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The solution is a highly available, resilient, end-to-end video streaming live, cloud storage, and Vod solution based on AWS ECS Service

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## 基于ECS Fargate容器化直播方案（[En](./README_en.md))

AWS容器直播方案是一个端到端的基于 AWS ECS Fargate的无服务直播方案，该方案通过aws cloudformation一键部署可以轻松在aws上实现一个高可用和弹性伸缩的视频流直播平台，可以轻松实现直播视频流的推送、转码，水印，点播和分发功能。

## 功能：

* **推流**：提供推流地址和海量设备的接入,支持主流 RTMP 协议推流。支持 OBS等常见的第三方推流软件，支持常见的第三方 RTMP 推流硬件和编码器或盒子等设备；
* **视频播放：** 支持HTTP-FLV（2秒延迟）和HLS\CMAF（大于10秒延迟）三种回放协议。 支持常见的第三方 FLV、RTMP、HLS 播放器VLC,FFPLAY；
* **视频处理功能**：视频转码、视频录制、视频截图，直播水印，直播中继等；；
* **视频频存储和点播 ：** 视频存储（可做冷/热分层），支持录制hls分片点播
* **直播控制台：** 提供API 管理和图形化管理（开发中） ；
* **地址管理：** 统一的推流域名、播流域名管理
* **安全：** 推流鉴权支持推流 URL 鉴权，播放鉴权利用CloudFront签名URL支持播放 URL 防盗链以及播放鉴权；

## 方案应用场景：

* 普通/低延迟直播：满足中、小型客户的普通和低延迟直播需求。如游戏、电商、媒体、教育等行业的直播
* 大并发上行视频云存储：将监控设备、智能设备通过标准化协议接入，在云端进行监控流的收录存储、媒体处理

## 方案特点：

![image-20210604110748978](https://raw.githubusercontent.com/superyhee/serverless-live-streaming/main/images/image-feature.png)

* 无服务，端到端：基于云原生无服务架构，无需进行容量规划，减少运维负担，轻松扩展，按需付费。
* 简单、开放、集成：方案使用简单，不用复杂的配置，满足非专业客户直播推，转，拉的需求；具备很好的开放性，和aws的托管服务无缝集成
* 大容量、高负载：基于ECS弹性架构，根据推拉流的负载弹性伸缩，支持海量的视频流接入和拉取
* 自助化管理：可以通过控制台和API对直播流元数据进行管理，也可以根据需求设置适合您业务场景的直播功能，如录制、转码、截图，水印等
* 全球化部署：一键全球化部署，支持全球24个区域部署（包括北京和宁夏区域部署）

### 方案架构：

![image-20201225101811743](https://raw.githubusercontent.com/superyhee/serverless-live-streaming/main/images/image-20201225101811743.png)
## 架构说明：

**视频接入服务：**
高可用代理服务器集群，通过ECS Service保证节点数量，提供RTMP推流地址和海量设备的接入，采用轻量级HAPoxy,支持rtmp，提供统一的推流地址：rtmp:// DNS Name /stream/<stream key>

**视频网关服务：**
基于Node media server实现高性能轻量级rtmp server，支持rtmp，rtmps推流接入，维护推流状态并将保存元数据信息，基于元数据模块的会话管理，基于事件回调维护推流客户端状态，检测客户端上下线，并根据状态调度ECS 任务

**元数据管理：**
使用dynamodb管理视频流元数据，通过API gateway提供元数据的CRUD管理的Restful API；动态设置视频流处理参数；自动生成唯一推流channel;通过API得到推流和拉流URL

**视频处理服务：**
基于Fargate实现视频转码，直播，录制，分片等功能，ECS Server自动管理流媒体服务器集群的数量和弹性伸缩，提供如下功能

* 高性能，基于ngnix http server
* 视频流进行实时编码，转码
* 视频和图片分片和s3存储，自定义分片时间和转码参数，
* 支持HTTP-FLV（2秒延迟）和HLS\CMAF（10秒延迟）
* 动态调整参数，轻松与aws服务集成

**视频分发服务：**

* ECS Server自动管理视频流分发服务器集群的数量和弹性伸缩 ：Route53-> CloudFront-> ALB→ 视频流分发服务器→视频流处理服务器
* 通过自动寻址实现多路输入流-一路输出
* 内置NGINX缓存。尽可能减少服务器上的负载，避免惊群效应
* 利用cloudfront加速加下行拉流，签名URL

