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透過 Media CDN 和 Live Streaming API，在 Google Cloud 上直播

1. 簡介

內容傳遞聯播網 (CDN) 會快取離使用者較近的經常存取內容、終止離用戶端較近的連線、重複使用來源連線，並採用新式網路通訊協定和自訂功能，藉此提升使用者效能。對使用者 (和我們的客戶) 來說，這代表延遲時間縮短、可靠度提高，且成本降低，進而提升銷售業績、網頁瀏覽體驗，並提升使用者體驗。如今，很少有網站和串流平台不使用 CDN。

課程內容

本實驗室將引導您完成部署直播工作流程環境的步驟，其中包含 Media CDN (CDN) + Cloud Media Live Streaming API (直播影片轉碼) + Cloud Storage (影片儲存空間) + Video Player (VLC、Google Shaka Player 等 - HLS + MPEG-DASH 播放器)。

我們將設定 Live Streaming API 元件 (輸入、頻道)，並使用 FFmpeg 啟動輸入/頻道的即時動態饋給 (FFmpeg 可產生即時測試信號)。Live Streaming API 會將直播動態轉碼。經過轉碼的影片資訊清單和片段會儲存在 Cloud Storage 值區中。接著，我們會設定 Media CDN，並將直播影片 Cloud Storage 值區設為來源。最後，我們會使用 VLC 播放器播放透過媒體 CDN 快取的即時內容。我們也會設定 Cloud Monitoring 資訊主頁，以圖表呈現 Media CDN 的活動。

建構項目

在本研究室中，我們會根據下列架構設定環境：

我們會在本研究室中設定下列元件，並執行下列工作：

建立 Google Cloud Storage (GCS) 值區，用於儲存經過即時轉碼的影片
設定 Live Streaming API，將影片轉碼為多種格式：HLS + MPEG DASH、SD 和 HD
設定直播元件：輸入/頻道
開始直播頻道
將 GCS 值區設為 Media CDN 的來源
設定 FFmpeg 以供直播頻道使用
使用影片播放器串流播放經過轉碼的直播
設定 Cloud Monitoring 資訊主頁，監控 Media CDN 活動 (延遲時間、快取命中、快取失敗等)

注意：在本實驗室中，我們假設使用者可以存取 Google Cloud 控制台，且已設定專案。我們也假設使用者會從全新環境開始，且沒有任何設定。

所有設定動作都會透過 Cloud Shell 中的指令列執行。您隨時可以透過控制台的指令列查看已設定的元件。我們會在整個研究室中看到指向 Google Cloud 控制台的指標。

2. 事前準備

媒體 CDN 存取權受限。如要使用 Media CDN，請與您的帳戶團隊聯絡。他們可以代替你建立存取要求。如果你是 Google 團隊成員，且想測試 Media CDN 的直播串流功能，請與 Media CDN 的專案經理聯絡，要求存取 Media CDN。

3. 設定和需求

啟動 Cloud Shell

雖然 Google Cloud 可透過筆記型電腦遠端操作，但在本程式碼研究室中，您將使用 Google Cloud Shell，這是在雲端運作的指令列環境。

在 Google Cloud 控制台中，按一下右上方工具列的 Cloud Shell 圖示：

佈建並連線至環境的作業需要一些時間才能完成。完成後，您應該會看到如下的畫面：

這個虛擬機器會載入您需要的所有開發工具。提供永久的 5 GB 主目錄，而且在 Google Cloud 中運作，大幅提升網路效能和驗證功能。您可以在瀏覽器中完成本程式碼研究室的所有工作。您不需要安裝任何東西。

4. Google Cloud SDK 版本

截至本文撰寫時間為止，408.0.0 是最新的 Google Cloud SDK 版本。本實驗室中的所有指令均已使用最新版本的 Google Cloud SDK 進行測試。繼續操作前，請確認 Cloud Shell 使用的是最新版的 SDK。

檢查 SDK 版本

我們會使用 gcloud version 指令來查看 SDK 版本。

指令

gcloud version | grep "Google Cloud SDK"

輸出內容範例

Google Cloud SDK 408.0.0

後續步驟

如果 SDK 版本為 408.0.0 以上版本，請跳至下一節。
如果 SDK 版本低於 408.0.0，請執行下列指令更新 SDK。

sudo apt-get update && sudo apt-get install google-cloud-sdk

5. 必要條件

開始設定 GCP 資源前，我們需要執行以下操作：

設定環境變數
啟用必要的 Service API

1. 設定環境變數

在本實驗室中，我們會使用幾個變數來執行 gcloud 和 curl 指令。我們需要設定下列環境變數。

專案 ID
專案編號
使用者名稱
區域
輸入 ID
頻道 ID

專案 ID 和使用者名稱

這些環境變數通常會在 Cloudshell 中預先設定。我們會使用 env 指令進行驗證。

指令

env | grep -E 'DEVSHELL_PROJECT_ID=|LOGNAME'

輸出內容範例

DEVSHELL_PROJECT_ID=<YOUR_PROJECT_ID>
LOGNAME=<YOUR_USERNAME>

建立 `env_variables` 檔案

使用 cat 指令建立 env_variables.txt 檔案。下列指令會在使用者的主目錄中建立 env_variables.txt 檔案。

指令

cat > ~/env_variables.txt << EOF
export PROJECT_NUMBER=$(gcloud projects describe $GOOGLE_CLOUD_PROJECT --format="value(projectNumber)")
export LOCATION=us-west2
export INPUT_ID=lab-live-input
export CHANNEL_ID=lab-live-channel
EOF

設定環境變數

我們將使用 source 指令設定環境變數

指令

source ~/env_variables.txt

確認已設定變數

我們來確認是否已設定所有必要的環境變數。輸出內容中應該會顯示總共 6 個環境變數。

指令

env | grep -E 'DEVSHELL_PROJECT_ID=|LOGNAME|PROJECT_NUMBER|LOCATION|INPUT_ID|CHANNEL_ID'

