【实战】SpringBoot整合ffmpeg实现动态拉流转推

SpringBoot整合ffmpeg实现动态拉流转推

在最近的开发中，遇到一个 rtsp 协议的视频流，前端vue并不能直接播放，因此需要对流进行处理。在网上查阅后，ffmpeg和webrtc是最多的解决方案，但是使用webrtc的时候没成功，所以选择ffmpeg。下面介绍一下整体的实现步骤。

一、搭建 ffmepg

  1. 安装升级必要的编译工具和库
sudo yum install -y epel-release
sudo yum install -y \autoconf automake bzip2 cmake freetype-devel gcc gcc-c++ git libtool make \mercurial nasm pkgconfig zlib-devel
  1. 安装 yasm 和 nasm
sudo yum install -y yasm nasm
  1. 安装第三方更新源
sudo yum localinstall --nogpgcheck https://download1.rpmfusion.org/free/el/rpmfusion-free-release-7.noarch.rpm
  1. 安装 ffmpeg
yum install ffmpeg ffmpeg-devel -y
  1. 查看版本
ffmpeg -version

在这里插入图片描述

版本比较低，但是在网上的yum安装方式，版本都差不多。也可以通过官网的源码包，安装最新的版本。

  1. 测试 ffmepg 功能

如果没有可以测试的流地址，可以参考这个网站RTSP 测试地址，不确保每个都可以用，可以用vlc播放器测试一下流能不能用。

找到可以使用的流后，通过ffmpeg指令，测试转码功能。参考下面的指令。

ffmpeg -rtsp_transport tcp -analyzeduration 50000000 -probesize 50000000 -i "rtsp://stream.strba.sk:1935/strba/VYHLAD_JAZERO.stream" -c:v h264 -c:a aac -strict -2 /root/1.mp4

如果ffmpeg正常运行，那么这个指令会将流，转换成MP4类型的文件，保存在 /root 目录下。关于其他参数的作用，可以上网搜索。包括可以查看支持哪些视频编码格式以及音频编码格式。

二、创建 Spring Boot 测试项目

考虑到要动态控制拉流的流地址，所以需要用SpringBoot来控制Linux指令，也就是上文最后的测试指令。也是在网上搜索后，找到一个最简单的方案，代码如下：

@RestController
@RequestMapping("/demo")
public class DemoController {@PostMapping("/rtsp")public String rtsp(@RequestBody Map<String, String> requestParams) {String url = requestParams.get("url");String fileName = requestParams.get("fileName");String ffmpegCmd = String.format("ffmpeg -rtsp_transport tcp -analyzeduration 50000000 -probesize 50000000 -i \"%s\" -c:v h264 -c:a aac -strict -2 /root/%s", url, fileName);System.out.println(ffmpegCmd);try {Process process = Runtime.getRuntime().exec(new String[] { "bash", "-c", ffmpegCmd });} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}return fileName;}
}

编写了一个接口，入参中填入url和fileName，没做校验，一开始测试也可以直接在代码中全部写死，主要是测试 Process 类能不能正常操作 Linux。打包部署测试后，是可以成功控制的。接口方式就可以满足你的业务的话，在这基础上修改一下就可以使用了。

三、定时任务控制拉流

现在最简单的demo就已经完成了，但是这样的实现方式需要手动控制，而视频流其实是固定的几个，用接口方式会很麻烦，所以我们可以创建定时任务，从数据库中读取流和其他数据，实现自动拉流。

  1. 封装拉流方法
@Slf4j
@Service
public class FfmpegService {private static final Map<FfmpegBO, Process> PROCESS_MAP = new ConcurrentHashMap<>();public void convertStream(FfmpegBO bo) {String url = bo.getStreamUrl();String fileDirName = bo.getFileDir();/*** /opt/ffmpeg/hls/ + 文件名*/String baseDirPath = "/opt/ffmpeg/hls/ " + fileDirName;String fileCreateCmd = String.format("mkdir -p %s", baseDirPath);try {Runtime.getRuntime().exec(new String[] { "sh", "-c", fileCreateCmd });} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e.getMessage());}String fileName = bo.getFilename();String ffmpegCmd = String.format("ffmpeg -rtsp_transport tcp -analyzeduration 50000000 -probesize 50000000 -i \"%s\" -c:v h264 -c:a aac -strict -2 /root/%s", url, fileName);try {Process process = Runtime.getRuntime().exec(new String[] { "sh", "-c", ffmpegCmd });// 按规则生成转换后的流地址bo.setConvertStreamUrl("xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx");PROCESS_MAP.put(bo, process);} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e.getMessage());}log.info("[FfmpegServiceImpl.pushStream] pushStreamBO: {}", bo);}
}

