CN111107391A - 一种基于分布式的web无插件视频直播方法 - Google Patents

一种基于分布式的web无插件视频直播方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于分布式的WEB无插件视频直播方法，其包括如下步骤：第一步、创建分布式管理服务，该分布式管理服务与Zookeeper应用程序协调服务配合使用，根据流媒体上报的资源使用情况，采用加权轮询方法实现负载均衡，第二步、创建流媒体服务,获取各种实时直播视频源，根据媒体资源负载情况，创建该流媒体服务，实时接收媒体源推送的媒体资源或者实时向媒体资源拉取媒体资源，第三步、创建H5视频播放器，该H5视频播放器创建两个通道的websocket服务连接，其中，一个用于信令交互形成信令通道，另外一个用于RTP媒体数据交互形成媒体通道，该信令通道用于控制令及心跳管理，该媒体通道用于RTP媒体数据的传输。

Description

一种基于分布式的WEB无插件视频直播方法
技术领域
本发明涉及一种视频直播方法，特别是指一种基于分布式的WEB无插件视频直播方法。
背景技术
目前，视频直播行业发展的比较迅速，当前浏览器上主流的视频直播方案主要有HLS 和 RTMP，移动 WEB 端目前以 HLS 为主，其为一个基于 HTTP 的视频流协议，由Apple 公司实现，其缺点是延时较大，PC端则以 RTMP 为主，实时性较好，但是这套方案需要搭建专门的 RTMP 流媒体服务如 Adobe Media Server，并且在浏览器中只能使用Flash 实现播放器，然而Adobe公司已经宣布停止Flash更新，所以该方案在视频直播方面已经不是优选方案。
现有视频直播架构过于简单，流媒体直到现在还在使用 Flash 进行服务，以及通过 RTMP 协议进行视频串流的 Flash 媒体服务器。HTML5媒体源扩展（Media SourceExtension，以下简称MSE）实现后，情况发生了改变。MSE 使使用者可以把通常的单个媒体文件的 src值替换成引用MediaSource对象（一个包含即将播放的媒体文件的准备状态等信息的容器），以及引用多个SourceBuffer 对象（代表多个组成整个串流的不同媒体块）的元素。MSE让使用者能够根据内容获取的大小和频率，或是内存占用详情（例如什么时候缓存被回收），进行更加精准地控制。它是基于其可扩展的 API 建立自适应比特率流客户端的基础。因此，在兼容MSE的浏览器上，使用者可以使用MSE技术，将流媒体实时转发过来的媒体流按MSE技术标准串流实现视频播放。
然而，实践中出现另一个问题，在不支持MSE的老旧或者兼容性的浏览器如何实现实时的视频播放呢。webAssembly出现了，webAssembly是一种新的字节码格式，主流的浏览器已经支持webAssembly。和JS需要解释执行不同的是，webAssembly字节码和底层机器码很相似可快速装载运行，因此性能相对于JS解释执行大大提升。也就是说webAssembly并不是一门编程语言，而是一份字节码标准，需要用高级语言编译出字节码放到webAssembly虚拟机中才能运行，浏览器厂商需要做的是根据webAssembly规范实现虚拟机。使用webAssemble规范，将流媒体实时转发过来的媒体流解码为YUV数据，推送给webgl实时渲染。
发明内容
本发明所采用的技术方案为：一种基于分布式的WEB无插件视频直播方法，其特征在于：包括如下步骤。
第一步、创建分布式管理服务。
该分布式管理服务与Zookeeper应用程序协调服务配合使用，根据流媒体上报的资源使用情况，采用加权轮询方法实现负载均衡。
实现负载均衡的具体方式为。
首先，每个节点有三个权重变量，分别为约定权重、有效权重以及节点当前权重，其中，约定权重为在配置文件或初始化时约定好的每个节点的权重。
有效权重的初始化为约定权重，在通讯过程中发现节点异常，则-1；之后再次选取本节点，调用成功一次则+1，直达恢复到约定权重，有效权重的作用是节点异常时，降低其权重，节点当前权重的初始化为0。
实现负载均衡的算法逻辑为。
首先，轮询所有节点，计算当前状态下所有节点的有效权重之和为全部权重，而后，计算节点当前权重=节点当前权重+有效权重，选出所有节点中节点当前权重中最大的一个节点作为选中节点，最后，选中节点的节点当前权重=节点当前权重-全部权重。
第二步、创建流媒体服务,获取各种实时直播视频源。
根据媒体资源负载情况，创建该流媒体服务，实时接收媒体源推送的媒体资源或者实时向媒体资源拉取媒体资源，该流媒体服务启动后，创建指定端口的websocket服务，实时监听前端浏览器媒体请求，流媒体主动向分布式集群系统注册，上报当前媒体资源的负载及使用资源情况，流媒体支持视频转码，当拉取的视频源为非标准RTP视频源时，直接转码封装为标准RTP码流，再转发至播放器。
第三步、创建H5视频播放器。
该H5视频播放器创建两个通道的websocket服务连接，其中，一个用于信令交互形成信令通道，另外一个用于RTP媒体数据交互形成媒体通道，该信令通道用于控制令及心跳管理，该媒体通道用于RTP媒体数据的传输。
浏览器与该H5视频播放器相连接，该浏览器为支持兼容 MSE 的媒体容器。
MSE 同时还提供了一个 API，用于运行时检测容器和编解码是否受支持。