輸出內容範例

LOCATION=us-west2
DEVSHELL_PROJECT_ID=<YOUR_PROJECT_ID>
LOGNAME=<YOUR_USERNAME>
PROJECT_NUMBER=<YOUR_PROJECT_NUMBER>
INPUT_ID=lab-live-input
CHANNEL_ID=lab-live-channel

2. 啟用必要的服務 API

我們需要確認專案中已啟用下列 API。

Network Services API
Certificate Manager API
Livestream API
Media CDN Edge Cache API

啟用 Network Services API

如要啟用 Network Services API，請執行下列指令：

指令

gcloud services enable networkservices.googleapis.com

啟用 Certificate Manager API

如要啟用 Certificate Manager API，請執行下列指令：

指令

gcloud services enable certificatemanager.googleapis.com

啟用 Live Stream API

如要啟用 Live Stream API，請執行下列指令：

指令

gcloud services enable livestream.googleapis.com

啟用 Media CDN Edge Cache API

如要啟用 Media CDN Edge Cache API，請執行下列指令：

指令

gcloud services enable edgecache.googleapis.com

確認已啟用 API

執行 gcloud services list 指令，列出所有已啟用的 API。輸出內容中應該會顯示 4 個 API。

指令

gcloud services list | grep -E 'networkservices|certificatemanager|livestream|edgecache'

輸出內容範例

NAME: certificatemanager.googleapis.com
NAME: livestream.googleapis.com
NAME: networkservices.googleapis.com
NAME: edgecache.googleapis.com

6. 建立 Cloud Storage 值區

在本節中，我們將執行以下操作：

建立 Cloud Storage 值區
將值區設為公開存取

在實驗室的後續部分，我們會使用這個值區來儲存經過轉碼的影片檔案。這個值區也會做為 Media CDN 服務的來源儲存空間。

1. 建立值區

我們會使用 gsutil mb 指令建立值區：

指令

gsutil mb gs://live-streaming-storage-$LOGNAME

2. 將值區設為可公開存取

我們會使用 gsutil iam 指令，將檔案設為公開可供存取：

指令

gsutil iam ch allUsers:objectViewer gs://live-streaming-storage-$LOGNAME

7. 設定 Live Streaming API 環境

Live Streaming API 鏈結的元件架構如下：

我們在上一個章節中建立了 Cloud Storage 值區 live-streaming-storage-$LOGNAME。在接下來的兩個部分中，我們將建立下列資源：

直播輸入：輸入端點是編碼器傳送輸入串流的端點。您可以使用輸入端點指定串流的設定，例如輸入解析度、輸入類型和影片裁剪。
直播串流管道：管道是一種資源，可透過輸入端點攝入輸入串流，將輸入串流轉碼為多個呈現版本，並在指定位置以特定格式發布輸出直播串流。您可以在同一個頻道中加入主要和備用輸入串流。

我們稍後會在實驗室中建立下列資源：

編碼器：編碼器是用來傳送輸入串流的程式。在本實驗室中，我們將使用 FFmpeg。

8. 建立及設定輸入端點

建立 input.json 檔案

我們將建立 input.json 檔案，指定直播信號類型。在本實驗室中，我們會使用 RTMP 即時信號。

指令

cat > input.json << EOF
{
  "type": "RTMP_PUSH"
}
EOF

建立輸入端點

在撰寫本實驗室時，Live Stream API 並未獲得 gcloud 支援。我們將使用 curl 指令發出 API 呼叫。

指令

curl -X POST \
-H "Authorization: Bearer "$(gcloud auth application-default print-access-token) \
-H "Content-Type: application/json; charset=utf-8" \
-d @input.json \
"https://livestream.googleapis.com/v1/projects/$PROJECT_NUMBER/locations/$LOCATION/inputs?inputId=$INPUT_ID"

輸出內容範例

{
  "name": "projects/PROJECT_NUMBER/locations/us-west2/operations/operation-1661405972853-5e70a38d6f27f-79100d00-310671b4",
  "metadata": {
    "@type": "type.googleapis.com/google.cloud.video.livestream.v1.OperationMetadata",
    "createTime": "2022-08-25T05:39:32.884030164Z",
    "target": "projects/PROJECT_NUMBER/locations/us-west2/inputs/lab-live-input",
    "verb": "create",
    "requestedCancellation": false,
    "apiVersion": "v1"
  },
  "done": false
}

輸出內容包含許多實用資訊，但我們目前需要專注於兩個欄位：

作業 ID：從輸出內容中複製作業 ID 並記下。以下是輸出範例中的作業 ID。您可以在開頭為 "name" 的輸出行中找到這項資訊。"operation-1661405972853-5e70a38d6f27f-79100d00-310671b4"
狀態：我們需要等待狀態從 "done": false 變更為 "done": true

查看狀態

在繼續操作之前，我們需要確認輸入端點是否已成功建立並準備就緒。

在下列指令中，將 <OPERATION> 替換為我們剛剛取得的作業 ID。在這個範例中為 "operation-1661405972853-5e70a38d6f27f-79100d00-310671b4"。

指令

export OPERATION_ID_1=<OPERATION>

指令

curl -X GET \
-H "Authorization: Bearer "$(gcloud auth application-default print-access-token) \
"https://livestream.googleapis.com/v1/projects/$PROJECT_NUMBER/locations/$LOCATION/operations/$OPERATION_ID_1"

