面试题：Node.js Stream在复杂视频流媒体架构中的设计与实践

Question

假设要构建一个支持多格式视频上传、转码并实时推流的复杂视频流媒体系统，使用Node.js Stream设计一个整体的架构方案，包括各模块间如何通过Stream进行数据交互，以及如何应对不同视频格式带来的兼容性问题。

Answer 1

整体架构方案

1. 上传模块
   • 使用http模块的IncomingMessage作为上传视频流的入口。当客户端发起视频上传请求时，IncomingMessage会接收视频数据。
   • 可以通过formidable等库来解析包含视频文件的表单数据，将视频数据以可读流（Readable Stream）的形式获取。例如：

const http = require('http');
const formidable = require('formidable');

const server = http.createServer((req, res) => {
    const form = new formidable.IncomingForm();
    form.parse(req, (err, fields, files) => {
        const videoReadableStream = fs.createReadStream(files.video.path);
        // 后续处理视频可读流
    });
});
server.listen(3000);

2. 转码模块
   • 接收来自上传模块的可读流，使用fluent - ffprobe获取视频格式信息。例如：

const ffmpeg = require('fluent - ffmpeg');
const probe = require('fluent - ffprobe');

const inputStream = videoReadableStream;
probe(inputStream, (err, metadata) => {
    const format = metadata.format.format_name;
    // 根据格式设置转码参数
});

- 根据获取的视频格式，设置合适的转码参数，使用`fluent - ffmpeg`进行转码。转码过程中，输入是来自上传模块的可读流，输出是可写流（`Writable Stream`）。例如：

const outputStream = fs.createWriteStream('transcoded_video.mp4');
ffmpeg(inputStream)
  .output(outputStream)
  .on('end', () => {
        console.log('Transcoding completed');
    })
  .run();

3. 推流模块
   • 接收转码后的可写流，使用rtmp - server等库将转码后的视频实时推流。例如，使用node - rtmp - server：

const RtmpServer = require('node - rtmp - server');
const rtmpServer = new RtmpServer();
const transcodedStream = outputStream;
rtmpServer.on('connection', (connection) => {
    connection.publish('streamName', transcodedStream);
});
rtmpServer.listen(1935);

各模块间通过Stream的数据交互

1. 上传模块 -> 转码模块：上传模块通过fs.createReadStream等方式创建一个可读流，将视频数据源源不断地提供给转码模块。转码模块将这个可读流作为fluent - ffmpeg的输入流。
2. 转码模块 -> 推流模块：转码模块在转码完成后，将转码后的视频数据以可写流的形式提供给推流模块。推流模块使用这个可写流进行实时推流。

应对不同视频格式带来的兼容性问题

1. 格式探测：在转码模块中，使用fluent - ffprobe等工具探测上传视频的格式。通过分析格式信息，确定转码所需的参数，如编解码器、分辨率、帧率等。
2. 通用转码设置：为常见的视频格式设置通用的转码参数，以确保转码后的视频能够在主流的播放器和平台上播放。例如，将不同格式转码为H.264编码、MP4容器格式，这是一种兼容性较高的组合。
3. 错误处理与日志记录：在转码过程中，捕获因格式不兼容导致的错误，如编解码器不支持等。记录详细的日志信息，以便快速定位和解决问题。同时，可以向客户端返回友好的错误提示，告知用户视频格式不被支持。