10 - 流中转与分发

流中转与分发（Relay & Distribution）

10.1 流分发架构概述

在大规模直播场景中，单台服务器无法承载所有观众。需要通过 中转（Relay） 和 CDN 分发 构建多级架构：

                      生产端                        服务端                       消费端
               ┌──────────────┐            ┌───────────────────┐          ┌──────────────┐
               │   编码器/OBS  │            │    Origin 源站     │          │   HLS/DASH   │
               │              │   RTMP     │                   │  RTMP    │   CDN        │
               │   主播端      │──────────→│   接收推流         │────────→│              │
               └──────────────┘            │   转码/录制        │         │   观众       │
                                           └─────────┬─────────┘         └──────────────┘
                                                     │                       ▲
                                                     │ RTMP Relay            │ HTTP
                                                     ▼                       │
                                           ┌───────────────────┐    ┌──────────────┐
                                           │   Edge 边缘节点    │───→│  HTTP-FLV    │
                                           │   分发给观众       │    │  WebSocket   │
                                           └───────────────────┘    └──────────────┘

10.2 RTMP 流中转（Relay）

10.2.1 SRS 中转模式

SRS 支持三种中转模式：

模式	说明	适用场景
本地中转	同一服务器内多进程中转	单机部署
远程中转	Edge 从 Origin 拉流	分布式集群
推模式	Origin 主动推送到 Edge	CDN 接入

10.2.2 远程中转（Edge-Pull）

# Edge 配置：从 Origin 拉流
listen 1935;

vhost __defaultVhost__ {
    cluster {
        mode        remote;
        origin      192.168.1.10:1935;
        # 备源
        origin      192.168.1.11:1935;
    }

    # 回源超时（毫秒）
    source_retry  3000;

    # 缓存
    gop_cache     on;
}

10.2.3 推模式（Edge-Push）

# Origin 配置：推送到 Edge
listen 1935;

vhost __defaultVhost__ {
    cluster {
        mode        local;
    }

    # 推送到下游 Edge
    edge_push {
        enabled     on;
        # 推送到多个 Edge 节点
        destination 192.168.2.10:1935 192.168.2.11:1935;
    }
}

10.2.4 FFmpeg 中转脚本

使用 FFmpeg 实现简单的流中转：

#!/bin/bash
# relay.sh - 流中转脚本

SOURCE_URL="rtmp://origin.example.com:1935/live/stream1"
DEST_URLS=(
    "rtmp://edge1.example.com:1935/live/stream1"
    "rtmp://edge2.example.com:1935/live/stream1"
    "rtmp://edge3.example.com:1935/live/stream1"
)

for dest in "${DEST_URLS[@]}"; do
    echo "中转到: $dest"
    ffmpeg -re -i "$SOURCE_URL" \
        -c copy \
        -f flv "$dest" \
        -loglevel error &
done

wait

10.3 CDN 接入

10.3.1 CDN 直播架构

┌───────────┐  RTMP   ┌────────────┐  RTMP/内部  ┌────────────┐
│  推流端    │───────→│  CDN 源站   │───────────→│  CDN 边缘  │
│  (编码器)  │        │  (Origin)   │            │  (Edge)    │
└───────────┘        └────────────┘            └─────┬──────┘
                                                      │
                                                HTTP/HLS/DASH
                                                      ▼
                                              ┌──────────────┐
                                              │   观众        │
                                              └──────────────┘

10.3.2 主流 CDN 推流地址

CDN 服务商	推流地址格式	播放地址格式
阿里云	`rtmp://push.aliyuncdn.com/app/stream?auth_key=xxx`	`https://pull.aliyuncdn.com/app/stream.m3u8`
腾讯云	`rtmp://push.example.com/live/stream?txSecret=xxx`	`https://play.example.com/live/stream.flv`
七牛云	`rtmp://publish.example.com/live/stream`	`http://play.example.com/live/stream.m3u8`
AWS IVS	`rtmp://global-contribute.live-video.net/app/stream`	`https://xxx.channel.media.amazonaws.com`