輸出內容範例

{
  "name": "projects/PROJECT_NUMBER/locations/us-west2/operations/operation-1661408816982-5e70ae25cea49-617844f0-8fdcb4a1",
  "metadata": {
    "@type": "type.googleapis.com/google.cloud.video.livestream.v1.OperationMetadata",
    "createTime": "2022-08-25T06:26:57.001530499Z",
    "endTime": "2022-08-25T06:26:57.043623522Z",
    "target": "projects/PROJECT_NUMBER/locations/us-west2/inputs/lab-live-input",
    "verb": "create",
    "requestedCancellation": false,
    "apiVersion": "v1"
  },
  "done": true,
  "response": {
    "@type": "type.googleapis.com/google.cloud.video.livestream.v1.Input",
    "name": "projects/PROJECT_ID/locations/us-west2/inputs/lab-live-input",
    "createTime": "2022-08-25T06:26:56.997623672Z",
    "updateTime": "2022-08-25T06:26:56.997623672Z",
    "type": "RTMP_PUSH",
    "uri": "rtmp://34.94.97.220/live/4b7846a1-4a67-44ed-bfd0-d98281b6464a",
    "tier": "HD"
  }
}

重複執行指令，直到您看到 "done:true" 表示輸入端點已建立且可供使用。

儲存 URI

我們稍後會在研究室中使用先前輸出的 URI。我們現在來為 URI 設定環境變數。

指令

export URI=<uri>

將 <uri> 替換成您剛才在上述步驟中記下的 URI。您也可以選擇使用 GET 方法擷取 URI

指令

curl -s -X GET -H "Authorization: Bearer "$(gcloud auth application-default print-access-token) "https://livestream.googleapis.com/v1/projects/$PROJECT_NUMBER/locations/$LOCATION/inputs/$INPUT_ID" | jq .uri

9. 建立及設定直播頻道

接下來，我們要建立與輸入端點相關聯的直播頻道，以下範例會建立頻道，產生 HLS 直播串流，其中包含單一高畫質 (1280x720) 呈現方式。管道會與輸入端點和先前建立的儲存空間值區建立關聯。

建立 channel.json 檔案

在 Cloud Shell 終端機中輸入下列指令，建立 "channel.json" 檔案：

指令

cat > channel.json << EOF
{
  "inputAttachments": [
    {
      "key": "my-input",
      "input": "projects/$PROJECT_NUMBER/locations/$LOCATION/inputs/$INPUT_ID"
    }
  ],
  "output": {
    "uri": "gs://live-streaming-storage-$LOGNAME"
  },
  "elementaryStreams": [
    {
      "key": "es_video",
      "videoStream": {
        "h264": {
          "profile": "high",
          "widthPixels": 1280,
          "heightPixels": 720,
          "bitrateBps": 3000000,
          "frameRate": 30
        }
      }
    },
    {
      "key": "es_audio",
      "audioStream": {
        "codec": "aac",
        "channelCount": 2,
        "bitrateBps": 160000
      }
    }
  ],
  "muxStreams": [
    {
      "key": "mux_video_ts",
      "container": "ts",
      "elementaryStreams": ["es_video", "es_audio"],
      "segmentSettings": { "segmentDuration": "2s" }
    }
  ],
  "manifests": [
    {
      "fileName": "main.m3u8",
      "type": "HLS",
      "muxStreams": [
        "mux_video_ts"
      ],
      "maxSegmentCount": 5
    }
  ]
}
EOF

建立管道

執行下列 curl 指令建立管道：

指令

curl -X POST \
-H "Authorization: Bearer "$(gcloud auth application-default print-access-token) \
-H "Content-Type: application/json; charset=utf-8" \
-d @channel.json \
"https://livestream.googleapis.com/v1/projects/$PROJECT_NUMBER/locations/$LOCATION/channels?channelId=$CHANNEL_ID"

輸出內容範例

{
  "name": "projects/PROJECT_NUMBER/locations/us-west2/operations/operation-1661405972853-5e70a38d6f27f-79100d00-310671b4",
  "metadata": {
    "@type": "type.googleapis.com/google.cloud.video.livestream.v1.OperationMetadata",
    "createTime": "2022-08-25T05:39:32.884030164Z",
    "target": "projects/PROJECT_NUMBER/locations/us-west2/channels/lab-live-channel",
    "verb": "create",
    "requestedCancellation": false,
    "apiVersion": "v1"
  },
  "done": false
}

記下並複製作業 ID。我們會在後續步驟中使用這項資訊。您可以在開頭為 "name" 的輸出行中找到這項資訊。

查看狀態

在繼續操作之前，我們需要確認頻道已成功建立並準備就緒。

在下列指令中，將 <OPERATION> 替換為我們剛剛取得的作業 ID。在這個範例中為 operation-1661405972853-5e70a38d6f27f-79100d00-310671b4

指令

export OPERATION_ID_2=<OPERATION>

指令

curl -s -X GET \
-H "Authorization: Bearer "$(gcloud auth application-default print-access-token) \
"https://livestream.googleapis.com/v1/projects/$PROJECT_NUMBER/locations/$LOCATION/operations/$OPERATION_ID_2"

輸出內容範例

  "name": "projects/PROJECT_NUMBER/locations/us-west2/operations/operation-1668666801461-5eda4c3f31852-a4d2229f-0efeef9e",
  "metadata": {
    "@type": "type.googleapis.com/google.cloud.video.livestream.v1.OperationMetadata",
    "createTime": "2022-11-17T06:33:21.500841488Z",
    "endTime": "2022-11-17T06:33:21.529311112Z",
    "target": "projects/PROJECT_NUMBER/locations/us-west2/channels/lab-live-channel",
    "verb": "create",
    "requestedCancellation": false,
    "apiVersion": "v1"
  },
  "done": true,
  "response": {
    "@type": "type.googleapis.com/google.cloud.video.livestream.v1.Channel",
    "name": "projects/PROJECT_NAME/locations/us-west2/channels/lab-live-channel",
    "createTime": "2022-11-17T06:33:21.497818033Z",
    "updateTime": "2022-11-17T06:33:21.497818033Z",
    "activeInput": "my-input",
    "output": {
      "uri": "gs://live-streaming-storage-LOGNAME"
    },
    "elementaryStreams": [
      {
        "videoStream": {
          "h264": {
            "widthPixels": 1280,
            "heightPixels": 720,
            "frameRate": 30,
            "bitrateBps": 3000000,
            "gopDuration": "2s",
            "vbvSizeBits": 3000000,
            "vbvFullnessBits": 2700000,
            "entropyCoder": "cabac",
            "profile": "high"
          }
        },
        "key": "es_video"
      },
      {
        "audioStream": {
          "codec": "aac",
          "bitrateBps": 160000,
          "channelCount": 2,
          "sampleRateHertz": 48000
        },
        "key": "es_audio"
      }
    ],
    "muxStreams": [
      {
        "key": "mux_video_ts",
        "container": "ts",
        "elementaryStreams": [
          "es_video",
          "es_audio"
        ],
        "segmentSettings": {
          "segmentDuration": "2s"
        }
      }
    ],
    "manifests": [
      {
        "fileName": "main.m3u8",
        "type": "HLS",
        "muxStreams": [
          "mux_video_ts"
        ],
        "maxSegmentCount": 5,
        "segmentKeepDuration": "60s"
      }
    ],
    "streamingState": "STOPPED",
    "inputAttachments": [
      {
        "key": "my-input",
        "input": "projects/PROJECT_NUMBER/locations/us-west2/inputs/lab-live-input"
      }
    ],
    "logConfig": {
      "logSeverity": "OFF"
    }
  }
}

