斗鱼 H5 直播原理解析,它是如何省了 80% 的 CDN 流量?

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摘要

斗鱼直播相信大家都听说过,打开斗鱼官网就可以直接在浏览器中观看直播。那么斗鱼是如何实现浏览器视频直播的呢?本篇文章就来解析斗鱼是如何实现直播的,以及它是如何节省 80% 的 CDN 流量,要知道视频直播流量费并不便宜,斗鱼每个月光这些流量费都要支付几个亿,节省 CDN 流量就是省钱。

斗鱼直播相信大家都听说过,打开斗鱼官网就可以直接在浏览器中观看直播。那么斗鱼是如何实现浏览器视频直播的呢?本篇文章就来解析斗鱼是如何实现直播的,以及它是如何节省 80% 的 CDN 流量,要知道视频直播流量费并不便宜,斗鱼每个月光这些流量费都要支付几个亿,节省 CDN 流量就是省钱。

直播技术方案

在实际去斗鱼直播间调试视频直播之前,我就猜它肯定是使用 HTTP-FLV 方案来实现视频直播,因为国内几乎所有直播平台都是使用 HTTP-FLV 方案。

但是去斗鱼直播间并没有找到 .flv 的网络请求,而是找到了 .xs 的网络请求,如下图所示。

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不过 .xs 网络请求的响应的 Content-Type 是 video/x-flv,原来只是后缀不同,看来我猜的果真没错,斗鱼就是用的 HTTP-FLV。

HTTP+P2P FLV 拉流

不过为什么后缀是 .xs 而不是 .flv 呢?其实这里是因为斗鱼默认并不完全使用 HTTP 去拉流,而是采用 CDN 和 P2P 两种方式同时去拉流,.xs 并不是一个完整的 FLV 流,而是一个子 FLV 流。

进入斗鱼直播间,斗鱼首先会去请求一个完整的 FLV 流,等 P2P 连接好了再去切换成子流。这是因为 P2P 连接比较慢,如果走来就走 P2P,那么视频起播速度会非常慢。

斗鱼 H5 直播原理解析,它是如何省了 80% 的 CDN 流量?

上图中第二个连接就是一个完整的 FLV 流,等 P2P 连接成功后会断开连接去拉子流。

在 P2P 连接成功后,还可以在网络面板看到一个 WebSocket 连接,如下图所示,它是斗鱼用来推送其他正在观看当前流的用户的,这样播放器就可以直接从推送的用户这里拉流。

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斗鱼 P2P 是基于 WebRTC 的 DataChannel,可以打开 chrome 的 WebRTC 的调试页面,可以看到有很多 WebRTC 连接,它可以接收其他用户分享的视频数据,自己也会共享当前下载到的视频数据给其他用户。

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斗鱼将一个完整的直播流进行切片,分成一个个小的视频分片并进行编号(这样方便用户之间共享)然后将这些小分片分为多个子流,通过 HTTP 从 CDN 拉一路子流,然后通过 P2P 去其他用户那里拉其他的子流。

但是通过 P2P 从其他用户那里拉流并不是很稳定,例如其他用户可以能退出了直播间,或者网络出了问题,这样就会导致接收它分享的用户直播断流。为了提升直播稳定性,如果在一定时间内没有收到其他用户分享的数据,斗鱼播放器就会立刻从 CDN 去拉对应的子流,并且 WebSocket 也会推荐新的用户给播放器。

可以发现,加上 P2P 拉流,大大增加了直播的复杂度。但是它带来的好处也非常的明显,就是可以省钱,省到就是赚到!因为流量费非常的贵,斗鱼每个月光直播带宽都得花好几个亿。利用 P2P 从其他用户那里拉流可以节省大量流量,例如一个直播流分为两个子流,一个从 CDN 拉,一个从其他用户那里拉,这样理论上就可以节省 50% 的流量,而斗鱼将一个直播流分成 6 个子流,一个从 CDN 拉,其余 5 个全部从其他用户那里拉,理论上可以节省超过 80% 的直播流量!