代码中创建了一个PROCESS_MAP用来保存执行的代码，用于在后面停止进程。在流转换方法中，传入自己需要的参数，按需求执行转换指令，然后保存到PROCESS_MAP。

  1. 创建定时任务
@Slf4j
@Configuration
public class PushAndPullStreamTask implements InitializingBean {@Resourceprivate FfmpegService ffmpegService;private final ScheduledThreadPoolExecutor scheduledPool = new ScheduledThreadPoolExecutor(2);public static ThreadPoolExecutor commonAsyncPool = new ThreadPoolExecutor(4,8,3,TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue<>(100),r -> {Thread newThread = new Thread(r);newThread.setName(" commonAsyncPool - " + ThreadLocalRandom.current().nextInt(10000));return newThread;});@Overridepublic void afterPropertiesSet() throws Exception {// 开始流转，30秒后执行第一次，然后每隔五分钟执行一次scheduledPool.scheduleAtFixedRate(new convertStreamTask(), 30, 5 * 60, TimeUnit.SECONDS);}/*** 转换流任务*/class convertStreamTask implements Runnable {@Overridepublic void run() {List<Equipment> equipmentList = new ArrayList<>();/* 填充list */equipmentList.stream().forEach(equipment -> {commonAsyncPool.execute(() -> {try {FfmpegBO ffmpegBO = new FfmpegBO();ffmpegBO.setStreamUrl(equipment.getRemark());ffmpegBO.setFileDir(equipment.getDeviceSerial());ffmpegBO.setFilename(equipment.getDeviceSerial() + "_" + equipment.getChannelId());ffmpegService.convertStream(ffmpegBO);} catch (Exception e) {// 处理异常log.error("Error processing equipment: {},  ", equipment.getPkId(), e);}});});}}
}

简单构造一个定时任务，大概每五分钟执行一次（间隔短方便测试）。方法中构造了入参需要的ffmpegBO，开启一个线程池，并发执行转换方法。

PS：定时任务需要在启动类添加注解

  1. 停止进程的定时任务
    public void stopProcess() {log.info("[FfmpegServiceImpl.stopProcess] 停止进程, {}", PROCESS_MAP);PROCESS_MAP.forEach((bo, process) -> {if (!process.isAlive()) {return;}process.destroy();PROCESS_MAP.remove(bo);// 删除文件String baseDirPath = "/opt/ffmpeg/hls/" + bo.getFileDir();String fileCreateCmd = String.format("rm -rf %s", baseDirPath);try {Runtime.getRuntime().exec(new String[] { "sh", "-c", fileCreateCmd });} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e.getMessage());}log.info("stopProcess: {}", bo);});}

在 FfmpegService 中新增停止任务方式，删除保存的文件，并且停止之前的转换流进程。在PushAndPullStreamTask中添加停止任务的定时任务。比转换任务提前20秒执行。

@Slf4j
@Configuration
public class PushAndPullStreamTask implements InitializingBean {@Resourceprivate FfmpegService ffmpegService;private final ScheduledThreadPoolExecutor scheduledPool = new ScheduledThreadPoolExecutor(2);public static ThreadPoolExecutor commonAsyncPool = new ThreadPoolExecutor(4,8,3,TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue<>(100),r -> {Thread newThread = new Thread(r);newThread.setName(" commonAsyncPool - " + ThreadLocalRandom.current().nextInt(10000));return newThread;});@Overridepublic void afterPropertiesSet() throws Exception {// 开始流转，30秒后执行第一次，然后每隔五分钟执行一次scheduledPool.scheduleAtFixedRate(new convertStreamTask(), 30, 5 * 60, TimeUnit.SECONDS);// 停止流转，10秒后执行第一次，然后每隔五分钟执行一次scheduledPool.scheduleAtFixedRate(new destroyStreamTask(), 10, 5 * 60, TimeUnit.SECONDS);}/*** 转换流任务*/class convertStreamTask implements Runnable {@Overridepublic void run() {List<Equipment> equipmentList = new ArrayList<>();equipmentList.add(Equipment.builder().pkId(1).deviceSerial("1002654").channelId(1).remark("rtsp://180.101.128.47:9090/dss/monitor/param?cameraid=1002654%40021%241&substream=2").build());equipmentList.stream().forEach(equipment -> {commonAsyncPool.execute(() -> {try {FfmpegBO ffmpegBO = new FfmpegBO();ffmpegBO.setStreamUrl(equipment.getRemark());ffmpegBO.setFileDir(equipment.getDeviceSerial());ffmpegBO.setFilename(equipment.getDeviceSerial() + "_" + equipment.getChannelId());ffmpegService.pushStream(ffmpegBO);} catch (Exception e) {// 处理异常log.error("Error processing equipment: {},  ", equipment.getPkId(), e);}});});}}class destroyStreamTask implements Runnable {@Overridepublic void run() {ffmpegService.stopProcess();}}
}