播放器启动并建立通道后，根据接收到的码流数据，先调用API检测媒体容器以及编解码器是否支持，若支持，则启用MSE标准实现视频解码播放，若不支持，则启用WebAssembly解码，实时解码接收到的RTP媒体流为YUV数据，并使用webgl渲染YUV实现播放视频解码播放。
本发明的有益效果为： 本发明的作用是针对各种终端浏览器，根据其兼容性不同，分别使用MSE或者WebAssembly技术实现视频播放功能，从而实现流媒体到web浏览器的实时视频处理。本发明的核心思想是通过各种标准协议（RTSP/GB28181/ONVIF等）拉取各种格式媒体资源，经过媒体处理标准化后，在流媒体中通过WebSocket实时转发至前端浏览器，浏览器通过MSE或者WebAssembly等相关技术，快速在浏览器中实现无插件视频。
附图说明
图1为本发明的实现流程示意图。
图2为本发明的H5视频播放器实现流程示意图。
具体实施方式
如图1至2所示，一种基于分布式的WEB无插件视频直播方法，本发明的目的是针对各种终端浏览器，根据其兼容性不同，分别使用MSE或者WebAssembly技术实现视频播放功能，从而实现流媒体到web浏览器的实时视频处理。本发明的核心思想是通过各种标准协议（RTSP/GB28181/ONVIF等）拉取各种格式媒体资源，经过媒体处理标准化后，在流媒体中通过WebSocket实时转发至前端浏览器，浏览器通过MSE或者WebAssembly等相关技术，快速在浏览器中实现无插件视频。
一种基于分布式的WEB无插件视频直播方法，其包括如下步骤。
如图1所示，第一步、创建分布式管理服务。
该分布式管理服务为分布式集群管理服务。
该分布式管理服务与Zookeeper应用程序协调服务配合使用，根据流媒体上报的资源使用情况，采用加权轮询方法实现负载均衡。
实现负载均衡的具体方式为。
1、每个节点有三个权重变量，分别为。
(1) weight: 约定权重，即在配置文件或初始化时约定好的每个节点的权重。
(2) effectiveWeight: 有效权重，初始化为weight。
在通讯过程中发现节点异常，则-1。
之后再次选取本节点，调用成功一次则+1，直达恢复到weight。
此变量的作用主要是节点异常，降低其权重。
(3) currentWeight: 节点当前权重，初始化为0。
2、算法逻辑。
(1) 轮询所有节点，计算当前状态下所有节点的effectiveWeight之和totalWeight。
(2) currentWeight = currentWeight + effectiveWeight; 选出所有节点中currentWeight中最大的一个节点作为选中节点。
(3) 选中节点的currentWeight = currentWeight – totalWeight。
第二步、创建流媒体服务 S = {S1,S2,S3,…,Sn},获取各种实时直播视频源。
根据媒体资源负载情况，使用LB策略，创建该流媒体服务，实时接收媒体源推送的媒体资源或者实时向媒体资源拉取媒体资源。
流媒体服务支持RTSP/GB28181/ONVIF/HLS/RTMP/FLV等协议或者SDK方式的媒体资源获取。
该流媒体服务启动后，创建指定端口的websocket服务，实时监听前端浏览器媒体请求。
流媒体主动向分布式集群系统注册，上报当前媒体资源的负载及使用资源情况。
流媒体支持视频转码，当拉取的视频源为非标准RTP视频源时，直接转码封装为标准RTP码流，再转发至播放器。
如图2所示，第三步、创建H5视频播放器P= {P1,P2,P3,…,Pn}。
该H5视频播放器创建两个通道的websocket服务连接，其中，一个用于信令交互形成信令通道，另外一个用于RTP媒体数据交互形成媒体通道。
该信令通道用于控制令及心跳管理。该媒体通道用于RTP媒体数据的传输。
浏览器与该H5视频播放器相连接，该浏览器为支持兼容 MSE 的媒体容器。
该媒体容器采用 H.264 视频编码、AAC 音频编码和 MP4 容器的格式是非常常见的，且一定兼容。
MSE 同时还提供了一个 API，用于运行时检测容器和编解码是否受支持。
播放器启动并建立通道后，根据接收到的码流数据，先调用API检测容器以及编解码器是否支持，若支持，则启用MSE标准实现视频解码播放，若不支持，则启用WebAssembly技术，实时解码接收到的RTP媒体流为YUV数据，并使用webgl渲染YUV实现播放视频解码播放。
MSE支持framented mp4，该H5视频播放器接收到RTP码流后，解封装为NALU数据(裸码流)，实时封装为物理分离的多段framented mp4内存文件，使得每段的meta都较小，缓冲延时小，并通过sourceBuffer的API塞数据给HTML5的video标签实现视频播放。
WebAssembly 是一份字节码标准，以字节码的形式依赖虚拟机在浏览器中运行，其可以依赖 Emscripten 等编译器将 C++/Golang/Rust/Kotlin 等强类型语言编译成为WebAssembly 字节码（.wasm 文件）。所以 WebAssembly 并不是 Assembly（汇编），它只是看起来像汇编而已。在不支持容器及编解码器的浏览器，就是将高效的视频解码模块（C/C++代码）编译成WebAssembly，将RTP媒体流实时解码为YUV数据。
在实践中，本发明能够支持多终端的主流浏览器包括移动终端设备，实现视频直播功能。同时，无插件，纯javascript实现，轻量，实时性高。另外，本发明支持分布式集群，负载均衡算法加持，高并发。本发明兼容性好，流媒体支持多种视频输入，标准化输出。

