基于人才交流網(wǎng)的視頻直播系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

李華菲

摘 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷地發(fā)展，人才招聘交流等網(wǎng)站越來越普遍。本課題通過介紹視頻直播的技術(shù)及安全性策略、直播系統(tǒng)后臺(tái)架構(gòu)采用的協(xié)議以及推流方式，完成了視頻源直接推流的測試。

關(guān)鍵詞：視頻流；推流；重緩沖

人才交流網(wǎng)的視頻直播系統(tǒng)在用戶播放時(shí)，第一個(gè)用戶可能需要等待比較長的時(shí)間，因?yàn)橐曨l轉(zhuǎn)碼需要一定的時(shí)間，這樣用戶播放時(shí)才能獲取到視頻流，考慮流媒體文件第一個(gè)的觀眾主觀感覺來衡量與評(píng)價(jià)系統(tǒng)服務(wù)性能，可以定義為基于應(yīng)用層（用戶）的Streaming測量技術(shù)[1]。在此推流用戶推流的時(shí)候可以首先啟動(dòng)原始碼率，開啟VLC media player播放器進(jìn)行性能測試，測試的數(shù)據(jù)結(jié)果是用戶滿意程度的直接反饋。

根據(jù)以上情況，總結(jié)出衡量應(yīng)用層（用戶）為基礎(chǔ)的直播視頻播放效果：

第一，緩沖的時(shí)間：當(dāng)用戶進(jìn)入網(wǎng)站點(diǎn)擊直播播放url時(shí)，至用戶可以正常觀看到直播視頻文件時(shí)，此指標(biāo)可以評(píng)估服務(wù)器的轉(zhuǎn)碼性能以及數(shù)據(jù)傳輸在網(wǎng)絡(luò)上的延遲等。

第二，播放時(shí)的碼率：此標(biāo)準(zhǔn)主要是取決于畫面精細(xì)程度、流媒體原始數(shù)據(jù)的幀率、編碼形式以及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等。

第三，重緩沖：用戶直播流媒體視頻文件數(shù)據(jù)時(shí)，如果緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)資源并沒有滿足直播視頻播放的要求的話，得必需重復(fù)完成緩沖。

第四，畫面的質(zhì)量問題：在視頻直播時(shí)，直播播放的效果最終還是以用戶的主觀感受為直接依據(jù)，并且衡量系統(tǒng)性能的視覺指標(biāo)以最終畫面質(zhì)量的好壞為參考。

1 視頻直播的技術(shù)及安全性策略

人才交流網(wǎng)的視頻直播系統(tǒng)相關(guān)的所有功能，包括碼率，水印，以及推流，播放等相關(guān)信息都是通過調(diào)度控制模塊完成，通過網(wǎng)站web端調(diào)用接口設(shè)置相關(guān)信息。 當(dāng)接受到前端發(fā)來消息后，根據(jù)參數(shù)判斷操作何種類型，然后讀寫mysql數(shù)據(jù)庫。

1.1 cache的設(shè)計(jì)

網(wǎng)站的訪問人員（如求職人員）觀看視頻直播招聘會(huì)的時(shí)候，會(huì)通過訪問url，跳轉(zhuǎn)到拉取直播視頻源的服務(wù)器上下載觀看視頻。首先從緩存（cache）中獲取視頻源信息。

1.1.1 cache的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

THashMap是第一級(jí)管理結(jié)構(gòu)，包括了總的配置參數(shù)、針和桶。通過這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際上管理了3個(gè)THashNode的鏈表：add_list、free_list、bucket。

add_list：為了實(shí)現(xiàn)lru算法，將所有使用了的THashNode串起來，雙向鏈表，用add_next_和add_prev_串接。

free_list：空閑的THashNode，等待被使用，單向鏈表用node_next_串接。

bucket：根據(jù)md5和bucket_size大小分配的桶，便于THashNode的查找。

1.1.2 算法選型

根據(jù)模擬用戶并發(fā)訪問的數(shù)據(jù)主要包括用戶數(shù)和請求數(shù)。目前的緩存算法主要有：LRU算法、LFU算法、LRU-2算法。本課題分別用3種算法測試了整個(gè)流水的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。據(jù)模擬的測試數(shù)據(jù)來看，選擇LRU-2，命中率：2.53%。

