流媒体协议HLS

HLS 全称是 HTTP Live Streaming，是一个由 Apple 公司提出的基于 HTTP 的媒体流传输协议，用于实时音视频流的传输。目前HLS协议被广泛的应用于视频点播和直播领域。

原理介绍

HLS 跟 DASH 协议的原理非常类似。通过将整条流切割成一个小的可以通过 HTTP 下载的媒体文件，然后提供一个配套的媒体列表文件，提供给客户端，让客户端顺序地拉取这些媒体文件播放，来实现看上去是在播放一条流的效果。由于传输层协议只需要标准的 HTTP 协议，HLS 可以方便的透过防火墙或者代理服务器，而且可以很方便的利用 CDN 进行分发加速，并且客户端实现起来也很方便。

HLS 把整个流分成一个个小的基于 HTTP 的文件来下载，每次只下载一些。HLS 协议由三部分组成：HTTP、M3U8、TS。这三部分中，HTTP 是传输协议，M3U8 是索引文件，TS 是音视频的媒体信息。

关于 HLS 的详细介绍可参考： https://datatracker.ietf.org/doc/html/draft-pantos-http-live-streaming-23

在 HTML5 页面上使用 HLS 非常简单：

直接:

<video src="example.m3u8" controls></video>

或者:

<video controls>
    <source src="example.m3u8"></source>
</video>

Android 不能直接打开，需要使用 html5 的 video 标签，然后在浏览器中打开这个页面即可，譬如：

<!-- livestream.html -->
<video width="640" height="360"
        autoplay controls autobuffer 
        src="http://demo.srs.com/live/livestream.m3u8"
        type="application/vnd.apple.mpegurl">
</video>

HLS 的 m3u8，是一个 ts 的列表，也就是告诉浏览器可以播放这些 ts 文件，譬如：

#EXTM3U
#EXT-X-VERSION:3
#EXT-X-TARGETDURATION:8
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0
#EXT-X-PLAYLIST-TYPE:EVENT
#EXTINF:8.333322,
u10.ts
#EXTINF:8.333333,
u11.ts
#EXTINF:8.333322,
u12.ts
#EXTINF:8.333322,
u13.ts
#EXTINF:8.333322,
u14.ts
#EXTINF:8.333333,
u15.ts
#EXTINF:8.333322,
u16.ts
#EXTINF:8.333322,
u17.ts
#EXTINF:8.333322,
u18.ts
#EXTINF:8.333333,
u19.ts
#EXTINF:8.333322,
u110.ts
#EXTINF:8.333322,
u111.ts
#EXTINF:8.333322,
u112.ts
#EXTINF:8.333333,
u113.ts
#EXTINF:8.333322,
u114.ts
#EXTINF:8.333322,
u115.ts
#EXTINF:8.033333,
u116.ts
#EXT-X-ENDLIST

有几个关键的参数，这些参数在 SRS 的配置文件中都有配置项：

• EXT-X-TARGETDURATION：所有切片的最大时长。有些 Apple 设备这个参数不正确会无法播放。SRS 会自动计算出 ts 文件的最大时长，然后更新 m3u8 时会自动更新这个值。用户不必自己配置。
• EXTINF：ts 切片的实际时长，SRS 提供配置项 hls_fragment，但实际上的 ts 时长还受 gop 影响。
• ts 文件的数目：SRS 可配置 hls_window，指定 m3u8 中保存多少个切片，SRS 会自动清理旧的切片。
• u10.ts：SRS 会自动维护 ts 切片的文件名，在编码器重推之后，这个编号会继续增长，保证流的连续性。直到 SRS 重启，这个编号才重置为 0。
• EXT-X-PLAYLIST-TYPE 播放模式，EVENT是直播模式  vod 是点播模式

譬如，每个 ts 切片为 10 秒，窗口为 60 秒，那么 m3u8 中会保存 6 个 ts 切片。

每一个 .m3u8 文件，分别对应若干个 ts 文件，这些 ts 文件才是真正存放视频的数据，m3u8 文件只是存放了一些 ts 文件的配置信息和相关路径，当视频播放时，.m3u8 是动态改变的，video 标签会解析这个文件，并找到对应的 ts 文件来播放，所以一般为了加快速度，.m3u8 放在 web 服务器上，ts 文件放在 cdn 上。

.m3u8 文件，其实就是以 utf-8 编码的 m3u 文件，这个文件本身不能播放，只是存放了播放信息的文本文件。

整体框架

HLS的架构分为三部分：Server，CDN，Client 。即服务器、分发组件和客户端。

 (1) Server

服务器端将视频数据流编码、封装和切割为连续的、时长很短的MPEG-TS格式的文件，通常一个ts分片大概是10s；并提供一个配套的媒体列表文件（m3u8文件）。

视频封装格式：MPEG-TS。

编码：视频编码为H.264，音频编码为AAC, MP3, AC-3或者EC-3格式。

HLS也支持纯音频格式，通常是MPEG基本音频文件（MP4封装的AAC格式）。

(2) Distribution

由标准的网络服务器组成，接收客户端的请求和分发所有的资源包括m3u8列表文件和ts分片文件。

(3) Client

客户端先通过下载m3u8文件，再通过m3u8文件的索引地址顺序地拉取ts媒体文件播放。对于直播，它的索引文件一直处于动态变化的，你需要不断的更新索引文件 playlist 然后移除旧的索引文件。

一般为了加快速度，m3u8 放在 web 服务器上，ts 文件放在 cdn 上。

把视频文件上传到服务器上，视频会被转换成HLS格式的视频（即TS和m3u8文件）。Media encoder模块负责将视频源中的视频数据转码到目标编码格式（H264）的视频数据，然后Stream Segment模块将视频切片，切片的结果就是index file（m3u8）和ts文件了。

HLS的index文件就是m3u8的文件，先下载一级index file（master_playlist.m3u8），它里面记录了二级索引文件的地址（Alternate-A、Alternate-B、Alternate-C）的地址，然后客户端再去下载二级索引文件，二级索引文件中又记录了TS文件的下载地址，这样客户端就可以按顺序下载TS视频文件并连续播放。

HLS协议编码格式要求

• 视频的编码格式：H264
• 音频的编码格式：AAC、MP3、AC-3
• 视频的封装格式：ts
• 保存 ts 索引的 m3u8 文件

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