10.3.3 CDN 推流最佳实践

# 推送到多个 CDN（实现高可用）
#!/bin/bash
STREAM_KEY="stream1"
CDN_URLS=(
    "rtmp://push.cdn1.com/live/${STREAM_KEY}?auth_key=xxx"
    "rtmp://push.cdn2.com/live/${STREAM_KEY}?auth_key=yyy"
)

ffmpeg -re -i input.mp4 \
    -c:v libx264 -preset veryfast -b:v 3000k \
    -c:a aac -b:a 128k \
    -f flv "${CDN_URLS[0]}" &

ffmpeg -re -i input.mp4 \
    -c:v libx264 -preset veryfast -b:v 3000k \
    -c:a aac -b:a 128k \
    -f flv "${CDN_URLS[1]}" &

10.4 转码（Transcoding）

10.4.1 为什么需要转码

场景	原始流	转码输出	原因
多码率分发	1080p 4Mbps	720p 2Mbps, 480p 1Mbps	不同网络带宽的观众
编码转换	H.265	H.264	兼容性
分辨率适配	1080p	720p	移动端节省流量
水印添加	无水印	带 Logo 水印	品牌保护
音频转码	AAC 128k	AAC 64k	降低音频码率

10.4.2 SRS FFmpeg 转码

# SRS 转码配置
vhost __defaultVhost__ {
    transcode {
        enabled     on;
        ffmpeg      /usr/bin/ffmpeg;

        # 低码率转码
        engine low {
            enabled     on;
            vfilter     null;
            vcodec      libx264;
            vbitrate    1000;
            vfps        30;
            vwidth      1280;
            vheight     720;
            vthreads    2;
            vprofile    main;
            vpreset     veryfast;

            acodec      aac;
            abitrate    64;
            asample_rate 44100;
            achannels   2;

            # 输出流名后缀
            output      rtmp://127.0.0.1:1935/[app]/[stream]_low;
        }

        # 超低码率
        engine mobile {
            enabled     on;
            vcodec      libx264;
            vbitrate    500;
            vfps        15;
            vwidth      640;
            vheight     360;
            vprofile    baseline;
            vpreset     ultrafast;

            acodec      aac;
            abitrate    32;
            asample_rate 44100;
            achannels   1;

            output      rtmp://127.0.0.1:1935/[app]/[stream]_mobile;
        }
    }
}

10.4.3 FFmpeg 直接转码

#!/bin/bash
# 多码率转码脚本

INPUT="rtmp://localhost:1935/live/stream1"
OUTPUT_BASE="rtmp://localhost:1935/live"

# 输入流 → 多输出
ffmpeg -re -i "$INPUT" \
    -map 0:v -map 0:a -map 0:v -map 0:a -map 0:v -map 0:a \
    -c:v:0 libx264 -b:v:0 4000k -s:v:0 1920x1080 -preset:v:0 veryfast \
    -c:v:1 libx264 -b:v:1 2000k -s:v:1 1280x720  -preset:v:1 veryfast \
    -c:v:2 libx264 -b:v:2 800k  -s:v:2 640x360   -preset:v:2 veryfast \
    -c:a aac -b:a 128k -ar 44100 \
    -g 60 -keyint_min 60 \
    -f flv "${OUTPUT_BASE}/stream1_1080p" \
    -f flv "${OUTPUT_BASE}/stream1_720p" \
    -f flv "${OUTPUT_BASE}/stream1_360p"

10.5 录制（Recording）

10.5.1 录制格式

格式	说明	适用场景
FLV	最简单的录制格式，RTMP 原生	临时录制、快速回放
MP4	通用格式，兼容性最好	长期存储、点播
TS	HLS 分片格式	直接用于 HLS 回放
MPEG-TS	传输流格式	广播电视