1.1.3 優(yōu)化

算法設(shè)計(jì)最主要涉及的是時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度的一對矛盾體。根據(jù)實(shí)際的業(yè)務(wù)場景，需要進(jìn)行不同的處理。目前隨著硬件水平的不斷發(fā)展，在很多服務(wù)器應(yīng)用場景中，往往都是空間容量充足，而謀求更快的處理速度。即犧牲空間復(fù)雜度，以獲取更快的訪問速度[2-3]。

1.2 網(wǎng)站安全策略

通常的Web網(wǎng)頁攻擊主要包括兩類：一類是利用Web網(wǎng)頁依賴的服務(wù)器存在的各類漏洞進(jìn)行攻擊，常用的有CGI緩沖區(qū)溢出等攻擊；另外一種情況直接攻擊網(wǎng)頁前端自身遺留的安全漏洞，常用的方法是跨站腳本攻擊方式。

（1）常規(guī)防范Web應(yīng)用的攻擊方式：a、數(shù)據(jù)量過于龐大容易產(chǎn)生緩沖區(qū)的溢出——黑客通過構(gòu)造的多位進(jìn)制的代碼以及通過超出機(jī)器的存儲(chǔ)緩沖區(qū)容量，使網(wǎng)站服務(wù)器隨意完成一些惡意指令，危害網(wǎng)站的服務(wù)器輕易癱瘓。b、采用SQL注入方式——入侵用戶開發(fā)SQL代碼，想辦法迫使網(wǎng)站服務(wù)器運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)致服務(wù)器產(chǎn)生漏洞，便可得到相關(guān)重要數(shù)據(jù)。

大部分網(wǎng)頁能產(chǎn)生服務(wù)器緩存的數(shù)據(jù)，是客戶瀏覽網(wǎng)頁時(shí)，瀏覽器解釋是HTML 和文本產(chǎn)生的。如動(dòng)態(tài)頁面緩存了非法信息，不管是客服端或服務(wù)器端，要是無充足的能力去鑒別這樣的入侵，或期間，一般的用戶只要點(diǎn)擊了，之后的程序跟著就會(huì)在點(diǎn)擊者的機(jī)器上自動(dòng)運(yùn)行，此時(shí)目標(biāo)機(jī)的相關(guān)信息便會(huì)被盜用，黑客就能更改用戶的配置、上傳假的廣告以及修改cookie 等形式的不同攻擊行為。

（2）HTTP Referer安全與反盜鏈：加入反盜鏈機(jī)制后，從其他非服務(wù)提供者指定的來源的HTTP請求就得不到正常結(jié)果了。

2 視頻直播系統(tǒng)后臺(tái)的設(shè)計(jì)與測試

常用的流媒體協(xié)議主要有 HTTP，RTMP/RTMPS等。

HTTP是蘋果公司實(shí)現(xiàn)的基于HTTP的流媒體傳輸協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)流媒體的直播和點(diǎn)播。但是HTTP協(xié)議因?yàn)榇嬖谛?shù)據(jù)流的規(guī)則從而導(dǎo)致大量的文件，且需要消耗很多資源去處理或者是存儲(chǔ)這些較小的文件。如果要實(shí)現(xiàn)數(shù)天的時(shí)移，索引量將會(huì)是個(gè)巨額數(shù)字，并明顯影響請求速，因此，HLS協(xié)議對存儲(chǔ)I/O要求相當(dāng)苛刻。

RTMP協(xié)議全稱為實(shí)時(shí)消息傳輸協(xié)議。此協(xié)議基于TCP，是一個(gè)協(xié)議族。RTMP本身為一種實(shí)現(xiàn)通信的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，一般用在Flash/AIR平臺(tái)以及支持RTMP協(xié)議的交互服務(wù)器或是流媒體服務(wù)器間完成數(shù)據(jù)的通信以及音、視頻數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。

