CN105530553B - Rtmp与rudp结合的实时流媒体直播系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统，包括：物理架构和逻辑架构；物理架构采用三级交换网络，一级交换网络为媒体转发服务器MTS，用于接收通过RUDP传输的流媒体信息；二级交换网络为流媒体服务器MSS，用于接收MTS通过RTMP推流的流媒体信息；三级交换网络为用户界面层，用于访问MSS；逻辑架构采用四层架构，从底层至上层依次为Linux内核、网络层、MTS层和接口层。本发明可以使整个系统的分发效率提高一倍，提高复杂网络环境下直播系统中音视频流媒体的传输质量和传输效率，并且无需安装客户端程序。

Description

RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统

技术领域

本发明涉及计算机网络技术领域，尤其涉及一种RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统。

背景技术

流媒体技术是把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放上网站服务器，让用户一边下载一边观看、收听，而不要等整个压缩文件下载到自己的计算机上才可以观看的网络传输技术。在网上进行流媒体传输时，技术方面，所传输的文件必须制作成适合流媒体传输的流媒体格式文件，传输方面，流媒体的传输需要合适的传输协议，在Internet上的文件传输大部分都是建立在TCP协议的基础上，也有一些是以FTP传输协议的方式进行传输，但采用这些传输协议都不能实现实时方式的传输。随着流媒体技术的深入研究，比较成熟的流媒体传输一般都是采用建立在UDP协议上的RTP/RTSP实时传输协议。

流媒体的传输技术分两种，一种是顺序流式传输，另一种是实时流式传输。顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可以观看，但是，用户的观看与服务器上的传输并不是同步进行的，用户是在一段延时后才能看到服务器上传出来的信息，或者说用户看到的总是服务器在若干时间以前传出来的信息。在这过程中，用户只能观看已下载的那部分，而不能要求跳到还未下载的部分。

在实时流式传输中，音视频信息可被实时观看到。在观看过程中用户可快进或后退以观看前面或后面的内容，但是在这种传输方式中，如果网络传输状况不理想，则收到的信号效果比较差。

发明内容

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统。

为实现上述目的，本发明提供一种RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统，包括：物理架构和逻辑架构；

所述物理架构采用三级交换网络，一级交换网络为媒体转发服务器MTS，用于接收通过RUDP传输的流媒体信息；二级交换网络为流媒体服务器MSS，所述MSS与所述MTS相连，用于接收MTS通过RTMP推流的信息；三级交换网络为用户界面层，用户界面层与所述MSS相连，用于访问MSS；

所述逻辑架构采用四层架构，从底层至上层依次为Linux内核、网络层、MTS层和接口层；所述网络层通过API接口访问Linux内核。

作为本发明的进一步改进，所述MSS包括多个内容分发网络CDN，每一个所述CDN包括一个源流媒体服务器MSS origin和多个边界流媒体服务器MSS edge。

作为本发明的进一步改进，所述用户界面层与MSS之间是双向访问和互动的。

作为本发明的进一步改进，所述网络层包括网络适配层、NetAPI接口和EventDrive，其中NetAPI接口遵循TCP/UDP协议，event Drive通过epoll函数进行Linux访问。

作为本发明的进一步改进，所述MTS层包括房间管理模块、游客管理模块、认证鉴权模块、媒体转发模块、直播推流模块和故障管理模块中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述接口层包括媒体资源管理服务器接口MRSinterface、媒体任务管理服务器接口MTM interface、流媒体服务器接口MSS interface和客户端器接口Client interface中的一种或多种。

