1 背景

本文介绍一下我们这两年做的直播系统架构，系统中媒体相关服务直接叠加在搜狐视频的点播CDN之上，业务相关服务依托于大搜狐云。

2 功能

主要特性：

• 支持WebRTC、RTMP推流；
• 支持WebRTC、FLV、HLS、FMP4拉流；
• 最优用户接入；
• 最短回源路径；
• 全平台SDK，包括H5、iOS、Android、PC。

3 架构

整体上这个系统是一个典型的CDN结构，主要包含调度系统、CDN源节点和CDN边缘节点。

节点服务列表：

所有节点内部的服务都由Nginx代理。

调度系统服务列表：

4 主要业务

4.1 推流

不同的推流模式由推流地址中携带的参数决定。

4.1.1 推WebRTC

1. 推流端请求Named，请求、校验流名，并获得schedule地址；
2. 推流端请求schedule，获得地域、运营商匹配的推流Janus；
3. 推流端请求Janus，开始推流；
4. Janus请求Controld，创建一路流，并开始传输RTP；
5. Controld请求Masterd，通知流信息；
6. Masterd请求Schedule，通知流与节点信息；

4.1.2 推RTMP

使用Nginx RTMP模块接收RTMP流：

1. 推流端请求Named，请求、校验流名，并获得schedule地址；
2. 推流端请求schedule，获得地域、运营商匹配的推流地址；
3. 推流端开始推流到推流地址，Nginx RTMP模块收到RTMP流；
4. Nginx 上的一个自定义模块会请求Segmentd服务，Segmentd服务使用ffmpeg拉RTMP流并根据推流的参数进行切片；
5. Segmentd请求Controld，创建一路流，并开始传输切片数据(FLV/HLS/FMP4)；
6. Controld请求Masterd，通知流信息；
7. Masterd请求Schedule，通知流与节点信息。

4.1.3 推WebRTC转RTMP

1. 推流端请求Named，请求、校验流名，并获得schedule地址；
2. 推流端请求schedule，获得地域、运营商匹配的推流Janus；
3. 推流端请求Janus，开始推流；
4. Janus检查推流参数判断需要转成RTMP，则请求Transfmtd服务，传递sdp，开始进行转换；
5. Transfmtd使用ffmpeg，根据sdp以及转换参数将RTP转成RTMP，并推流给Segmentd切片服务；
6. Segmentd请求Controld，创建一路流，并开始传输切片数据(FLV/HLS/FMP4)；
7. Controld请求Masterd，通知流信息；Controld请求Masterd，通知流信息；
8. Masterd请求Schedule，通知流与节点信息；

4.1.4 推RTMP转WebRTC

1. 推流端请求Named，请求、校验流名，并获得schedule地址；
2. 推流端请求schedule，获得地域、运营商匹配的推流地址；
3. 推流端开始推流到推流地址，Nginx RTMP模块收到RTMP流；
4. Nginx 上的一个自定义模块会请求Transfmtd服务，Transfmtd服务使用ffmpeg拉RTMP流并根据推流的参数转换成RTP；
5. Transfmtd请求Controld，创建一路流，并开始传输RTP；
6. Controld请求Masterd，通知流信息；
7. Masterd请求Schedule，通知流与节点信息。

4.2 拉流

4.1.1 拉WebRTC

1. 拉流端请求Masterd，获得流相关信息，并获得schedule地址；
2. 拉流端请求schedule，获得地域、运营商匹配的拉流Janus；
3. 拉流端请求Janus，开始拉流；
4. Janus请求本地Control，请求流数据，如果Controld上已经缓存该流，则直接返回数据，否则到5；
5. Controld请求Masterd，请求回源路径，Masterd将根据当前的整体网络路由状态返回一个最短路径；
6. 每个Controld向路径上的下一跳请求数据，直到请求到达某个命中的Controld并返回数据，回源路径上的所有Controld都将缓存该流。

4.2.2 拉FLV/HLS/FMP4

1. 拉流端请求Masterd，获得流相关信息，并获得schedule地址；
2. 拉流端请求schedule，获得地域、运营商匹配的拉流地址；
3. 拉流端请求拉流地址，也就是Edged，如果Edged已经缓存该流，则直接返回数据，否则到4；
4. Edged请求本地Control，请求流数据，如果Controld上已经缓存该流，则直接返回数据，否则到5；
5. Controld请求Masterd，请求回源路径，Masterd将根据当前的整体网络路由状态返回一个最短路径；
6. 每个Controld向路径上的下一跳请求数据，直到请求到达某个命中的Controld并返回数据，回源路径上的所有Controld都将缓存该流。

5 最短回源路径

• Masterd服务管理所有Controld的连接；
• Masterd周期性地向Controld服务发起网络探测请求，获得链路参数(丢包、延迟)；
• Controld服务在实际媒体数据传输过程中，获得链路参数(丢包、延迟)；
• Mastered构建Controld有向全通图，顶点为Controld，边为链路参数；
• 在拉流需要回源时，使用dijkstra算法计算最短回源路径。

6 业务系统

上面未涉及业务系统，业务系统主要包含：

• 流的管理；
• 用户管理；
• 应用授权管理等。

我们开始的目标是做成平台，同时针对业务系统的可定制的需求，我们将APP SDK设计成了可以热加载定制业务的模式，后面会在另外一篇文章中介绍。

7 一些特性/问题

7.1 WebRTC与其他格式的兼容性

WebRTC默认的流控策略会修改分辨率，在RTP转换成其他格式时，分辨率的变化会导致播放出问题，可选的做法是在Janus上强制转码成固定分辨率。另外一种办法是固定推流分辨率，但是目前在浏览器上，如果不是抓屏业务，WebRTC接口无法设置为固定分辨率，而在APP上可以做到，具体参考我这篇文章。

7.2 Janus的优化以及丢包

我们修改了Janus的默认带宽检测、NACK模块，跟WebRTC保持兼容，并在SDK上做了优化，有效降低了卡顿率，参考我这篇文章，目前在30%的丢包下可以流畅进行视频通话。

7.3 延迟

延迟主要依赖于CDN的部署情况、用户侧的网络条件，据不完全测试，目前的端到端延迟可以达到250ms。

7.4 秒开

参考我这篇文章，在我们默认的业务环境下，所有平台端可以达到600ms的首开时间。

7.5 安全性

传输层面有以下加密措施。

• 对WebRTC流，从信令到媒体都是加密的；
• RTMP推流，本身是不加密的，但是可以添加扩展支持RTMPS；
• FLV、HLS、FMP4拉流，可以通过HTTPS。

在应用层面，可以集成我们的DRM模块，这样即使盗播者拿到最终播放地址也无法播放，只有我们的私有播放器才能播放。当然这个特性只是针对APP，对浏览器来说不存在DRM，因为谷歌的widevine服务无法使用。

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