新型點(diǎn)播服務(wù)器系統(tǒng)，獨(dú)創(chuàng)了內(nèi)存緩存數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)切片技術(shù)，從根本上解決了大量切片的碎片問題，使得單臺(tái)服務(wù)器的切片與打包能力不再是瓶頸。其基本原理如下：將TS切片文件存到內(nèi)存當(dāng)中，這種技術(shù)使得服務(wù)器的磁盤上面不再會(huì)有“數(shù)以噸計(jì)”的文件碎片，極大減少了磁盤的I/O次數(shù)，延長了服務(wù)器磁盤的使用壽命，極大提高了服務(wù)器運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3 ffmpeg的安裝使用以及推流過程

3.1 ffmpeg的安裝

3.1.1 首先安裝lame

./configure--prefix=/usr--mandir=/usr/share/man --with-gtk-prefix=/usr &&

make &&

make install

3.1.2 安裝ffmpeg

./configure --prefix=/usr/local --enable-memalign-hack --enable-libmp3lame --enable-shared --disable-yasm

make

make install

3.2 ffmpeg推流過程

進(jìn)入人才交流網(wǎng)頁面，上傳直播數(shù)據(jù)源。推流客服端首先打開電腦攝像頭，如主播介紹人才的需求視頻，現(xiàn)場講說，在此選擇頻道號(hào)，和推流時(shí)間，上傳視頻數(shù)據(jù)，后臺(tái)便開始推流。

接著，在后臺(tái)服務(wù)器上的ffmpeg便開始工作了。在Linux系統(tǒng)上，ffmpeg比較適合支持V4L2的視頻設(shè)備，通過登錄服務(wù)器后臺(tái)運(yùn)行的腳步程序及運(yùn)行情況如下：可見數(shù)據(jù)正在往推流服務(wù)器上上傳。客服端采用ffmpeg推流時(shí)，為了避免黑客入侵或是其他攻擊，以及限制非注冊本課題設(shè)計(jì)的人才招聘網(wǎng)站的直播用戶，特設(shè)置了refer黑白名單，允許特定的url可以通過refer頭部傳遞來控制訪問。

4 總結(jié)

本課題的基于人才交流網(wǎng)的視頻直播系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，采用分層結(jié)構(gòu)化的方案完成此課題的設(shè)計(jì)，便于數(shù)據(jù)與指令的轉(zhuǎn)發(fā)分離開來，成功的避免因網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜情況下數(shù)據(jù)隨意性的轉(zhuǎn)發(fā)，并且可以降低數(shù)據(jù)冗余、提高數(shù)據(jù)的傳輸效率。雖然，流媒體轉(zhuǎn)碼在理論層面上有一定的理解，但其實(shí)際表現(xiàn)如添加水印轉(zhuǎn)碼平臺(tái)是怎么實(shí)現(xiàn)，在直播數(shù)據(jù)源轉(zhuǎn)碼的時(shí)怎樣藍(lán)關(guān)。保存索引的Mysql數(shù)據(jù)庫怎么實(shí)現(xiàn)容災(zāi)，以及負(fù)載均衡等，同時(shí)關(guān)于處理系統(tǒng)的瓶頸以及系統(tǒng)安全方面的知識(shí)相對薄弱，這些都是以后的科研或工作中需要進(jìn)一步研究的地方。

參考文獻(xiàn)

[1]STOICA I，MORRIS R，KARGER D，et al.Chord：A Scalable Peer-to-peer Lookup Service for Internet Applications[J].Computer Communication Review，2001，31（4）：149-160.

[2]TANG Y，LUO J，ZHANG Q，et al.Deploying P2P Networks for Large-Scale Live Video-Stre aming Service[J].IEEE Communications Magazine，2007，45（6）：100-106.

[3]張紅兵，陳永健.一種基于數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與性能分析[J].電視技術(shù)，2004，（1）：36-38.

（作者單位：國網(wǎng)湖南省電力公司新田縣供電分公司）