部署基于FFMPEG的HLS直播视频服务 Deploy HLS(m3u8) Server With FFMPEG

这是一次搭建直播HLS服务器的经历，通过以下介绍，可以完成一套完整的直播HLS服务的部署。

安装ffmpeg

下载最新代码 :

git clone https://github.com/FFmpeg/FFmpeg.git

安装以下依赖的库:

sudo apt-get install libass-dev -y
sudo apt-get install libfaac-dev -y
sudo apt-get install libmp3lame-dev -y
sudo apt-get install librtmp-dev -y
sudo apt-get install libtheora-bin -y
sudo apt-get install libtheora-dev -y
sudo apt-get install libvorbis -y
sudo apt-get install libvorbis-dev -y
sudo apt-get install libvpx-dev -y
sudo apt-get install libx264-dev -y

编译

  • ./configure –enable-gpl –enable-libass –enable-libfaac –enable-libmp3lame –enable-librtmp –enable-libtheora –enable-libvorbis –enable-libvpx –enable-libx264 –enable-nonfree –enable-version3 –prefix=/usr/local/ffmpeg
  • make -j8
  • sudo make install

安装成功后，更新环境变量:

export PATH=/usr/local/ffmpeg/bin:$PATH

启动ffmpeg

需求:

  • 输入源是UDP的组播信号
  • 输出一个m3u8文件
  • 文件中每条记录的URL PATH前缀为:/hunanweishi
  • 其中每条记录长10秒
  • 每个切片文件格式为ts格式
  • 每个切片文件名称格式为:seg-%03d.ts

启动命令如下: ffmpeg -i udp://xxx.xxx.xxx.xxx:30000 -f segment -codec copy -map 0 -vbsf h264_mp4toannexb -flags -global_header -segment_format mpegts -segment_list hunanweishi.m3u8 -segment_time 10 -segment_list_entry_prefix /hunanweishi/ -segment_list_size 5 seg-%03d.ts

关键参数解释:

  • ‘segment_format format’
    • Override the inner container format, by default it is guessed by the filename extension.
  • ‘segment_list name’
    • Generate also a listfile named name. If not specified no listfile is generated.
  • ‘segment_list_size size’
    • Update the list file so that it contains at most the last size segments. If 0 the list file will contain all the segments. Default value is 0.
  • ‘segment_list_entry_prefix prefix’
    • Prepend prefix to each entry. Useful to generate absolute paths. By default no prefix is applied.
  • ‘segment_time time’
    • Set segment duration to time, the value must be a duration specification. Default value is “2”. See also the ‘segment_times’ option.
    • Note that splitting may not be accurate, unless you force the reference stream key-frames at the given time. See the introductory notice and the examples below.
  • ‘segment_times times’
    • Specify a list of split points. times contains a list of comma separated duration specifications, in increasing order. See also the ‘segment_time’ option.

其余参数见官网：ffmpeg的segment官网介绍

备注:由于是在screen中启动，所以没有将其变为daemon进程。如果需要改变视频分辨率、码流，可以自行增加ffmpeg参数。

m3u8内容分析

截取hunanweishi.m3u8的内容片段

#EXTM3U
#EXT-X-VERSION:3
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0
#EXT-X-ALLOW-CACHE:YES
#EXT-X-TARGETDURATION:11
#EXTINF:9.983689,
/huashufuwu/seg-000.ts
#EXTINF:10.120000,
/huashufuwu/seg-001.ts

注意

  • /huashufuwu/,这个文件前缀是ffmpeg命令中，segment_list_entry_prefix参数指定的，可以帮助使用者在配置Nginx的时候，规划静态资源路径.
  • segment_list_size参数指定一个m3u8文件中有多少个视频，默认为0.
    • 如果不设置，m3u8文件中会包含所有生成的视频片段，不建议用默认参数.
    • 如果设置，比如我们设置为5，ffmpeg会在生成到第n*5-1个文件时候，更新m3u8文件。我们可以利用这个更新机制，实现的清理过期视频片段，否则磁盘会被用光。

Ruby监控脚本

为了避免生成太多ts文件，没有及时删除导致占用磁盘空间，所以需要一个删除ts文件的方案。

方案

  • 采用inotify内核调用机制，避免轮询导致消耗资源，这样可以一个监控进程监控多个文件，而且只占用很少的系统资源。
  • 先对m3u8文件注册监听，当得到修改信号时，根据m3u8当前的sequence，查找已过期的ts文件列表，并删除。
  • 但要保留部分近期的ts文件，因为网速慢的用户可能还没有下载完。

实现

  • 生成文件:touch clean.rb
  • 使其可执行:chmod +x clean.rb
  • 写入下面代码

代码如下:

#!/usr/bin/env ruby
require "fileutils"
require "eventmachine"

$fnreg = /.*seg-(\d+)\.ts$/
$m3u8 = ARGV[0]

module Handler
    def file_modified
        puts "#{path} modified"
        clean
    end

    def file_moved
        puts "#{path} moved"
    end

    def file_deleted
        puts "#{path} deleted"
    end

    def unbind
        puts "#{path} monitoring ceased"
    end

    def clean
        seq = `cat #{path} |grep "#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:"|grep -v grep|cut -f2 -d\:`.chomp.to_i
        Dir[File.join(File.dirname($m3u8), '*.ts')].each{|x|
            name = File.basename(x)
            if($fnreg =~ name) and ($1.to_i < (seq - 3))
                puts "Delete expired file #{x}, and seq #{$1}"
                FileUtils.rm_f(x)
            end
        }
    end
end

Signal.trap('QUIT'){EM.stop;puts "Stop monit #{$m3u8}."}
Signal.trap('INT'){EM.stop;puts "Stop monit #{$m3u8}."}

# for efficient file watching, use kqueue on Mac OS X
EventMachine.kqueue = true if EventMachine.kqueue?

EventMachine.run {
    EventMachine.watch_file($m3u8, Handler)
}

执行：./clean.rb hunanweishi.m3u8

Ruby的Eventmachine库支持各种异步事件，其中包括inotify。当被监控的文件产生了删除、移动、修改等操作，监控器(Handler)都会得到回掉。

监控程序的输出结果片段如下：

Delete expired file ./seg-13602.ts, and seq 13602
hunanweishi.m3u8 modified
hunanweishi.m3u8 modified
Delete expired file ./seg-13603.ts, and seq 13603
hunanweishi.m3u8 modified
hunanweishi.m3u8 modified
Delete expired file ./seg-13604.ts, and seq 13604
hunanweishi.m3u8 modified
hunanweishi.m3u8 modified
Delete expired file ./seg-13605.ts, and seq 13605

Nginx配置

对于Nginx来说，HLS可以当作一个静态服务器来处理，所以配置如下:

server {
        listen   22280; ## listen for ipv4; this line is default and implied
        root /home/www/.ffserver/live;
        index index.html index.htm;
        location / {
                autoindex on;
                try_files $uri $uri/ /index.html;
        }
}

在conf/mime.types中增加如下类型:

application/x-mpegURL                   m3u8;
video/MP2T                              ts;

重启Nginx

测试

使用VLC打开m3u8地址：http://xxx.xxx.xxx.xxx:22280/hunanweishi/hunanweishi.m3u8，可以看到直播节目了。

测试结果

直播截图