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网易视频云:流媒体服务器原理和架构解析 

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它有四种变种:

1) 工作在TCP之上的明文协议,使用端口1935; 2) RTMPS通过TLS/SSL连接;

3) RTMPT封装在HTTP请求之中,可穿越防火墙; 4) RTMPS类似RTMPT,但使用的是HTTPS连接;

RTMP协议(Real Time Messaging Protocol)是被Flash用于对象,视频,音频的传输。这个协议建立在TCP协议或者轮询HTTP协议之上。RTMP协议就像一个用来装数据包的容器,这些数据既可以是AMF格式的数据,也可以是FLV中的视/音频数据。一个单一的连接可以通过不同的通道传输多路网络流,这些通道中的包都是按照固定大小的包传输的。

必须采用Flash服务器FMS(Flash Media Server) 或 RED5. FMS的文件点播

1. 服务器将F4v 或 Flv文件转化为RTMP流或HTTP流

2. 客户端获取RTMP流,提取相应的Flv 或 F4v文件片段进行播放。 FMS的实况直播

1. 设备端将数据转化为F4v片段,通过RTMP流上传到服务器 2. 服务器转发RTMP流到客户端

3. 客户端获取RTMP流,提取数据片段播放。

(四) RTSP协议

该协议用于C/S模型,是一个基于文本的协议,用于在客户端和服务器端建立和协商实时流会话。

实时流协议(RTSP)是应用级协议,控制实时数据的发送。RTSP提供了一个可扩展框架,使实时数据,如音频与视频的受控点播成为可能。数据源包括现场数据与存储在剪辑中数据。该协议目的在于控制多个数据发送连接,为选择发送通道,如UDP、组播UDP与TCP,提供途径,并为选择基于RTP上发送机制提供方法。

实时流协议(RTSP)建立并控制一个或几个时间同步的连续流媒体。尽管连续媒体流与控制流交换是可能的,通常它本身并不发送连续流。换言之,RTSP充当多媒体服务器的网络远程控制。RTSP连接没有绑定到传输层连接,如TCP。在RTSP连接期间,RTSP用户可打开或关闭多个对服务器的可传输连接以发出RTSP请求。此外,可使用无连接传输协议,如UDP。RTSP流控制的流可能用到RTP,但RTSP操作并不依赖用于携带连续媒体的传输机制。 协议支持的操作如下:

(1)从媒体服务器上检索媒体:用户可通过HTTP或其它方法提交一个演示描述。如演示是组播,演示式就包含用于连续媒体的的组播地址和端口。如演示仅通过单播发送给用户,用户为了安全应提供目的地址。

(2)媒体服务器邀请进入会议:媒体服务器可被邀请参加正进行的会议,或回放媒体,或记录其中一部分,或全部。这种模式在分布式教育应用上很有用,会议中几方可轮流按远程控制按钮。

(3)将媒体加到现成讲座中:如服务器告诉用户可获得附加媒体内容,对现场讲座显得尤其有用。如HTTP/1.1中类似,RTSP请求可由代理、通道与缓存处理。 下面区分几种操作模式。

(1)单播:用户选择的端口号将媒体发送到RTSP请求源。

(2)服务器选择地址多播:媒体服务器选择多播地址和端口,这是现场直播或准点播常用的方式。

(3)用户选择地址多播:如服务器加入正在进行的多播会议,多播地址、端口和密钥由会议描述给出。

RTSP控制通过单独协议发送的数据流,与控制通道无关。例如,RTSP控制可通过TCP连接,而数据流通过UDP。因此,即使媒体服务器没有收到请求,数据也会继续发送。在连接生命期,单个媒体流可通过不同TCP连接顺序发出请求来控制。所以,服务器需要维持能联系流与RTSP请求的连接状态。RTSP中很多方法与状态无关,但下列方法在定义服务器流资源的分配与应用上起着重要的作用: (1) SETUP:让服务器给流分配资源,启动RTSP连接。 (2) PLAY与RECORD:启动SETUP分配流的数据传输。 (3) PAUSE:临时停止流,而不释放服务器资源。 (4) TEARDOWN:释放流的资源,RTSP连接停止。