Claims (7)

1.一种基于分布式的WEB无插件视频直播方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步、创建分布式管理服务，
该分布式管理服务与Zookeeper应用程序协调服务配合使用，根据流媒体上报的资源使用情况，采用加权轮询方法实现负载均衡，
实现负载均衡的具体方式为，
首先，每个节点有三个权重变量，分别为约定权重、有效权重以及节点当前权重，其中，约定权重为在配置文件或初始化时约定好的每个节点的权重，
有效权重的初始化为约定权重，在通讯过程中发现节点异常，则-1；之后再次选取本节点，调用成功一次则+1，直达恢复到约定权重，有效权重的作用是节点异常时，降低其权重，
节点当前权重的初始化为0，
实现负载均衡的算法逻辑为，
首先，轮询所有节点，计算当前状态下所有节点的有效权重之和为全部权重，
而后，计算节点当前权重=节点当前权重+有效权重，选出所有节点中节点当前权重中最大的一个节点作为选中节点，
最后，选中节点的节点当前权重=节点当前权重-全部权重，
第二步、创建流媒体服务,获取各种实时直播视频源，
根据媒体资源负载情况，创建该流媒体服务，实时接收媒体源推送的媒体资源或者实时向媒体资源拉取媒体资源，该流媒体服务启动后，创建指定端口的websocket服务，实时监听前端浏览器媒体请求，流媒体主动向分布式集群系统注册，上报当前媒体资源的负载及使用资源情况，流媒体支持视频转码，当拉取的视频源为非标准RTP视频源时，直接转码封装为标准RTP码流，再转发至播放器，
第三步、创建H5视频播放器，
该H5视频播放器创建两个通道的websocket服务连接，其中，一个用于信令交互形成信令通道，另外一个用于RTP媒体数据交互形成媒体通道，该信令通道用于控制令及心跳管理，该媒体通道用于RTP媒体数据的传输，
浏览器与该H5视频播放器相连接，该浏览器为支持兼容 MSE 的媒体容器，
MSE 同时还提供了一个 API，用于运行时检测容器和编解码是否受支持，
播放器启动并建立通道后，根据接收到的码流数据，先调用API检测媒体容器以及编解码器是否支持，若支持，则启用MSE标准实现视频解码播放，若不支持，则启用WebAssembly解码，实时解码接收到的RTP媒体流为YUV数据，并使用webgl渲染YUV实现播放视频解码播放。
2.如权利要求1所述的一种基于分布式的WEB无插件视频直播方法，其特征在于：在第三步中，MSE支持framented mp4，该H5视频播放器接收到RTP码流后，解封装为NALU数据，实时封装为物理分离的多段framented mp4内存文件，使得每段的meta都较小，缓冲延时小，并通过sourceBuffer的API塞数据给HTML5的video标签实现视频播放。
3.如权利要求1所述的一种基于分布式的WEB无插件视频直播方法，其特征在于：在第三步中WebAssembly 是一份字节码标准，以字节码的形式依赖虚拟机在浏览器中运行。
4.如权利要求3所述的一种基于分布式的WEB无插件视频直播方法，其特征在于：WebAssembly依赖编译器将强类型语言编译成为 WebAssembly 字节码。
5.如权利要求1所述的一种基于分布式的WEB无插件视频直播方法，其特征在于：第一步中该分布式管理服务为分布式集群管理服务。
6.如权利要求1所述的一种基于分布式的WEB无插件视频直播方法，其特征在于：第二步中流媒体服务支持RTSP/GB28181/ONVIF/HLS/RTMP/FLV协议或者SDK方式的媒体资源获取。
7.如权利要求1所述的一种基于分布式的WEB无插件视频直播方法，其特征在于：第三步中该媒体容器采用 H.264 视频编码或AAC 音频编码或 MP4 容器的格式。
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