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如何打造在線直播間（技術貼）

sugarmo / 1601人閱讀

摘要：背景當下視頻直播如此紅火，打造一個在線直播間涉及到哪些技術呢視頻直播由主播的直播端以及觀眾的觀看端組成。保持心跳斷開重連快速搭建在線直播間按前文所述，搭建直播間有非常多的細節需要考慮，包括采集推流分發播放體驗優化聊天室性能調優等。

背景

當下視頻直播如此紅火，打造一個在線直播間涉及到哪些技術呢？

視頻直播由主播的直播端以及觀眾的觀看端組成。一個簡單的觀看端最起碼應包含播放器以及聊天室。下面就圍繞這兩大模塊來講述相關技術。

視頻直播

視頻直播，可以分為視頻采集、前處理、編碼和封裝、傳輸、解封裝和解碼、播放這幾個環節。

直播端通過硬件設備采集音視頻數據，經過前處理以及編碼、封裝后，還要傳輸到觀看端。這一步一般交由CDN接力完成。推流端會把視頻流推到源站，CDN從源站拉流，拉流成功后編碼封裝成不同的格式提供各觀看端播放。簡單示意圖如下：

接下來講一下觀看端的基本要求：

多終端觀看

觀看穩定、不卡頓

延遲低、高并發

多終端觀看

首先明確需要支持的終端，有移動端APP（iOS、Android）、移動端瀏覽器、小程序、PC瀏覽器、PC 客戶端。對于PC瀏覽器，一般支持到IE8。并且，由于Chrome瀏覽器默認屏蔽Flash，所以在PC瀏覽器中采用的策略為：優先在兼容H5的瀏覽器使用H5播放，否則降級使用Flash播放。兩者支持的直播播放視頻格式差異如下：

Flash支持rtmp或 http-flv 直播播放。延時~3秒。

H5支持M3u8直播播放。延時~15秒。

觀看穩定、不卡頓

造成視頻直播卡頓的原因可能是多方面的，涉及到直播端、網絡、觀看端。

直播端

主要問題有硬件配置太低、推流參數配置問題、音視頻時間戳不同步。可以通過以下措施解決：

升級硬件、軟件設置，提高兼容性和容錯率 ( 這部分是硬裝，必須有好的裝備才能有好的推流質量啊 )。

使用硬編硬解方案，充分利用GPU加速。

降低視頻碼率，選擇流暢、標清畫質或者使用動態碼率推流。

網絡

主要問題有網絡抖動、拉流服務器與觀看端鏈路過長，可以通過以下措施解決：

選用穩定的運營商網絡并合理布局CDN節點。

使用充足的網絡帶寬。

觀看端

在網絡上觀看視頻，緩沖區就是在你看視頻時提前儲存部分視頻數據，當數據到達一定的量后再播放畫面，使得播放更流暢。若設置得過小，在網絡不穩定時就無法流暢地連續播放；若設置過大則會累積時延。所以要設置一個適中的緩沖區。

// Flash
netStream.bufferTime = 1 // 單位：秒
// FLV.js
flvjs.createPlayer({
  type: "flv",
  isLive: true,
  url: "video.flv"
},{
  stashInitialSize: 120 // 默認：384KB
})
延時低、高并發

我們知道，視頻其實是由一幀一幀的圖像構成的，RTMP基于TCP不會丟包，所以當網絡狀態差時，服務器會將包緩存起來。等網絡狀況好了，就一起發給觀看端，導致觀看端累積太多視頻幀數據，延時隨時間增長而增加。對于這個問題，除了上文提及的設置適當的緩沖區長度外，還可以增加追幀和丟幀操作實現播放追趕。

Flash代碼：

// Flash實現追幀：定時器輪詢檢測當前緩沖區長度大于30秒時重連，重新拉取直播流
netStream.bufferTimeMax = 0.1 // 設置bufferTimeMax主動追幀
?
if(netStream.bufferLength > 30) { 
  // 緩沖區長度大于30，重新連接  
  reconnectStream() 
}

H5代碼：

// H5實現追幀,判斷當前緩沖區結束時間與當前時間相差超過5秒，則追幀
if (video.buffered.length > 0 && video.buffered.end(0) - video.currentTime > 5) {
  // 直播流時間接近緩沖時間的話畫面容易卡死，所以保險起見-1秒?  
  video.currentTime = video.buffered.end(0) - 1;?
}

另外，如果用到FLV.js播放視頻，可以開啟它的Worker特性，多線程解析優化延遲 ，并減少buffer。

// FLV.js
flvjs.createPlayer({
  type: "flv",
  isLive: true,
  url: "video.flv"
},{
  enableWorker: true,
  enableStashBuffer: false,
  stashInitialSize: 120 // 默認：384KB
})
聊天室

即時聊天IM服務既要保證實時性，可靠性，又要抗住高并發。在實現過程中我們使用以下方法解決。

1、傳輸模式優先選擇 WebSocket，若不支持則降級為輪詢。

const io = require("socket.io")({ "transports":["websocket", "polling"]})

2、Node.js 服務器因消息并發大導致性能低下。

通過以下方案極大的優化了聊天室的穩定性和可靠性。

（1）使用命名空間的功能

命名空間的作用就是把消息限定在一定范圍內傳播。對于一些不需要全局接收的消息就加上命名空間，可以極大的節約資源的傳輸。

// 創建命名空間
const io = require("socket.io")()
const adminNamespace = io.of("/admin")
?
adminNamespace.to("level1").emit("an event", { some: "data" })