标识状态的RTSP方法使用连接头段识别RTSP连接,为响应SETUP请求,服务器连接产生连接标识。

RTSP为纯粹的传输控制协议。

RTSP协议本身不与它负载的媒体数据相关。

RTSP协议需要自定义客户端向服务器发送RTSP命令。

流媒体服务器的协议栈

在TCP/IP参考模型中,传输层通信协议TCP和UDP都不能满足流媒体传输的

QoS要求。由于TCP协议采用滑动窗口控制机制,数据传送随着流控窗口动态的启动和关闭,难以满足流媒体实时和等时的传送要求。UDP协议的无连接特点能够提高传输速率,虽然可以在某种程度上满足流媒体的实时性要求,但是由于其本身的不可靠性,也无法满足流媒体传输的需要。

针对传输层协议的矛盾,为了实现流媒体在IP上的实时传送播放,设计流媒体服务器时需要在传输层协议(TCP/UDP)和应用层之间增加一个通信控制层。在增加的通信控制层,采用相应的实时传输协议,主要有:数据流部分的实时传输协议RTP(Real-time Transport Protocol),用于控制部分的实时传输控制协议RTCP(Real-time Control Protocol)和实时流化协议RTSP(Real-time Streaming Protocol)。

流媒体服务器的协议栈,如图1所示。

RTP协议主要是用来传送实时的流媒体信息,数据报主要包括多媒体数据,以及所携带负载的时间戳,顺序号等。

RTCP协议的数据报主要包括了接收者收到某个多媒体流的服务质量信息Qos,用于对服务器端的反馈。

RTSP是一种控制协议,包括通信连接前的设定,从服务器送出的多媒体资料的控制。用于控制具有实时性的数据传输。它提供对流媒体的类似VCR(Video Cassette Recorder)的控制功能,如播放、暂停、快进、录制等,也就是RTSP对多媒体服务器实施网络远程控制。

流媒体服务器的功能框图,如图2所示。

当服务器收到RTSP请求,它首先产生RTSP请求对象。服务器通过RTSP协议的应答信息将请求的内容以流会话(streaming session)的形式描述,内容包括数据流包含多少个流、媒体类型、和编解码格式。一个流会话由一个或多个数据流组成,如视频流和音频流等。实际的数据流通过RTP协议传递到客户端。RTP在一对一或一对多的传输情况下工作,其目的是提供时间信息和实现流同步。RTP本身并不能为顺序传送数据包提供可靠的传送机制,它依靠RTCP一起提供流量控制和拥塞控制服务。在RTP会话期间,各连接者监视下层网络的性能,并将相关信息放入RTCP包,周期性地传送RTCP包来通知发送方。发送方也可以用RTCP包提供每次的会话信息,包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料。因此,服务器可以利用这些信息动态地改变传输速率,甚至改变有效载荷类型。RTP和RTCP配合使用,因有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化。

通过流媒体服务器的协议栈的设计,可以明确流媒体服务器是在传输层协议(TCP,UDP)上解释RTP,RTCP,RTSP协议的,所有的客户连接请求都是以TCP的端口获得的,流媒体数据也都是打成RTP包,通过UDP端口发出去的,因此,对于TCP,UDP端口事件的调度以及如何把大量的流媒体数据从磁盘空间传递到网络上成为制约流媒体服务器性能的主要因素。

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它有四种变种:1)工作在TCP之上的明文协议,使用端口1935;2)RTMPS通过TLS/SSL连接;3)RTMPT封装在HTTP请求之中,可穿越防火墙;4)RTMPS类似RTMPT,但使用的是HTTPS连接;RTMP协议(RealTimeMessagingProtocol)是被Flash用于对
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