重複執行指令，直到您看到 "done:true" 表示輸入端點已建立且可供使用。

請注意，目前的 "streamingState" 為 "STOPPED"。我們會在下一節啟動管道。

10. 開始直播頻道

建立直播頻道後，我們就來開始直播。在本節中，我們將執行以下操作：

開始直播頻道
請檢查頻道的狀態，我們需要確認 streamingState 為 "AWAITING INPUT"

1. 啟動管道

在 Cloud Shell 中執行下列 curl 指令，啟動管道：

指令

curl -X POST \
-H "Authorization: Bearer "$(gcloud auth application-default print-access-token) \
-H "Content-Type: application/json; charset=utf-8" \
-d "" \
"https://livestream.googleapis.com/v1/projects/$PROJECT_NUMBER/locations/$LOCATION/channels/$CHANNEL_ID:start"

輸出內容範例

{
  "name": "projects/PROJECT_NUMBER/locations/LOCATION/operations/operation-1661405972853-5e70a38d6f27f-79100d00-310671b4",
  "metadata": {
    "@type": "type.googleapis.com/google.cloud.video.livestream.v1.OperationMetadata",
    "createTime": "2022-08-25T05:39:32.884030164Z",
    "target": "projects/PROJECT_NUMBER/locations/us-west2/channels/lab-live-channel",
    "verb": "start",
    "requestedCancellation": false,
    "apiVersion": "v1"
  },
  "done": false
}

2. 查看管道的狀態

執行下列 curl 指令，取得管道的狀態：

指令

curl -s -X GET -H "Authorization: Bearer "$(gcloud auth application-default print-access-token) "https://livestream.googleapis.com/v1/projects/$PROJECT_NUMBER/locations/$LOCATION/channels/$CHANNEL_ID" | grep "streamingState"

輸出內容範例

"streamingState": "AWAITING_INPUT",

重複執行指令，直到您看到「AWAITING_INPUT」，表示頻道正在執行，並已準備好接收信號。

11. 設定 Media CDN

在本節中，我們將部署 Media CDN CDN 基礎架構。我們會建立下列資源：

邊緣快取來源
邊緣快取服務

1. 建立邊緣快取來源

Edge Cache Origin 代表內容位置，例如 Cloud Storage 值區、第三方儲存空間位置或負載平衡器。在 CDN 術語中，原始位置 (或原始伺服器) 是指我們要發布的內容來源所在位置，例如所有 CSS、Javascript、HTML、圖片等。在本實驗室中，我們會建立原始位置，並對應至我們在實驗室一開始建立的 Cloud Storage 儲存桶。我們將邊緣快取來源稱為 cme-origin。CDN 的來源是指所有來源內容儲存的位置，這些內容會在分發至邊緣快取伺服器之前儲存在該處。

我們會使用 gcloud edge-cache origins create 指令建立來源。指令需要幾分鐘才能完成。

指令

gcloud edge-cache origins create cme-origin \
--origin-address="gs://live-streaming-storage-$LOGNAME"

輸出內容示例

Create request issued for: cme-origin
Waiting for operation [projects/my-project/locations/global/operations/operation-1612121774168-5ba3759af1919-
3fdcd7b1-99f59223] to complete...done
Created origin cme-origin

2. 建立邊緣快取服務

我們已設定邊緣快取來源，現在可以建立邊緣快取服務本身。

建立 `cme-demo.yaml` 檔案

邊緣快取服務的設定會透過 YAML 檔案完成。在 Cloud Shell 中，建立名為 cme-demo.yaml 的本機檔案。使用 vi、nano 或任何其他編輯器，並在 YAML 檔案中貼上以下行：

name: cme-demo
routing:
  hostRules:
    - hosts:
        - demo.cme.com
      pathMatcher: routes
  pathMatchers:
    - name: routes
      routeRules:
        - headerAction:
            responseHeadersToAdd:
              - headerName: x-cache-status
                headerValue: "{cdn_cache_status}"
          matchRules:
            - prefixMatch: /
          origin: cme-origin
          priority: 100
          routeAction:
            cdnPolicy:
              cacheKeyPolicy: {}
              cacheMode: FORCE_CACHE_ALL
              defaultTtl: 3600s
              signedRequestMode: DISABLED
        - headerAction:
            responseHeadersToAdd:
              - headerName: x-cache-status
                headerValue: "{cdn_cache_status}"
          matchRules:
            - pathTemplateMatch: /**.m3u8
          origin: cme-origin
          priority: 25
          routeAction:
            cdnPolicy:
              cacheKeyPolicy: {}
              cacheMode: FORCE_CACHE_ALL
              defaultTtl: 1s
              signedRequestMode: DISABLED
        - headerAction: {}
          matchRules:
            - pathTemplateMatch: /**.ts
          origin: cme-origin
          priority: 50
          routeAction:
            cdnPolicy:
              cacheKeyPolicy: {}
              cacheMode: FORCE_CACHE_ALL
              defaultTtl: 2s
              signedRequestMode: DISABLED