**管理控制台：**
![image-20210604111733466](https://raw.githubusercontent.com/superyhee/serverless-live-streaming/main/images/console.png)
管理控制台功能

* 域名配置
* 直播管理
* 视频录制
* 水印配置
* 视频中继
* 在线视频

## 安装与部署：

**先决条件：**
1.安装和配置 AWS Cli和jq

```
`sudo pip install ``--``upgrade awscli ``&&`` hash ``-``r
sudo yum -y install jq gettext bash-completion moreutils
`
```

2.安装[_sam_](https://docs.aws.amazon.com/serverless-application-model/latest/developerguide/serverless-sam-cli-install.html) cli

**部署：**

```
$ git clone https://github.com/superyhee/serverless-live-streaming.git
```

运行setup.sh一键部署

```
$ cd stack
$./setup.sh
```

通过sam部署直播平台管理 API

```
$ cd metadata
$ sam build
$ sam deploy --guided
```

![image-20201229140846150](https://raw.githubusercontent.com/superyhee/serverless-live-streaming/main/images/image-20201229140846150.png)

## 管理控制台使用说明：

**获取推流和拉流地址：**

从 AWS ELB 控制台，获取“video-streaming-server-lb”的推流地址
![image-20201225105634511](https://raw.githubusercontent.com/superyhee/serverless-live-streaming/main/images/image-20201225105634511.png)
从 Cloudfront 控制台获取拉流地址

![image-20201225112730424](https://raw.githubusercontent.com/superyhee/serverless-live-streaming/main/images/image-20201225112730424.png)
**获取直播控制台地址：**
进入AWS ECS控制台，获取video-streaming-web任务的public ip，浏览器输入 http://Public IP 即可进入直播控制台：
![image-20210604111445971](https://raw.githubusercontent.com/superyhee/serverless-live-streaming/main/images/get-console.png)

**直播推拉流域名设置**

![image-20210604111825364](https://raw.githubusercontent.com/superyhee/serverless-live-streaming/main/images/dns.png)
在“域名配置”页面配置推流域名和播放域名的CNAME值

* 导航栏中选择“域名管理”进入域名管理页面

* 直播服务需要一个推流域名和播放域名

* 添加刚才从ELB和Cloudfront获得的推流和拉流地址，或者使用已备案的推流域名、播放域名并指向ELB或Cloudfront地址

* 具备直播的域名，域名完成备案

**创建直播频道：**
![image-20210604111922492](https://raw.githubusercontent.com/superyhee/serverless-live-streaming/main/images/create-channel.png)
点击“直播频道”右上角+

* 输入直播频道名称、描述和过期时间
* 选择视频输出格式,例如：HLS，FLV，CMAF
* 系统自动根据域名和过期时间生成签名推流地址

j**控制台获取推流地址和播放地址**
![image-20210604112044497](https://raw.githubusercontent.com/superyhee/serverless-live-streaming/main/images/get-address.png)

* 点击箭头按钮，自动生成推流地址和播放地址
* 自动根据过期时间和私钥生成签名推流地址和推流二维码
* 自动生成HLS，FLV，CMAF拉流地址
* 点击对应输出的播放按钮，播放视频

**在线预览直播视频流**
![image-20210604112113646](https://raw.githubusercontent.com/superyhee/serverless-live-streaming/main/images/player.png)

* 点击头像 按钮，显示直播视频浏览
* 自动生成视频流播放地址和二维码
* 根据不同的视频输出格式在线预览
* 直播推流成功后，大概需要35秒左右可在线看到直播流

**直播视频录制功能**

![image-20210604112234069](https://raw.githubusercontent.com/superyhee/serverless-live-streaming/main/images/record.png)

根据配置的录制规则对正在直播的视频进行录制和截图

* 操作：点击修改按钮，修改直播视频录制的参数
* 录制格式：录制文件的格式，支持“JPG”“MP4”和”HLS”格式
* 存储位置:存储在自动生成的S3存储桶中（video-streaming-assets-assetsbucket开头）
* 参数：截图频率，MP4录制频率，HLS录制频率
* 任务类型：灵活选择转码任务类型，节省成本