10.5.2 SRS DVR 录制

# SRS DVR 配置
vhost __defaultVhost__ {
    dvr {
        enabled         on;
        dvr_path        ./objs/nginx/html/[app]/[stream].[timestamp].flv;
        dvr_plan        session;  # session=会话级, segment=分段
        dvr_duration    3600;     # 分段时长（秒）
        dvr_wait_keyframe on;     # 等待关键帧再开始
    }
}

10.5.3 HTTP API 控制录制

# 开始录制
curl -X POST http://localhost:1985/api/v1/dvr \
    -d '{
        "app": "live",
        "stream": "stream1",
        "action": "start"
    }'

# 停止录制
curl -X POST http://localhost:1985/api/v1/dvr \
    -d '{
        "app": "live",
        "stream": "stream1",
        "action": "stop"
    }'

# 查询录制文件
curl http://localhost:1985/api/v1/dvr?app=live&stream=stream1

10.5.4 FFmpeg 录制脚本

#!/bin/bash
# 录制脚本：接收 RTMP 流，录制为 MP4

RECORD_DIR="/data/recordings"
STREAM_NAME=$1
DURATION=${2:-3600}  # 默认 1 小时

if [ -z "$STREAM_NAME" ]; then
    echo "用法: $0 <stream_name> [duration_seconds]"
    exit 1
fi

TIMESTAMP=$(date +%Y%m%d_%H%M%S)
OUTPUT_FILE="${RECORD_DIR}/${STREAM_NAME}_${TIMESTAMP}.mp4"

echo "录制: rtmp://localhost:1935/live/${STREAM_NAME}"
echo "输出: ${OUTPUT_FILE}"
echo "时长: ${DURATION} 秒"

ffmpeg -i "rtmp://localhost:1935/live/${STREAM_NAME}" \
    -c copy \
    -t "$DURATION" \
    -movflags +faststart \
    "$OUTPUT_FILE"

echo "录制完成: ${OUTPUT_FILE}"

10.6 截图与水印

10.6.1 关键帧截图

# 每秒截取一帧
ffmpeg -i rtmp://localhost:1935/live/stream1 \
    -vf "fps=1" -q:v 2 \
    /data/thumbnails/thumb_%04d.jpg

# 截取当前帧
ffmpeg -i rtmp://localhost:1935/live/stream1 \
    -frames:v 1 \
    /data/thumbnails/current.jpg

10.6.2 添加水印

# 添加 Logo 水印
ffmpeg -i rtmp://localhost:1935/live/stream1 \
    -i /data/watermark/logo.png \
    -filter_complex "overlay=W-w-10:H-h-10" \
    -c:v libx264 -preset veryfast \
    -c:a copy \
    -f flv rtmp://localhost:1935/live/stream1_wm

# 添加文字水印
ffmpeg -i rtmp://localhost:1935/live/stream1 \
    -vf "drawtext=text='LIVE':fontsize=48:fontcolor=white:x=10:y=10:shadowcolor=black:shadowx=2:shadowy=2" \
    -c:v libx264 -preset veryfast \
    -c:a copy \
    -f flv rtmp://localhost:1935/live/stream1_wm

10.7 直播转点播（Live-to-VOD）

直播结束后自动生成点播回放：

#!/usr/bin/env python3
"""
直播转点播处理脚本
直播结束后处理录制文件，生成点播内容
"""

import os
import subprocess
import glob
from datetime import datetime


def process_recording(input_flv: str, output_dir: str) -> dict:
    """
    处理录制的 FLV 文件，生成 MP4 和缩略图
    """
    base_name = os.path.splitext(os.path.basename(input_flv))[0]
    timestamp = datetime.now().strftime('%Y%m%d_%H%M%S')
    
    # 生成 MP4
    mp4_path = os.path.join(output_dir, f"{base_name}.mp4")
    subprocess.run([
        'ffmpeg', '-i', input_flv,
        '-c', 'copy',
        '-movflags', '+faststart',
        mp4_path
    ], check=True)
    