打包部署运行后，观察服务器上是否有文件自动生成，以及自动删除。

四、容器化部署解决方案

现在的部署方式，一般都是容器化部署。但是ffmpeg安装在宿主机中，这意味着需要在容器中操作宿主机执行指令。最简单的方案就是使用 ssh指令，执行 ssh root@xxx.xxx.xxx.xxx “指令”。

测试方案是否可行
  1. 运行容器
docker run -it alpine
  1. 安装 ssh 指令
# 镜像
sed -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.aliyun.com/g' /etc/apk/repositories
# 下载安装
apk update && apk add --no-cache openssh-client
  1. ssh 远程控制宿主机
ssh root@ip "mkdir -p /opt/ffmpeg"

执行命令后，可以通过输入密码或者密钥的方案实现执行命令，最后宿主机成功创建了文件夹，测试结果证明这样的方案是可行的。

但是java代码没有办法输入密码，所以只能通过密钥的免密登录方式来执行命令。

免密登录测试
  1. 宿主机创建 rsa 密钥
ssh-keygen -t rsa

执行指令后，会在 /root/.ssh/文件夹下生成两个密钥，后缀 pub 的是公钥，另一个就是私钥。免密登录需要将公钥复制到被登录的目标服务器，在现在需求中，需要在容器中远程登录宿主机，所以宿主机就是目标服务器，那么换个思路，将这里生成的私钥，放在容器中，就可以从容器中远程登录宿主机。

在这里插入图片描述

  1. 宿主机添加公钥
cat ~/.ssh/id_rsa.pub >> ~/.ssh/authorized_keys
  1. 编写一个 Dockerfile，构建自定义镜像
vim Dockerfile# Dockerfile 内容
FROM alpineCOPY ./.ssh/id_rsa /root/.ssh/id_rsaRUN sed -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.aliyun.com/g' /etc/apk/repositories
RUN apk update && apk add --no-cache openssh-client \&& chmod 600 /root/.ssh/id_rsa \&& ssh-keyscan -H 【宿主机ip】 >> /root/.ssh/known_hosts# 构建镜像
docker build -t [镜像名] .

在这里插入图片描述

  1. 运行容器，测试免密登录

在这里插入图片描述

准备工作都完成后，就修改最初的ffmpeg任务代码，通过ssh的方式调用宿主机执行命令

修改ffmpeg指令

将一些固定配置，抽离到配置文件中，封装config类，灵活控制。参考如下代码。

@Data
@Component
public class FfmpegConfig {@Value(value = "${ffmpeg.baseDirPath}")private String baseDirPath;@Value(value = "${ffmpeg.ipAddr}")private String ipAddr;@Value(value = "${ffmpeg.baseUrl}")private String baseUrl;@Value(value = "${ffmpeg.fileSuffix}")private String fileSuffix;
}

