 自动生成视频流播放地址和二维码
  • 根据不同的视频输出格式在线预览
  • 直播推流成功后，大概需要35秒左右可在线看到直播流

直播视频录制功能

image-20210604112234069

根据配置的录制规则对正在直播的视频进行录制和截图

  • 操作：点击修改按钮，修改直播视频录制的参数
  • 录制格式：录制文件的格式，支持“JPG”“MP4”和”HLS”格式
  • 存储位置:存储在自动生成的S3存储桶中（video-streaming-assets-assetsbucket开头）
  • 参数：截图频率，MP4录制频率，HLS录制频率
  • 任务类型：灵活选择转码任务类型，节省成本

直播水印 image-20210604112300068

原始流视频画面添加上各种预设好的标志图片和文字

  • 支持图片水印和文字水印
  • 主要参数：包括水印位置和水印大小 ，文字及文字属性
  • 图片水印参数：图片URL地址、图片高度，图片宽度，左右间距

直播视频转码： image-20210604112321695

将推送的直播流转码成多种分辨率和码率规格的视频流

  • 适配不同播放终端；适配不同网络环境；降低分发成本
  • 预置转码模板：支持选择视频画质，视频画质内置了常用的流畅、标清、高清和超清四种标准模板
  • 任务类型：灵活选择转码任务类型，节省成本
A B C
1 转码模板的分辨率和码率
2 视频画质 分辨率 码率（Kbps**）**
3 流畅 640*360 400
4 标清 854*480 600
5 高清 1280*720 1000
6 超清 1920*1080 2000

直播中继： image-20210604112449679

在直播视频流中继转发

  • 通过视频relay自动把原始视频流推送到其他视频直播平台
  • 实现国内和海外同步直播

API集成：

可以通过API gateway提供的Restful API来对视频频道的元数据进行管理并集成到自己的应用和管理界面中 创建视频流元数据 获取 API 网关调用 URL image-20201225110157183

通过 curl 发布视频流元数据

curl -d '{"isFlv":true, "isHls":false,"isVideo":false, "isImage":false,"isMotion":false, "isOnDemand":false,"isCMAF":false,"video_time":"60","image_time":"30","hls_time":"2","hls_list_size":"5", "outdate":"2022-12-09"}' -H "Content-Type: application/json" -X POST https://xxxxx.execute-api.cn-northwest-1.amazonaws.com.cn/Prod/videostream

从 Dynamodb 控制台获取您的流 ID 和签名密钥 image-20201225111416141

获取推流网址： 从 ELB 控制台获取推流地址

image-20201225105634511

通过以下方式获取推送网址：

rtmp://NLB_DomainName/stream/98724e64-bcd1-4887-af4a-60be440709aa ? 符号=1670544000-63497837275539bdb8e21800887e2db9

那么你就可以使用OBS来推送视频流 image-20201225114304543

  • 编码器： x264
  • 速率控制：CBR
  • 比特率： 1000 (或更低)
  • 关键帧间隔（秒，0=自动）：2
  • CPU Usage Preset (higher = less CPU) ：veryfast,
  • Tune： zerolatency

拉流 从 Cloudfront 控制台获取拉流 url image-20201225112730424

通过视频播放器（ffplayer）或浏览器查看视频 播放：

`ffplay http://cloudfront_dns/98724e64-bcd1-4887-af4a-60be440709aa/live.flv`

浏览器：

`http://cloudfront_dns/98724e64-bcd1-4887-af4a-60be440709aa/flv.html`

flv_example