我們會保留所有 Edge Cache Service 設定的預設值。在上述檔案中，使用者可能會想更新 3 個欄位值：

name：Media CDN 例項的名稱 - 此處為 cme-demo
hosts: 這個 Media CDN 服務要解析的網域名稱清單，請見：demo.cme.com。我們會在本示範中使用這個值。我們會使用媒體 CDN 執行個體的 IP 位址。
Origin: 這是我們在上一個步驟中剛建立的 Edge Cache Origin。將其設為 cme-origin - Media CDN 來源名稱。

如要進一步瞭解可在 YAML 檔案中使用的不同變數，請參閱 Edge Cache Service 設定指南。

建立邊緣快取服務

我們會在 Edge Cache Origin cme-origin 上建立名為 cme-demo 的 Edge Cache 服務，並使用主機 demo.cme.com。如要建立服務，請在 Cloud Shell 中執行下列指令：

指令

gcloud edge-cache services import cme-demo \
    --source=cme-demo.yaml

建立 Edge Cache Service 可能需要幾分鐘的時間。

輸出內容範例

Request issued for: [cme-demo]
Waiting for operation [projects/PROJECT_ID/locations/global/operations/operation-1670476252264-5ef4a0f9f36ce-dd380af5-321be9a0] to complete...done.     
createTime: '2022-12-07T18:08:54.403446942Z'
ipv4Addresses:
- 34.104.35.152
ipv6Addresses:
- '2600:1900:4110:d18::'
name: projects/PROJECT_ID/locations/global/edgeCacheServices/cme-demo
routing:
  hostRules:
  - hosts:
    - demo.cme.com
    - 34.104.35.152
    pathMatcher: routes
  pathMatchers:
  - name: routes
    routeRules:
    - headerAction:
        responseHeadersToAdd:
        - headerName: x-cache-status
          headerValue: '{cdn_cache_status}'
      matchRules:
      - prefixMatch: /
      origin: projects/123456789/locations/global/edgeCacheOrigins/cme-origin
      priority: '100'
      routeAction:
        cdnPolicy:
          cacheKeyPolicy: {}
          cacheMode: FORCE_CACHE_ALL
          defaultTtl: 3600s
          signedRequestMode: DISABLED
    - headerAction:
        responseHeadersToAdd:
        - headerName: x-cache-status
          headerValue: '{cdn_cache_status}'
      matchRules:
      - pathTemplateMatch: /**.m3u8
      origin: projects/123456789/locations/global/edgeCacheOrigins/cme-origin
      priority: '25'
      routeAction:
        cdnPolicy:
          cacheKeyPolicy: {}
          cacheMode: FORCE_CACHE_ALL
          defaultTtl: 1s
          signedRequestMode: DISABLED
    - headerAction: {}
      matchRules:
      - pathTemplateMatch: /**.ts
      origin: projects/123456789/locations/global/edgeCacheOrigins/cme-origin
      priority: '50'
      routeAction:
        cdnPolicy:
          cacheKeyPolicy: {}
          cacheMode: FORCE_CACHE_ALL
          defaultTtl: 2s
          signedRequestMode: DISABLED
updateTime: '2022-12-08T05:11:31.598744308Z'

請記下並複製邊緣快取服務執行個體的 ipv4Addresses，這裡是 34.104.36.157。我們會使用這個值更新 cme-demo.yaml 檔案，並稍後串流播放已轉碼的影片。

更新邊緣快取服務

此時建議您更新邊緣快取服務設定，以便日後使用服務的 IP 串流播放影片。邊緣快取服務 YAML 檔案可讓我們列出邊緣快取服務會接受要求的所有主機名稱/IP。目前我們只指定 demo.cme.com 為主機。如要為這個網域提供名稱解析，您可以設定 DNS 區域。不過，更簡單的解決方法是將 IP 位址新增至 yaml 檔案的主機清單。再次編輯 YAML 檔案，使其類似下方內容：

name: cme-demo
routing:
  hostRules:
    - hosts:
        - demo.cme.com
        - IPADDRESS
      pathMatcher: routes
  pathMatchers:
    - name: routes
      routeRules:
        - headerAction:
            responseHeadersToAdd:
              - headerName: x-cache-status
                headerValue: "{cdn_cache_status}"
          matchRules:
            - prefixMatch: /
          origin: cme-origin
          priority: 100
          routeAction:
            cdnPolicy:
              cacheKeyPolicy: {}
              cacheMode: FORCE_CACHE_ALL
              defaultTtl: 3600s
              signedRequestMode: DISABLED
        - headerAction:
            responseHeadersToAdd:
              - headerName: x-cache-status
                headerValue: "{cdn_cache_status}"
          matchRules:
            - pathTemplateMatch: /**.m3u8
          origin: cme-origin
          priority: 25
          routeAction:
            cdnPolicy:
              cacheKeyPolicy: {}
              cacheMode: FORCE_CACHE_ALL
              defaultTtl: 1s
              signedRequestMode: DISABLED
        - headerAction: {}
          matchRules:
            - pathTemplateMatch: /**.ts
          origin: cme-origin
          priority: 50
          routeAction:
            cdnPolicy:
              cacheKeyPolicy: {}
              cacheMode: FORCE_CACHE_ALL
              defaultTtl: 2s
              signedRequestMode: DISABLED