**直播水印**
![image-20210604112300068](https://raw.githubusercontent.com/superyhee/serverless-live-streaming/main/images/watermark.png)

原始流视频画面添加上各种预设好的标志图片和文字

* 支持图片水印和文字水印
* 主要参数：包括水印位置和水印大小 ，文字及文字属性
* 图片水印参数：图片URL地址、图片高度，图片宽度，左右间距

**直播视频转码：**
![image-20210604112321695](https://raw.githubusercontent.com/superyhee/serverless-live-streaming/main/images/codec.png)

将推送的直播流转码成多种分辨率和码率规格的视频流

* 适配不同播放终端；适配不同网络环境；降低分发成本
* 预置转码模板：支持选择视频画质，视频画质内置了常用的流畅、标清、高清和超清四种标准模板
* 任务类型：灵活选择转码任务类型，节省成本

|      | A                      | B          | C                    |
| ---- | ---------------------- | ---------- | -------------------- |
| 1    | 转码模板的分辨率和码率 |            |                      |
| 2    | **视频画质**           | **分辨率** | **码率（Kbps****）** |
| 3    | 流畅                   | 640*360    | 400                  |
| 4    | 标清                   | 854*480    | 600                  |
| 5    | 高清                   | 1280*720   | 1000                 |
| 6    | 超清                   | 1920*1080  | 2000                 |

**直播中继：**
![image-20210604112449679](https://raw.githubusercontent.com/superyhee/serverless-live-streaming/main/images/relay.png)

在直播视频流中继转发

* 通过视频relay自动把原始视频流推送到其他视频直播平台
* 实现国内和海外同步直播

## API集成：

可以通过API gateway提供的Restful API来对视频频道的元数据进行管理并集成到自己的应用和管理界面中
**创建视频流元数据**
获取 API 网关调用 URL
![image-20201225110157183](https://raw.githubusercontent.com/superyhee/serverless-live-streaming/main/images/image-20201225110157183.png)

通过 curl 发布视频流元数据

```
curl -d '{"isFlv":true, "isHls":false,"isVideo":false, "isImage":false,"isMotion":false, "isOnDemand":false,"isCMAF":false,"video_time":"60","image_time":"30","hls_time":"2","hls_list_size":"5", "outdate":"2022-12-09"}' -H "Content-Type: application/json" -X POST https://xxxxx.execute-api.cn-northwest-1.amazonaws.com.cn/Prod/videostream
```

从 Dynamodb 控制台获取您的流 ID 和签名密钥
![image-20201225111416141](https://raw.githubusercontent.com/superyhee/serverless-live-streaming/main/images/image-20201225111416141.png)

**获取推流网址：**
从 ELB 控制台获取推流地址

![image-20201225105634511](https://raw.githubusercontent.com/superyhee/serverless-live-streaming/main/images/image-20201225105634511.png)

通过以下方式获取推送网址：

```
rtmp://NLB_DomainName/stream/98724e64-bcd1-4887-af4a-60be440709aa ? 符号=1670544000-63497837275539bdb8e21800887e2db9
```

那么你就可以使用OBS来推送视频流
![image-20201225114304543](https://raw.githubusercontent.com/superyhee/serverless-live-streaming/main/images/image-20201225114304543.png)

* 编码器： x264
* 速率控制：CBR
* 比特率： 1000 (或更低)
* 关键帧间隔（秒，0=自动）：2
* CPU Usage Preset (higher = less CPU) ：veryfast, 
* Tune： zerolatency

拉流
从 Cloudfront 控制台获取拉流 url
![image-20201225112730424](https://raw.githubusercontent.com/superyhee/serverless-live-streaming/main/images/image-20201225112730424.png)

通过视频播放器（ffplayer）或浏览器查看视频
播放：

```
`ffplay http://cloudfront_dns/98724e64-bcd1-4887-af4a-60be440709aa/live.flv`
```

浏览器：

```
`http://cloudfront_dns/98724e64-bcd1-4887-af4a-60be440709aa/flv.html`
```

![flv_example](https://raw.githubusercontent.com/superyhee/serverless-live-streaming/main/images/flv_example.png)

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