    # 生成缩略图
    thumb_dir = os.path.join(output_dir, 'thumbnails')
    os.makedirs(thumb_dir, exist_ok=True)
    thumb_path = os.path.join(thumb_dir, f"{base_name}_thumb.jpg")
    subprocess.run([
        'ffmpeg', '-i', input_flv,
        '-vf', 'fps=1/10',  # 每 10 秒一帧
        '-q:v', '2',
        os.path.join(thumb_dir, f"{base_name}_%04d.jpg")
    ], check=True)
    
    # 获取视频信息
    probe = subprocess.run([
        'ffprobe', '-v', 'quiet',
        '-print_format', 'json',
        '-show_format', '-show_streams',
        mp4_path
    ], capture_output=True, text=True)
    
    return {
        'mp4_path': mp4_path,
        'thumb_path': thumb_path,
        'probe': probe.stdout,
    }


if __name__ == '__main__':
    import sys
    if len(sys.argv) < 3:
        print("用法: python3 live2vod.py <input.flv> <output_dir>")
        sys.exit(1)
    
    result = process_recording(sys.argv[1], sys.argv[2])
    print(f"✅ MP4: {result['mp4_path']}")
    print(f"✅ 缩略图: {result['thumb_path']}")

10.8 大规模分发架构设计

10.8.1 万级观众架构

                     ┌─────────────┐
    推流端 ───RTMP───→│   Origin    │
                     │  (SRS x2)   │
                     │  主备热备    │
                     └──────┬──────┘
                            │
                 ┌──────────┼──────────┐
                 ▼          ▼          ▼
           ┌─────────┐┌─────────┐┌─────────┐
           │ Edge-1  ││ Edge-2  ││ Edge-3  │
           │ (SRS)   ││ (SRS)   ││ (SRS)   │
           └────┬────┘└────┬────┘└────┬────┘
                │          │          │
           ┌────┴──────────┴──────────┴────┐
           │         CDN (HLS/HTTP-FLV)     │
           │    阿里云 / 腾讯云 / AWS        │
           └────────────┬──────────────────┘
                        │
              ┌─────────┼─────────┐
              ▼         ▼         ▼
           观众群 1   观众群 2   观众群 3
           (100万+)   (100万+)   (100万+)

10.8.2 容量规划

组件	单机能力	数量	总容量
Origin	500 推流	2 (主备)	500 路
Edge	5000 拉流	3-10	15000-50000
CDN	100万+	多节点	无限扩展

注意事项

回源带宽：Edge 节点需要足够的上行带宽回源
时间戳一致性：中转时保持原始时间戳，避免音视频不同步
故障转移：Origin 主备切换时，Edge 应自动切换到备用源
录制存储：FLV/MP4 文件占用大量磁盘，需定期清理或归档
转码延迟：FFmpeg 转码会引入 1-3 秒额外延迟
CDN 回源策略：避免所有 Edge 同时回源，使用缓存和预取

扩展阅读

上一章：09 - 流媒体服务器 下一章：11 - Docker 部署 — 了解容器化部署流媒体服务

强曰为道

10 - 流中转与分发

流中转与分发（Relay & Distribution）

10.1 流分发架构概述

10.2 RTMP 流中转（Relay）

10.2.1 SRS 中转模式

10.2.2 远程中转（Edge-Pull）

10.2.3 推模式（Edge-Push）

10.2.4 FFmpeg 中转脚本

10.3 CDN 接入

10.3.1 CDN 直播架构

10.3.2 主流 CDN 推流地址

10.3.3 CDN 推流最佳实践

10.4 转码（Transcoding）

10.4.1 为什么需要转码

10.4.2 SRS FFmpeg 转码

10.4.3 FFmpeg 直接转码

10.5 录制（Recording）

10.5.1 录制格式

10.5.2 SRS DVR 录制

10.5.3 HTTP API 控制录制

10.5.4 FFmpeg 录制脚本

10.6 截图与水印

10.6.1 关键帧截图

10.6.2 添加水印

10.7 直播转点播（Live-to-VOD）

10.8 大规模分发架构设计

10.8.1 万级观众架构

10.8.2 容量规划

注意事项

扩展阅读