当然 P2P 拉流也有一些缺点,例如直播延迟较高,不适用于低延迟直播场景,对用户电脑和带宽有一定消耗,因为除了从其他用户那里拉流,当前用户自己还要上传视频数据给其他用户。

如果你想关闭 P2P,也比较简单,可以在网络面板屏蔽下图中的地址即可。

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屏蔽之后,斗鱼就只会从 CDN 拉流,不走 P2P,如下图所示,可以发现流的地址变成正常的 .flv 后缀。

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无论是只使用 HTTP,还是使用 HTTP + P2P,它们的最终目的是获取 FLV 视频数据。

FLV 格式

FLV 视频格式是由 Adobe 公司开发,在 2003 年发布,用于视频文件在网络上传输。在 Flash 时代几乎所有流媒体平台都在使用 FLV 格式,但是随着 Flash 技术的淘汰,FLV 也跟着没落了,目前国外已经没有流媒体平台在使用 FLV 了,但是在国内 FLV 却广泛用于网络直播场景。

不像 Flash,H5 的 video 元素是无法播放 FLV 视频的,我们需要借助 MSE 来自己控制视频播放,具体原理是将 FLV 转封装成 FMP4 视频格式,然后交给 MSE 播放即可。

MSE 全称是 Media Source Extensions API,它是 Web 流媒体的基础,所有 Web 流媒体平台最终都会用到它,如果对它感兴趣,欢迎查看 流媒体视频基础 MSE 入门 & FFmpeg 制作视频预览缩略图和 fmp4

目前有开源的 flv.js 来帮我们完成这件事,查看斗鱼 dist 后代码,斗鱼也是使用的 flv.js,不过在之上加了很多自定义的代码,例如加上了 h265 编码的支持,flv.js 是不支持 h265 编码的,FLV 官方规范也不支持,但是业务又有这种需求,所以一般将 FLV 视频编码 ID 等于 12 当作 h265 的流。在斗鱼直播中如果发现直播流是 h265 编码并且浏览器不支持 h265,斗鱼会利用 WASM 来软解播放视频。

直播时移

对于赛事直播斗鱼是支持直播时移的,如下图所示。

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但是这个播放器的进度条体验不是很好,进度条的高度只有 3px,鼠标非要精准的放上去,才能有 Hover 的效果,这是没那么容易做到的。这里推荐个好用开源的播放器进度条 ppbar,你可以把它集成到任何播放器中去,非常的好用。

斗鱼直播时移是基于 HLS 的,如果点击一下进度条,斗鱼播放器会黑一下,将 FLV 切换成 HLS。

斗鱼 H5 直播原理解析,它是如何省了 80% 的 CDN 流量?

在刚开始进入直播间拉流的时候,斗鱼播放器可以获取到服务器返回的一个时间戳,单位是秒,当用户点击进度条跳转到前 10 分钟时,就直接用当前时间减去 600 秒就得到了前 10 分钟视频的时间戳,然后会用这个时间戳去请求请求一个 getVodStream 接口获取到 HLS 时移流地址,获取到 HLS 过后,就和普通 HLS 直播一样去播放即可。

和 FLV 一样,要在浏览器中播放 HLS 流,同样需要 MSE API 来播放,目前可以借助开源的 hls.js 来在浏览器中播放 HLS 流。查看斗鱼 dist 过后的代码,斗鱼应该没有使用 hls.js,而是自己实现在浏览器中播放 HLS。

总结

这篇文章介绍了斗鱼 H5 直播技术的原理,斗鱼不仅使用国内常用的 HTTP-FLV 方案,还加入了 P2P 拉流,从而节省 CDN 流量。对于赛事直播,斗鱼还支持直播时移,直播时移是使用 HLS 来实现的,用户在 seek 后会通过 seek 到的时间点去服务器换取对应的时移 HLS 流地址,然后走 HLS 拉流即可。