（2）聊天消息隊列

觀眾進入聊天室房間會廣播登錄消息，比如房間內同時有2W人，每個人登錄要對房間內所有人廣播"我"登錄了，相當于發送了2W條消息。若并發量大，對服務器性能要求極高。使用聊天隊列消息分批顯示可以防止同時處理大量消息，提高處理性能。

// 消息隊列
let scoektMsgArr = [{
   EVENT: "SPEAK",
   uid: socketId,
   content: "這是第一條聊天消息" 
}，...]
let minCount = 0
?
setInterval(()=>{
    const maxCount = minCount + 100
    const newScoektMsgArr = scoektMsgArr.slice(minCount, maxCount)
    newScoektMsgArr.forEach((item) => {
       socket.emit("message", JSON.stringify(item))
    })
}, 1000)

（3）服務器彈性伸縮

祭出最后的大招，能優化的已經極力優化了，那剩下的事情就是配置服務器彈(jia)性(fu)伸(wu)縮(qi)。

3、掉線重連機制。

掉線會觸發disconcent 事件，監聽它再創建socket連接即可。心跳檢查即定時發送一次消息，保持連接狀態。

// 保持心跳
setInterval(()=>{
    socket.emit("message", JSON.stringify({
      EVENT: "HEARTBEAT",
      uid: socketId
    }))
}, 30 * 60 * 1000)

// 斷開重連
socket.on("disconnect", () => {
    this.connect()
})

connect() {
  socket.on("connect", () => {
     //TODO
  })
}
POLYV SDK 快速搭建在線直播間

按前文所述，搭建直播間有非常多的細節需要考慮，包括采集推流、CDN分發、播放體驗優化、聊天室性能調優等。別擔心，調用POLYV SDK可以快速搭建直播間。

（使用POLYV視頻直播服務需要先免費注冊賬號）

STEP1 嵌入播放器：

STEP2 嵌入聊天室：

// 默認樣式

?



var chatroom = new PolyvChatRoom({
    roomId: 268682,
    userId: 153075602311,
    nick: "游客",
    pic: "http://livestatic.videocc.net/assets/wimages/missing_face.png",
    token: token,
    container: "#wrap",
    width: 300,
    height: 600,
    userType: "",
    roomMessage: function(data) {
        // TODO
        // data為聊天室socket消息，當有聊天室消息時會觸發此方法
        console.log(data);
    }
});

如上圖所示，嵌入直播播放SDK + 聊天室SDK即可創建直播間。聊天室SDK中有自帶默認皮膚、發送表情、點贊、送花、在線列表、提問等功能。另外針對直播教育場景需用到的其他功能，如答題卡、簽到等，可監聽聊天室socket消息自定義實現：

1.答題卡

// 監聽答題內容
var chatroom = new PolyvChatRoom({
    roomId: 268682,
    userId: 153075602313,
    nick: "學員_1",
    pic: "http://livestatic.videocc.net/assets/wimages/missing_face.png",
    token: token,
    container: "#wrap",
    width: 300,
    height: 600,
    userType: "",
    roomMessage: function(data) {
        // 監聽聊天室消息
        switch(data.EVENT){
            case "GET_TEST_QUESTION_RESULT":
                // 獲取答題卡內容，顯示答題卡
              break;
            case "GET_TEST_QUESTION_RESULT": 
              // 獲取答題卡結果, 顯示答題結果
              break;  
        }
    }
});
?```
// 發送答題結果
chatroom.socket.emit("message", JSON.stringify({
    EVENT: "ANSWER_TEST_QUESTION",
    roomId: channelId,
    nick: nick,
    userId: userId,
    option: result,
    questionId: questionId
}));

2.簽到

// 直播端發起簽到
roomMessage: function(data) {
    // 監聽聊天室消息
    switch(data.EVENT){
        case "SIGN_IN":
            // 發起簽到
            break;
        case "STOP_SIGN_IN": 
            // 停止簽到
            break;  
    }
}
?
// 觀眾端簽到
chatroom.socket.emit("message", JSON.stringify({
    EVENT: "TO_SIGN_IN",
    roomId: roomId,
    checkinId: checkinId,
    user: {
        userId: 123456,
        nick: "polyv"
    }
}));

小程序

除了在瀏覽器端，我們在小程序端也提供了對應的SDK。

下載小程序SDK后，調用組件快速生成包含播放器、聊天室等功能的直播間。

// 嵌入polyv頁面組件

  


// 初始化數據
import plv from "*/polyv-sdk/index";
// onLoad
onLoad() {
   const options = {
     channelId: "", // 頻道ID
     openId: "", // 用戶openId
     userName: "", // 用戶名
     avatarUrl: "" // 用戶頭像
   };
   plv.init(options);
}
// onUnload
onUnload() {
  plv.destory();
}

總結：

如果以完全自研的方式實現教育直播的基礎功能，至少需要10人的技術團隊，5人的產品運營團隊，才能在3個月內完成產品的上線。算下來至少需要幾十萬甚至上百萬。POLYV為各企業提供了全面的解決方案以及相關文檔，實現快速接入，輕松開啟線上教育直播。

資料：

使用flv.js做直播 https://segmentfault.com/a/11...

視頻直播秒開背后的技術與優化經驗 https://juejin.im/post/58eaf4...

socket.io https://socket.io/docs/

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