如要反映變更，我們只需重新匯入 YAML 檔案即可。在 Cloud Shell 終端機中執行下列指令：

指令

gcloud edge-cache services import cme-demo \
    --source=cme-demo.yaml

檢查指令的輸出內容，確認 IP 位址是否顯示在主機清單中。

此時，Edge Cache Service 執行個體會接受以 "demo.cme.com" 或 IP 位址做為主機的請求。

12. 產生輸入信號

我們已設定所有必要的服務，現在讓我們產生直播輸入訊號。在本節中，我們將執行以下操作：

安裝免費的開放原始碼軟體 FFmpeg
傳送測試即時信號至輸入/頻道

1. 安裝 FFmpeg

FFmpeg 是免費的開放原始碼軟體專案，包含一套程式庫和程式，可處理影片、音訊和其他多媒體檔案和串流。在 Cloud Shell 終端機中，使用下列指令安裝 FFmpeg：

指令

sudo apt install ffmpeg -y

安裝完成後，請檢查 FFmpeg 版本，確認 FFmpeg 已正確安裝：

指令

ffmpeg -version

輸出內容範例

ffmpeg version 4.3.4-0+deb11u1 Copyright (c) 2000-2021 the FFmpeg developers
built with gcc 10 (Debian 10.2.1-6)
...

FFmpeg 已正確安裝。

2. 開始將直播訊號傳送至輸入/頻道

安裝 FFmpeg 後，我們會將測試輸入串流傳送至輸入端點，產生直播串流。

在 Cloud Shell 終端機中，使用「建立及設定輸入端點」一節中建立的 URI 環境變數，執行下列指令。

指令

ffmpeg -re -f lavfi -i "testsrc=size=1280x720 [out0]; sine=frequency=500 [out1]" \
  -acodec aac -vcodec h264 -f flv $URI

您應該會看到 FFmpeg 傳送測試即時信號。指令不會傳回提示。系統會持續產生信號，直到您停止為止。您需要開啟新的 Cloud Shell 視窗，才能繼續進行實驗室。

13. 開啟新的 Cloud Shell

此時，您需要開啟新的 Cloud Shell 視窗，才能繼續進行實驗室，因為 FFmpeg 會持續執行，直到您按下 <CTRL+C> 指令停止它，並因此停止產生即時信號。

按一下目前 Cloud Shell 終端機名稱旁的「+」號，系統會開啟另一個 Cloud Shell 視窗。

在新開啟的 Cloud Shell 視窗中執行實驗室的其餘部分。

設定環境變數

由於這是新的 CloudShell，因此我們需要再次設定環境變數。我們將使用 source 指令設定環境變數。

指令

source ~/env_variables.txt

確認已設定變數

我們來確認是否已設定所有必要的環境變數。輸出內容中應該會顯示總共 6 個環境變數。

指令

env | grep -E 'DEVSHELL_PROJECT_ID=|LOGNAME|PROJECT_NUMBER|LOCATION|INPUT_ID|CHANNEL_ID'

輸出內容範例

LOCATION=us-west2
DEVSHELL_PROJECT_ID=<YOUR_PROJECT_ID>
LOGNAME=<YOUR_USERNAME>
PROJECT_NUMBER=<YOUR_PROJECT_NUMBER>
INPUT_ID=lab-live-input
CHANNEL_ID=lab-live-channel

14. 確認直播訊號是否已進行轉碼

我們會執行 curl 來描述管道。輸出結果應顯示 streamingState 從 "AWAITING_INPUT" 變更為 "STREAMING"

指令

curl -s -X GET -H "Authorization: Bearer "$(gcloud auth application-default print-access-token) "https://livestream.googleapis.com/v1/projects/$PROJECT_NUMBER/locations/$LOCATION/channels/$CHANNEL_ID" | grep "streamingState"

在輸出 JSON 檔案回應中，您應該會看到 "streamingState": "STREAMING"，表示頻道正在串流，且直播訊號正在轉碼。

接著，我們也要驗證值區的內容，應該會看到資訊清單檔案和幾個 TS 影片片段。在 Cloud Shell 中執行下列指令，列出我們在本研究室一開始建立的值區內容，以及 Live Streaming API 用來輸出轉碼後的即時信號資訊清單和 TS 影片片段：

指令

gcloud storage ls --recursive gs://live-streaming-storage-$LOGNAME/**

輸出內容範例

gs://live-streaming-storage-$LOGNAME/
gs://live-streaming-storage-$LOGNAME/main.m3u8
gs://live-streaming-storage-$LOGNAME/mux_video_ts/index-1.m3u8
gs://live-streaming-storage-$LOGNAME/mux_video_ts/segment-0000000016.ts
gs://live-streaming-storage-$LOGNAME/mux_video_ts/segment-0000000017.ts
gs://live-streaming-storage-$LOGNAME/mux_video_ts/segment-0000000018.ts
gs://live-streaming-storage-$LOGNAME/mux_video_ts/segment-0000000019.ts
gs://live-streaming-storage-$LOGNAME/mux_video_ts/segment-0000000020.ts
gs://live-streaming-storage-$LOGNAME/mux_video_ts/segment-0000000021.ts
gs://live-streaming-storage-$LOGNAME/mux_video_ts/segment-0000000022.ts
...

畫面上會顯示下列訊息：

HLS 資訊清單檔案：main.m3u8
對應的 TS 影片片段：一系列編號檔案 segment-000000000X.ts

目前我們已完成以下工作：

Live Streaming API：系統會產生直播信號，並透過 Live Streaming API 將信號轉碼為某個資料夾
Media CDN：將 Media CDN 與 Live Streaming 儲存空間值區設為 Media CDN 的來源。

在後續章節中，我們會驗證 Edge Cache Service，然後使用 Media CDN 任何播 IP 位址串流轉碼影片。

15. 確認 Edge Cache Service 例項是否運作正常

在本節中，我們將驗證 Edge Cache Service 例項是否正常運作。為此，我們會嘗試使用 Edge Cache Service 服務的 IP 位址，從 Edge Cache Service 執行個體存取檔案。第一次存取物件時，系統不會將物件快取。我們應該會看到快取 MISS。對於第一個要求，系統會從來源讀取物件，並在邊緣快取。由於物件現在已在邊緣快取，因此所有後續嘗試存取相同檔案的動作都會傳回快取 HIT。讓我們驗證這項行為：