结合配置，修改service代码，参考代码。

@Slf4j
@Service
public class FfmpegService {private static final Map<FfmpegBO, Process> PROCESS_MAP = new ConcurrentHashMap<>();@Resourceprivate FfmpegConfig ffmpegConfig;public void pushStream(FfmpegBO bo) {String url = bo.getStreamUrl();String fileDirName = bo.getFileDir();/*** /opt/ffmpeg/hls/ + 文件名*/String baseDirPath = ffmpegConfig.getBaseDirPath() + fileDirName;String fileCreateCmd = String.format("mkdir -p %s", baseDirPath);String sshCmd = String.format("ssh root@%s \"%s\"", ffmpegConfig.getIpAddr(), fileCreateCmd);log.info("[FfmpegServiceImpl.pushStream] ssh ：{}, 执行创建目录指令：{} ", sshCmd ,fileCreateCmd);try {Runtime.getRuntime().exec(new String[] { "sh", "-c", sshCmd });} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e.getMessage());}String fileName = bo.getFilename();String outputM3u8 = baseDirPath  +  "/" + fileName + ffmpegConfig.getFileSuffix();String ffmpegCmd = String.format(" ffmpeg -rtsp_transport tcp -analyzeduration 50000000 -probesize 50000000 -i \"%s\" -c:v h264  -c:a aac -strict -2 -f hls -hls_time 10 -hls_list_size 0 -hls_segment_filename \"%s/%s_segment_%%03d.ts\" %s",url, baseDirPath, fileName, outputM3u8);sshCmd = String.format("ssh root@%s \"%s\"", ffmpegConfig.getIpAddr(), ffmpegCmd);log.info("[FfmpegServiceImpl.pushStream] ssh ：{}, 执行ffmpeg指令：{} ", sshCmd ,ffmpegCmd);try {Process process = Runtime.getRuntime().exec(new String[] { "sh", "-c", sshCmd });bo.setConvertStreamUrl(ffmpegConfig.getBaseUrl() + fileDirName + "/" + fileName + ffmpegConfig.getFileSuffix());PROCESS_MAP.put(bo, process);} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e.getMessage());}log.info("[FfmpegServiceImpl.pushStream] pushStreamBO: {}", bo);}public void stopProcess() {log.info("[FfmpegServiceImpl.stopProcess] 停止进程, {}", PROCESS_MAP);PROCESS_MAP.forEach((bo, process) -> {if (!process.isAlive()) {return;}process.destroy();PROCESS_MAP.remove(bo);// 删除文件String baseDirPath = ffmpegConfig.getBaseDirPath() + bo.getFileDir();String fileCreateCmd = String.format("rm -rf %s", baseDirPath);String sshCmd = String.format("ssh root@%s \"%s\"", ffmpegConfig.getIpAddr(), fileCreateCmd);log.info("[FfmpegServiceImpl.pushStream] ssh ：{}, 执行删除目录指令：{} ", sshCmd ,fileCreateCmd);try {Runtime.getRuntime().exec(new String[] { "sh", "-c", sshCmd });} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e.getMessage());}log.info("stopProcess: {}", bo);});}
}
本次业务最终代码