本发明还公开了一种RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统的推流方法，包括：

步骤一、流媒体从助手端通过RUDP实时传输至MTS，所述流媒体包括音频、视频数据包；

步骤二、流媒体进入MTS的缓冲队列进行去抖动后，判断缓冲队列中是否有数据，若有数据，则进入步骤三；

步骤三、将数据封装成RTMP流推送至MSS中，然后判断是否结束直播，如果是，则关闭直播，结束推送。

作为本发明的进一步改进，所述步骤二中，若缓冲队列中没有数据，则MTS继续接收助手端推送的流媒体，并重复步骤一。

作为本发明的进一步改进，所述步骤三中，如果不结束直播，则MTS继续接收助手端推送的流媒体，并重复步骤一。

作为本发明的进一步改进，

所述将数据封装成RTMP流推送至MSS中包括：

数据封装成RTMP流推送至源流媒体服务器MSS origin中；

在每个CDN的内部，源流媒体服务器MSS origin通过RTMP将流媒体信息推送到多个MSS edge中；

用户界面层通过边界流媒体服务器MSS edge接收流媒体信息或与边界流媒体服务器MSS edge进行交互。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明公开的RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统，在MTS接收流媒体信息时，采用RUDP协议；在MTS将流媒体信息推送至MSS时，采用RTMP协议，RUDP主要为了弥补RTMP复杂网络环境下传输信号差的缺陷；本发明可以使整个系统的分发效率提高一倍，提高复杂网络环境下直播系统中音视频流媒体的传输质量和传输效率，并且无需安装客户端程序；

本发明公开的CDN采用流媒体服务器集群技术，克服单机系统输出带宽及并发能力不足的缺点，可极大提升系统支持的并发流数目，减少或避免单点失效带来的不良影响。

附图说明

图1为本发明一种实施例公开的RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统的物理架构图；

图2为本发明一种实施例公开的RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统的逻辑架构图；

图3为本发明一种实施例公开的RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统的推送流程图；

图4为本发明一种实施例公开的RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统的CDN分发流程图。

图中：1、媒体转发服务器MTS；2、流媒体服务器MSS；3、用户界面层；4、Linux内核；5、网络层；6、MTS层；7、接口层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统，包括：物理架构和逻辑架构；物理架构采用三级交换网络，一级交换网络为媒体转发服务器MTS，用于接收通过RUDP传输的流媒体信息；二级交换网络为流媒体服务器MSS，MSS与MTS相连，用于接收MTS通过RTMP推流的信息；三级交换网络为用户界面层，用户界面层与MSS相连，用于访问MSS；逻辑架构采用四层架构，从底层至上层依次为Linux内核、网络层、MTS层和接口层；网络层通过API接口访问Linux内核。

本发明提供一种RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统的推流方法，包括：

步骤一、流媒体从助手端通过RUDP实时传输至MTS，流媒体包括音频、视频数据包；

步骤二、流媒体进入MTS的缓冲队列进行去抖动后，判断缓冲队列中是否有数据，若有数据，则进入步骤三；

步骤三、将数据封装成RTMP流推送至MSS中，然后判断是否结束直播，如果是，则关闭直播，结束推送。

本发明介绍的RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统可以提高复杂网络环境下直播系统中音视频流媒体的传输质量和传输效率，并且无需安装客户端程序，大大简化了客户操作的复杂度。

RTMP协议全称是Real Time Messaging Protocol，即实时消息传送协议，用于在Flash平台之间传递视音频以及数据。与RTSP和RTP组合提供流媒体服务的方式不同，RTMP协议本身既可以传输多媒体数据也可以控制多媒体播放。RTMP协议使用TCP协议作为其传输层的网络协议。TCP是面向连接的，提供可靠交付的协议，因此在互联网上传输时不会出现丢包情况，从而保证了用户体验(QoE)。但是TCP协议提供可靠交付的代价就是增加了一些额外的开销，占用了一些带宽和处理机资源。UDP虽然开销小，速率高但它是基于消息的不可靠传递协议。直播系统对视音频传输要求具备一定的可靠性，为此就自然地考虑到在UDP的基础上增加一些为保证可靠数据传递所必需的功能使其成为一个基于消息的可靠传递协议这就是RUDP协议。支持RTMP协议的流媒体客户端可以制作成一个普通的Flash文件，只要安装过Flash Player的网页浏览器就可以自动下载该文件并运行它。而Flash Player是一个上网必备的插件。据统计，全世界98％的网页浏览器都安装了Flash Player。因此，普通用户不需要任何操作，只要使用网页浏览器打开播放页面，就可以收看流媒体。