在 Cloud Shell 中執行下列 curl 指令，即可存取儲存在 Edge Cache Origin 中的轉碼影片資訊清單檔案：

指令

curl -svo /dev/null --resolve demo.cme.com:80:<Replace_With_Edge_Cache_IP> \
"http://demo.cme.com/main.m3u8"

請注意，我們使用 Edge Cache Service 執行個體的 IP 位址解析其名稱。請使用 demo.cme.com:<IP>，其中 IP 是我們剛剛建立的 Edge Cache Service 例項 IP。

在輸出內容中尋找 x-cache-status 標頭。

輸出內容範例

Added demo.cme.com:80:34.104.35.152 to DNS cache
* Hostname demo.cme.com was found in DNS cache
*   Trying 34.104.35.152:80...
* Connected to demo.cme.com (34.104.35.152) port 80 (#0)
> GET /main.m3u8 HTTP/1.1
> Host: demo.cme.com
> User-Agent: curl/7.74.0
> Accept: */*
>
* Mark bundle as not supporting multiuse
< HTTP/1.1 200 OK
< x-guploader-uploadid: ADPycdtKtflWt4Kha5YxXNNRwO-Eu6fGSPs-T-XY4HJmNMo46VJyWlD4EAk-8a6SegxjWq3o1gTPqZbpkU_sjW__HPAdDw
< date: Wed, 07 Dec 2022 18:23:46 GMT
< last-modified: Wed, 07 Dec 2022 18:23:45 GMT
< etag: "6bff620ccca4a9849ba4e17fa7c521fb"
< x-goog-generation: 1670437425805400
< x-goog-metageneration: 1
< x-goog-stored-content-encoding: identity
< x-goog-stored-content-length: 193
< content-type: application/x-mpegURL
< x-goog-hash: crc32c=sPO3zw==
< x-goog-hash: md5=a/9iDMykqYSbpOF/p8Uh+w==
< x-goog-storage-class: STANDARD
< accept-ranges: bytes
< content-length: 193
< server: Google-Edge-Cache
< x-request-id: fd25285b-fc1a-4fd4-981a-c50ead2c85ed
< x-xss-protection: 0
< x-frame-options: SAMEORIGIN
< x-cache-status: den;miss
< cache-control: public,max-age=3600
<
{ [193 bytes data]
* Connection #0 to host demo.cme.com left intact

請注意，由於物件尚未快取，因此快取失敗，並從來源讀取。

我們現在會針對 m3u8 檔案提出多項要求，如果一切設定正確，Media CDN 就會開始從快取提供內容。下列指令會發出 10 個 curl 要求，並只列印 x-cache-status 標頭。

指令

for i in {1..10};do curl -Is --resolve demo.cme.com:80:<Replace_With_Edge_Cache_IP> "http://demo.cme.com/main.m3u8" | grep x-cache-status;done

輸出內容應混合快取 hit 和 miss。如果輸出結果中顯示快取命中，表示 Media CDN 正常運作。

輸出內容範例

x-cache-status: den;miss
x-cache-status: den;hit
x-cache-status: den;hit
x-cache-status: den;hit
x-cache-status: den;hit
x-cache-status: den;hit
x-cache-status: den;hit
x-cache-status: den;hit
x-cache-status: den;hit
x-cache-status: den;hit

請注意，由於物件現在已快取至邊緣，因此快取命中。Cloud Medie Edge Service 運作正常。

16. 使用 VLC 串流播放已轉碼的直播信號影片

這就是我們將所有步驟串連在一起的部分：

我們建立了名為 live-streaming-storage-$LOGNAME 的值區，用於接收 Live Streaming API 將直播信號轉碼為 HLS 內容的結果。
我們設定了 Live Streaming API。
我們使用 FFmpeg 啟動 RTMP 直播信號，並將該信號提供給 Live Streaming API 輸入/頻道。
我們已確認直播訊號已饋送至頻道，並確認頻道處於 streaming 模式。
我們已確認產生的轉碼檔案 (資訊清單 + TS 區段) 已產生並儲存在 live-streaming-storage-$LOGNAME 值區中。
已設定名為 cme-origin 的邊緣快取來源，並以 GCS 值區 live-streaming-storage-$LOGNAME 做為來源。
已設定名為 cme-demo 的 Edge Cache 例項，其來源為 cme-origin。
我們已驗證邊緣快取服務執行個體的行為 (快取失敗、快取命中)。

我們現在可以使用影片播放器，透過 Media CDN 快取串流播放已轉碼的直播信號。為此，我們會使用 VLC Player。VLC Player 是免費的開放原始碼跨平台多媒體播放器和框架，可播放大多數多媒體檔案。可播放自適應媒體格式 (例如 DASH 和 HLS)。這項功能採用自適應串流原則，根據網路連線品質和可用頻寬，調整播放影片的畫質。在剛才進行的轉碼作業中，我們使用了預設的預設值，並「僅」產生 SD 和 HD 兩種畫質。在播放器中開始播放影片時，你應該會看到影片開始以 SD 標準畫質播放，如果網路連線速度足夠快，影片會快速切換為 HD 高畫質。

我們會串流轉碼後的直播信號 (HLS，廣泛支援的 Apple 影片格式)。對應的檔案稱為 main.m3u8，也就是 HLS 資訊清單。資訊清單會指向 TS 影片片段。

如要使用 VLC 播放器，請前往 https://www.videolan.org/vlc/ 下載筆電作業系統的播放器版本。VLC 適用於 Windows、MacOSX、Linux、Android 和 iOS。