调整后的代码，抽离封装了一些方法，并且将指令执行后的内容打印出来，方便观察执行效果

@Slf4j
@Service
public class FfmpegServiceImpl implements FfmpegService {private static final Map<FfmpegBO, Process> PROCESS_MAP = new ConcurrentHashMap<>();@Resourceprivate FfmpegConfig ffmpegConfig;@Overridepublic void pushStream(FfmpegBO bo) {String url = bo.getStreamUrl();String baseUrl = ffmpegConfig.getBaseUrl();String ipAddr = ffmpegConfig.getIpAddr();String fileDirName = bo.getFileDir();String baseDirPath = ffmpegConfig.getBaseDirPath() + fileDirName;String fileName = bo.getFilename();String outputM3u8 = baseDirPath + "/" + fileName + ffmpegConfig.getFileSuffix();// 创建远程目录createRemoteDirectory(ipAddr, baseDirPath);// 执行 FFmpeg 推流命令Process process = executeFfmpegCommand(ipAddr, url, baseDirPath, fileName, outputM3u8);// 设置转换后的流地址bo.setConvertStreamUrl(baseUrl + fileDirName + "/" + fileName + ffmpegConfig.getFileSuffix());log.info("[FfmpegServiceImpl.pushStream] pushStreamBO: {}", bo);// 将进程对象存入 PROCESS_MAPPROCESS_MAP.put(bo, process);}/*** 停止所有推流进程，并删除远程目录*/@Overridepublic void stopProcess() {log.info("[FfmpegServiceImpl.stopProcess] 停止进程, {}", PROCESS_MAP);PROCESS_MAP.forEach((bo, process) -> {if (!process.isAlive()) {log.warn("[FfmpegServiceImpl.stopProcess] 进程已停止, {}", bo);PROCESS_MAP.remove(bo);return;}// 终止进程process.destroy();PROCESS_MAP.remove(bo);// 删除远程目录deleteRemoteDirectory(ffmpegConfig.getIpAddr(), ffmpegConfig.getBaseDirPath() + bo.getFileDir());log.info("stopProcess: {}", bo);});}/*** 创建远程目录* @param ipAddr 远程服务器 IP 地址* @param baseDirPath 远程目录路径*/private void createRemoteDirectory(String ipAddr, String baseDirPath) {String fileCreateCmd = String.format("mkdir -p %s", baseDirPath);String sshCmd = String.format("ssh root@%s \"%s\"", ipAddr, fileCreateCmd);log.info("[FfmpegServiceImpl.createRemoteDirectory] ssh ：{}, 执行创建目录指令：{} ", sshCmd, fileCreateCmd);executeCommand(sshCmd);}/*** 删除远程目录* @param ipAddr 远程服务器 IP 地址* @param baseDirPath 远程目录路径*/private void deleteRemoteDirectory(String ipAddr, String baseDirPath) {String fileDeleteCmd = String.format("rm -rf %s", baseDirPath);String sshCmd = String.format("ssh root@%s \"%s\"", ipAddr, fileDeleteCmd);log.info("[FfmpegServiceImpl.deleteRemoteDirectory] ssh ：{}, 执行删除目录指令：{} ", sshCmd, fileDeleteCmd);executeCommand(sshCmd);}/*** 执行 FFmpeg 推流命令* @param ipAddr 远程服务器 IP 地址* @param url 推流 URL* @param baseDirPath 远程目录路径* @param fileName 文件名* @param outputM3u8 输出的 M3U8 文件路径* @return 返回启动的进程对象*/private Process executeFfmpegCommand(String ipAddr, String url, String baseDirPath, String fileName, String outputM3u8) {String ffmpegCmd = String.format("ffmpeg -rtsp_transport tcp -analyzeduration 50000000 -probesize 50000000 -i \"%s\" -c:v h264 -c:a aac -strict -2 -f hls -hls_time 10 -hls_list_size 0 -hls_segment_filename \"%s/%s_segment_%%03d.ts\" %s",url, baseDirPath, fileName, outputM3u8);String sshCmd = String.format("ssh root@%s \"%s\"", ipAddr, ffmpegCmd);log.info("[FfmpegServiceImpl.executeFfmpegCommand] ssh ：{}, 执行ffmpeg指令：{} ", sshCmd, ffmpegCmd);Process process = executeCommand(sshCmd);// 启动线程处理标准输出和错误输出，防止进程阻塞handleProcessOutput(process);return process;}/*** 执行 Shell 命令* @param command 要执行的命令* @return 进程对象*/private Process executeCommand(String command) {try {return Runtime.getRuntime().exec(new String[]{"sh", "-c", command});} catch (IOException e) {log.error("执行命令失败：{}", command, e);throw new RuntimeException("执行命令失败：" + e.getMessage());}}/*** 处理进程的标准输出和错误输出* @param process 需要处理的进程*/private void handleProcessOutput(Process process) {new Thread(() -> {try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()))) {String line;while ((line = reader.readLine()) != null) {log.info("[FfmpegServiceImpl.handleProcessOutput] Process output: {}", line);}} catch (IOException e) {log.error("[FfmpegServiceImpl.handleProcessOutput] 读取进程输出失败", e);}}).start();new Thread(() -> {try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getErrorStream()))) {String line;while ((line = reader.readLine()) != null) {log.error("[FfmpegServiceImpl.handleProcessOutput] Process error: {}", line);}} catch (IOException e) {log.error("[FfmpegServiceImpl.handleProcessOutput] 读取进程错误输出失败", e);}}).start();}
}

五、Nginx 推流

拉流的流程都成功以后，就需要将流推出去，这边用nginx进行推流。修改nginx配置文件。在server节点中添加下面的配置，root的值根据自己的文件保存位置填写，现在的配置代表文件位于 /opt/ffmpeg/hls/目录下。

location /hls {types {application/vnd.apple.mpegurl m3u8;video/mp2t ts;}root /opt/ffmpeg;add_header Cache-Control no-cache;
}

修改完配置后，nginx -s reload 使配置生效。

六、前端参考代码

转换后的流是hls格式，使用 vue3-video-play 组件，demo代码如下

<template><div class="login-container"><videoPlay :src="streamUrl" type="application/vnd.apple.mpegurl"></videoPlay></div>
</template><script setup>
import { ref } from 'vue'
import 'vue3-video-play/dist/style.css'
import videoPlay from 'vue3-video-play'const streamUrl = ref("https://xxxxxxxxxxxxxx.m3u8") 
</script><style lang="scss" scoped></style>

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