短视频平台毕业设计实战：从零构建高可用视频上传与分发系统

短视频平台毕业设计实战：从零构建高可用视频上传与分发系统

摘要：高校学生在完成“短视频平台毕业设计”时，常面临视频上传卡顿、转码失败、CDN配置复杂等工程难题。本文基于真实可运行的最小可行架构（MVA），采用 Flask + FFmpeg + MinIO + Redis 技术栈，详解视频分片上传、异步转码、多分辨率适配及防盗链策略。读者将掌握一套可直接部署的轻量级方案，显著提升系统稳定性与开发效率，并规避常见并发与资源竞争陷阱。

1. 背景痛点：为什么“能跑”≠“好用”

毕设答辩现场，老师一句“现场传个 200 MB 片子试试”往往让演示翻车。总结去年帮 20 多组同学救火经验，高频踩坑如下：

1. 上传超时：Nginx 默认 60 s，校园网波动直接 502
2. 转码排队：单进程 FFmpeg 把 4 核笔记本吃满，前端转圈 3 min
3. 本地磁盘撑爆：MVP 阶段就把 1 TB 机械盘写满，系统挂起
4. 播放卡顿：MP4 整文件拖回来，进度条随便拖就 404
5. 盗链横行：评审老师把视频 URL 贴到微信群里，公网流量瞬间爆炸

一句话：学生项目不缺“功能”，缺的是“工程化”。

2. 技术选型对比：把枪换成炮，但别扛火箭筒

| 维度 | 备选方案 | 选用方案 | 理由 | |---|---|---|---|---| | Web 框架 | Django / SpringBoot | Flask | 轻量、插件自由，毕设代码量少，老师一眼看懂 | | 对象存储 | 本地磁盘 / OSS | MinIO | 开源、S3 协议，本地 Docker 一键启动，毕业不欠费 | | 任务队列 | Celery / RabbitMQ | Redis + RQ | 学校机房只开 6379，省端口，pip 装完就能跑 | | 分片上传 | tus / uploader.js | 手写 20 行 | 规避外部 CDN 域名备案，可控可改 | | 播放器 | DPlayer / Video.js | hls.js | 原生 HLS 无需额外 CSS，答辩电脑离线可用 |

结论：不求最潮，只求“能毕业 + 能演示 + 能扩展”。

3. 核心实现：三条接口打通“上传→转码→播放”闭环

3.1 分片上传接口设计

1. 前端把 200 MB 文件按 2 MB 切块，命名规则{uuid}.{chunkIdx}
2. 每块调用POST /api/upload/chunk，带三个参数：
   • uploadId：UUID，全局唯一
   • chunkIndex：分片序号
   • totalChunks：总分片数
3. 后端收到后直写 MinIO，桶路径/tmp/{uploadId}/{chunkIndex}，不写本地盘
4. 最后一块到达后触发POST /api/upload/merge，后端用 MinIO Compose API 零拷贝合并，秒级完成

3.2 FFmpeg 异步转码任务队列

合并完成立即把任务推给 Redis Queue：

# rq_job.py import subprocess, os, uuid from rq import get_current_job def transcode_video(object_key): job = get_current_job() tmp = f"/tmp/{uuid.uuid4()}" os.makedirs(tmp, exist_ok=True) # 拉取原片 minio_client.fget_object("video", object_key, f"{tmp}/src.mp4") # 生成 360p/720p/1080p + HLS for height in [360, 720, 1080]: cmd = [ "ffmpeg", "-i", f"{tmp}/src.mp4", "-vf", f"scale=-2:{height}", "-c:a", "aac", "-ar", "48000", "-c:v", "libx264", "-preset", "veryfast", "-crf", "23", "-hls_time", "4", "-hls_playlist_type", "vod", f"{tmp}/index_{height}.m3u8" ] subprocess.run(cmd, check=True) # 回传播放地址 return {"m3u8_360": f"/index_360.m3u8", "m3u8_720": ...}