RUDP主要是为了弥补RTMP复杂网络环境下传输信号差的缺陷，因为RTMP是基于TCP的。本发明可以使整个系统的分发效率提高一倍，是因为MSS origin和MSS edge是可以走专线。延迟和抖动可以忽略,MSS origin和MSS edge都是机房,一般对手主要延迟来自于助手到中心的延迟。可以提高复杂网络环境下直播系统中音视频流媒体的传输质量和传输效率，并且无需安装客户端程序。

下面结合附图1～4对本发明做进一步的详细描述：

实施例1：本发明第一目的在于提供一种RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统，包括：物理架构和逻辑架构；

如图1、4所示：物理架构采用三级交换网络；一级交换网络为媒体转发服务器MTS1，主播通过助手端录制流媒体信息(音频数据包、视频数据包)，流媒体信息通过RUDP协议推流到MTS中，MTS在发生故障时可以通过备份的MTS进行房间迁移；MTS再通过缓存队列进行去抖动后，判断缓冲队列是否有数据，如果有数据，将数据封装成RTMP(实时消息传输协议)流以推流的方式推送至流媒体服务器MSS中；

二级交换网络为流媒体服务器MSS2，MSS2与MTS 1相连，MSS接收MTS推送的RTMP(实时消息传输协议)流；MSS包括多个内容分发网络CDN，每一个CDN包括一个源流媒体服务器MSS origin和多个边界流媒体服务器MSS edge。RTMP流首先推送至所有MSS origin中；在每个CDN的内部，MSS origin通过RTMP将流媒体信息推送到多个MSS edge中。

三级交换网络为用户界面层3，用户界面层3与MSS 2相连，用户通过各种浏览器访问MSS；用户界面层通过MSS edge接收流媒体信息或与MSS edge进行交互。

如图2所示：逻辑架构采用四层架构，从底层至上层依次为Linux内核4、网络层5、MTS层6和接口层7；网络层5通过系统API接口访问Linux内核4；网络层5分为网络适配层、Net API接口和事件驱动Event Drive三个部分，其中Net API接口遵循TCP/UDP协议，eventDrive通过epoll函数进行Linux系统设备访问；MTS层6包含房间管理模块、游客管理模块、认证鉴权模块、媒体转发模块、直播推流模块和故障管理模块等功能模块；最上层是接口层7，包括MRS interface(媒体资源管理服务器接口)、MTM interface(媒体任务管理服务器接口)、MSS interface(流媒体服务器接口)、Client interface(客户端器接口)。

如图3所示：本发明第二目的在于提供一种RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统的推流方法，包括：

步骤一、流媒体(音频、视频数据包)从助手端通过RUDP实时传输至MTS；

步骤二、流媒体进入MTS的缓冲队列进行去抖动后，判断缓冲队列中是否有数据，若有数据，则进入步骤三；若缓冲队列中没有数据，则MTS继续接收助手端推送的流媒体，并重复步骤一；

步骤三、将数据封装成RTMP流推送至MSS中，向MSS推送时需要遵循RTMP的URL格式，形如：RTMP://119.140.0.67:1935/live/10005689；然后判断是否结束直播，如果是，则关闭直播，结束推送；如果不结束直播，则MTS继续接收助手端推送的流媒体，并重复步骤一。

如图4所示：本发明第三目的在于提供MSS内部CDN(内容分发网络)设计；CDN是构建在数据网络上的一种分布式的内容分发网。CDN的作用是采用流媒体服务器集群技术，克服单机系统输出带宽及并发能力不足的缺点，可极大提升系统支持的并发流数目，减少或避免单点失效带来的不良影响。爱歌助手通过RUDP上传流媒体信息到MTS(媒体转发服务器)，MTS将数据封装成RTMP流，以推流的方式将流媒体信息推流到MSS内多个CDN网络中，在每个CDN网络内部，MSS origin(源媒体流服务器)又将流媒体信息推送到多个MSS edge(边界媒体流服务器)，用户通过MSS edge接收流媒体信息或与MSS edge进行交互。