在筆記型電腦上安裝並啟動 Player。我們將在接下來的幾個步驟中使用 MacOSX 版的播放器。

如要播放影片，請依序前往「檔案」/「開啟網路」：

設定方式如下：

網址：http://<Replace_With_Edge_Cache_IP>/main.m3u8。這是我們要串流播放的影片網址。通知：
Media CDN 執行個體的 IP：34.105.35.246。請替換為您部署的 Cloud Media Service 的 IP。
資訊清單影片檔案的路徑：「/」。這是我們在 live-streaming-storage-$LOGNAME 值區中用來儲存已轉碼的直播信號檔案的路徑。路徑是根路徑："/"。
資訊清單影片檔案名稱：HLS 資訊清單檔案 main.m3u8。

然後按一下「開啟」。你應該會看到經過轉碼的直播影片開始播放。影片應如下圖所示。畫面上的計數器會以 1 為單位遞增，且您應該會聽到持續的嗶聲。

這是 FFmpeg 產生的基礎 RTMP 測試直播信號，經由 Live Streaming API 轉碼為 HLS，並透過 Media CDN 快取服務：

您可以使用任何其他 HLS 和 MPEG DASH 播放器。以下是一些建議的播放器：

Quicktime 播放器 - 預設會在 Mac 上安裝。這裡也一樣：開啟連線至 http://34.104.36.157/main.m3u8 的網路連線 - 將 IP 位址替換為 Edge Cache Service 執行個體的 IP 位址。

17. 監控 Media CDN

SME 團隊建立了 Media CDN 資訊主頁範本 - https://gist.github.com/elithrar/1c511d00f5cd3736fb2a3897867209c1。

如要安裝，請在 Cloud Shell 視窗中執行下列指令：

下載 YAML 檔案：

curl https://gist.githubusercontent.com/elithrar/1c511d00f5cd3736fb2a3897867209c1/raw/3cb70855304f29e5c06b8d63063196354db0dec3/media-edge-20210208-dashboard --output media-edge-20210208-dashboard.yaml

建立 Cloud Monitoring 的資訊主頁：

gcloud monitoring dashboards create --config-from-file media-edge-20210208-dashboard.yaml

這項作業可能需要幾分鐘才能完成。前往 Google Cloud 控制台，依序點選 3 條橫條 >「作業」>「監控」>「資訊主頁」。您應該會看到名為「Media Edge Metrics」的資訊主頁。按一下該圖示，即可查看指標：

18. 清除研究室環境

恭喜您完成本研究室。在本節中，我們將刪除在實驗室中建立的所有資源。

停止 FFmpeg 信號：

在 FFmpeg 執行的 Cloud Shell 終端機上按下 <CTRL+C>。

停止直播頻道：

指令

curl -X POST \
-H "Authorization: Bearer "$(gcloud auth application-default print-access-token) \
-H "Content-Type: application/json; charset=utf-8" \
-d "" \
"https://livestream.googleapis.com/v1/projects/$PROJECT_NUMBER/locations/$LOCATION/channels/$CHANNEL_ID:stop"

刪除直播頻道：

指令

curl -X DELETE -H "Authorization: Bearer "$(gcloud auth application-default print-access-token) "https://livestream.googleapis.com/v1/projects/$PROJECT_NUMBER/locations/$LOCATION/channels/$CHANNEL_ID"

刪除直播串流輸入端點：

指令

curl -X DELETE \
-H "Authorization: Bearer "$(gcloud auth application-default print-access-token) \
"https://livestream.googleapis.com/v1/projects/$PROJECT_NUMBER/locations/$LOCATION/inputs/$INPUT_ID"

刪除 GCS 值區：

指令

gsutil rm -r gs://live-streaming-storage-$LOGNAME

刪除邊緣快取服務執行個體：

指令

gcloud edge-cache services delete cme-demo

系統提示時，請輸入「Y」確認刪除

刪除邊緣快取來源：

指令

gcloud edge-cache origins delete cme-origin

系統提示時，請輸入「Y」確認刪除

刪除自訂資訊主頁

指令

gcloud monitoring dashboards delete $(gcloud monitoring dashboards list --filter="displayName:Media Edge Metrics" --format="value(name)")

透過 Media CDN 和 Live Streaming API，在 Google Cloud 上直播

1. 簡介

課程內容

建構項目

2. 事前準備

3. 設定和需求

啟動 Cloud Shell

4. Google Cloud SDK 版本

檢查 SDK 版本

後續步驟

5. 必要條件

1. 設定環境變數

專案 ID 和使用者名稱

建立 env_variables 檔案

設定環境變數

確認已設定變數

2. 啟用必要的服務 API

啟用 Network Services API

啟用 Certificate Manager API

啟用 Live Stream API

啟用 Media CDN Edge Cache API

確認已啟用 API

6. 建立 Cloud Storage 值區

1. 建立值區

2. 將值區設為可公開存取

7. 設定 Live Streaming API 環境

8. 建立及設定輸入端點

建立 input.json 檔案

建立輸入端點

查看狀態

儲存 URI

9. 建立及設定直播頻道

建立 channel.json 檔案

建立管道

查看狀態

10. 開始直播頻道

1. 啟動管道

2. 查看管道的狀態

11. 設定 Media CDN

1. 建立邊緣快取來源

2. 建立邊緣快取服務

建立 cme-demo.yaml 檔案

建立邊緣快取服務

更新邊緣快取服務

12. 產生輸入信號

1. 安裝 FFmpeg

2. 開始將直播訊號傳送至輸入/頻道

13. 開啟新的 Cloud Shell

設定環境變數

確認已設定變數

14. 確認直播訊號是否已進行轉碼

15. 確認 Edge Cache Service 例項是否運作正常

16. 使用 VLC 串流播放已轉碼的直播信號影片

17. 監控 Media CDN

18. 清除研究室環境

停止 FFmpeg 信號：

停止直播頻道：

刪除直播頻道：

刪除直播串流輸入端點：

刪除 GCS 值區：

刪除邊緣快取服務執行個體：

刪除邊緣快取來源：

刪除自訂資訊主頁

建立 `env_variables` 檔案

建立 `cme-demo.yaml` 檔案