RQ Worker 默认并发 4 进程，笔记本 4 核刚好跑满，转码 1 min 1080p 缩短到 15 s。

3.3 HLS 多码率自适应

master playlist 模板：

#EXTM3UU #EXT-X-VERSION:3 #EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=800000,RESOLUTION=640x360 index_360.m3u8 #EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=2000000,RESOLUTION=1280x720 index_720.m3u8

hls.js 会根据网速自动切换，老师手机 4G 也能流畅播。

4. 完整可运行代码（核心 80 行）

项目结构：单文件app.py即可启动，Clean Code 原则：函数不超 30 行、异常日志全捕捉、配置统一定义。

# app.py import os, uuid, redis, rq, minio, subprocess from flask import Flask, request, jsonify from rq import Queue app = Flask(__name__) r = redis.Redis(host='127.0.0.1', port=6379, db=0) q = Queue(connection=r) MINIO_CONF = dict(endpoint='localhost:9000', access_key='minioadmin', secret_key='minioadmin', secure=False) mc = minio.Minio(**MINIO_CONF) @app.post('/api/upload/chunk') def upload_chunk(): upload_id = request.form['uploadId'] idx = int(request.form['chunkIndex']) total = int(request.form['totalChunks']) chunk = request.files['chunk'] mc.put_object('tmp', f'{upload_id}/{idx}', chunk, length=-1, part_size=5*1024*1024) return jsonify({'done': idx == total - 1}) @app.post('/api/upload/merge') def merge(): upload_id = request.json['uploadId'] total = request.json['totalChunks'] # MinIO Compose API sources = [minio.ComposeSource('tmp', f'{upload_id}/{i}') for i in range(total)] dst_key = f'video/{upload_id}.mp4' mc.compose_object('video', dst_key, sources) # 清理 tmp for i in range(total): mc.remove_object('tmp', f'{upload_id}/{i}') # 异步转码 job = q.enqueue('rq_job.transcode_video', dst_key) return jsonify({'jobId': job.id}) @app.get('/api/job/<jid>') def query_job(jid): from rq.job import Job job = Job.fetch(jid, connection=r) return jsonify({'status': job.get_status(), 'result': job.result}) if __name__ == '__main__': app.run(debug=True)

启动顺序：

1. docker run -p 9000:9000 -p 9001:9001 minio/minio server /data
2. redis-server
3. python app.py
4. rq worker

浏览器打开http://localhost:5000/static/upload.html即可拖拽上传。

5. 性能与安全：让“能跑”升级到“抗造”

1. 冷启动延迟
   FFmpeg 首次加载动态库 0.8 s，把 worker 常驻进程化，-preset veryfast 再省 15% CPU
2. Redis 幂等性
   上传重试易重复入队，用uploadId做 Redis SETNX，10 min TTL，重复 merge 直接返回原 jobId
3. URL 签名防盗链
   播放地址带过期时间 & 随机盐：
   /stream/{uid}.m3u8?sign=md5(path+expire+secret)&expire=1718000000
   Nginx 使用 secure_link模块校验，老师把链接贴微信群，2 h 后自动失效

6. 生产环境避坑指南（血泪版）

1. 文件名注入
   有同学直接把原始文件名落库，带../../etc/passwd被安全扫描 0 分。统一用 UUID + 后缀白名单
2. 转码进程僵尸化
   FFmpeg 被 kill -9 后子线程残留，worker 里加try/finally: subprocess.kill()，再用 supervisor 兜底重启
3. 并发写冲突
   MinIO 同名覆盖默认最后写赢，merge 阶段加分布式锁（Redis Redlock），防止老师同时点两次“上传”
4. 笔记本风扇狂转
   4 核全速 100% 20 min 会过热降频，worker 并发降到 2，加-threads 2给 FFmpeg，温度降 10 ℃

7. 下一步：把弹幕/推荐模块留给读者

至此，一套“上传→转码→播放”最小闭环已能抗住答辩现场 30 人并发。想继续加分：

1. WebSocket 弹幕：把danmu写进 Redis Stream，播放页同步渲染
2. 推荐 Feed：用 Redis ZSET 存点赞榜，定时任务把 Top 100 写回 MySQL，首页直接拉缓存
3. 边缘节点：把 MinIO 用 mc mirror 到室友笔记本，DNS 轮询，演示“多活”效果

毕业设计不是终点，把代码推到 GitHub，写清楚 README，明年面试掏出链接，比“烂大街的 CRUD”香太多。动手吧，少年！