本发明公开的RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统，在MTS接收流媒体信息时，采用RUDP协议；在MTS将流媒体信息推送至MSS时，采用RTMP协议，RUDP主要为了弥补RTMP复杂网络环境下传输信号差的缺陷；本发明可以使整个系统的分发效率提高一倍，是因为MSSorigin和MSS edge是可以走专线。延迟和抖动可以忽略,MSS origin和MSS edge都是机房,一般对手主要延迟来自于助手到中心的延迟。提高复杂网络环境下直播系统中音视频流媒体的传输质量和传输效率，并且无需安装客户端程序；本发明公开的CDN采用流媒体服务器集群技术，克服单机系统输出带宽及并发能力不足的缺点，可极大提升系统支持的并发流数目，减少或避免单点失效带来的不良影响。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统，其特征在于，包括：物理架构和逻辑架构；

所述物理架构采用三级交换网络，一级交换网络为媒体转发服务器MTS，用于接收通过RUDP传输的流媒体信息；二级交换网络为流媒体服务器MSS，所述MSS与所述MTS相连，用于接收MTS通过RTMP推流的流媒体信息；三级交换网络为用户界面层，用户界面层与所述MSS相连，用于访问MSS；所述MSS包括多个内容分发网络CDN，每一个所述CDN包括一个源流媒体服务器MSS origin和多个边界流媒体服务器MSS edge；

所述逻辑架构采用四层架构，从底层至上层依次为Linux内核、网络层、MTS层和接口层；所述网络层通过API接口访问Linux内核。

2.如权利要求1所述的RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统，其特征在于，所述用户界面层与MSS之间是双向访问和互动的。

3.如权利要求1所述的RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统，其特征在于，所述网络层包括网络适配层、NetAPI接口和Event Drive，其中NetAPI接口遵循TCP/UDP协议，eventDrive通过epoll函数进行Linux访问。

4.如权利要求1所述的RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统，其特征在于，所述MTS层包括房间管理模块、游客管理模块、认证鉴权模块、媒体转发模块、直播推流模块和故障管理模块中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统，其特征在于，所述接口层包括媒体资源管理服务器接口MRS interface、媒体任务管理服务器接口MTMinterface、流媒体服务器接口MSS interface和客户端器接口Client interface中的一种或多种。

6.一种如权利要求1～5中任一项权利要求所述的RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统的推流方法，其特征在于，包括：

步骤一、流媒体从助手端通过RUDP实时传输至MTS，所述流媒体包括音频数据包、视频数据包；

步骤二、流媒体进入MTS的缓冲队列进行去抖动后，判断缓冲队列中是否有数据，若有数据，则进入步骤三；

步骤三、将数据封装成RTMP流推送至MSS中，然后判断是否结束直播，如果是，则关闭直播，结束推送。

7.如权利要求6所述的RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统的推流方法，其特征在于，所述步骤二中，若缓冲队列中没有数据，则MTS继续接收助手端推送的流媒体，并重复步骤一。

8.如权利要求6所述的RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统的推流方法，其特征在于，所述步骤三中，如果不结束直播，则MTS继续接收助手端推送的流媒体，并重复步骤一。

9.如权利要求6所述的RTMP与RUDP结合的实时流媒体直播系统的推流方法，其特征在于，所述将数据封装成RTMP流推送至MSS中包括：

数据封装成RTMP流推送至源流媒体服务器MSS origin中；

在每个CDN的内部，源流媒体服务器MSS origin通过RTMP将流媒体信息推送到多个MSSedge中；

用户界面层通过边界流媒体服务器MSS edge接收流媒体信息或与边界流媒体服务器MSS edge进行交互。