HTTP Live Streaming （HLS）

HTTP Live Streaming 簡(jiǎn)稱(chēng)為 HLS, 是一個(gè)基于 HTTP 的視頻流協(xié)議，由 APPLE 公司提出和實(shí)現(xiàn)。蘋(píng)果公司的很多產(chǎn)品都支持 HLS 協(xié)議，譬如 Mac OS 上的 QuickTime、Safari 以及 iOS 上的 Safari。蘋(píng)果 2009 年提出該協(xié)議，HLS 是 iOS 設(shè)備默認(rèn)要求的視頻流標(biāo)準(zhǔn)。安卓也支持HLS，見(jiàn)文章Guide to Mobile Video Streaming with HLS | Mux blog

Since then, Android has added support, as have most other platforms.

HLS 因?yàn)橐韵聨讉€(gè)原因比較受歡迎。

• HLS 幾乎可隨處播放。 幾個(gè)大平臺(tái) web、mobile、tv 基本都有免費(fèi)的HLS 播放器支持。
• 蘋(píng)果 要求 HLS。 如果你想在 iOS 設(shè)備直播，逃不了的。
• HLS 相對(duì)簡(jiǎn)單。 它使用了普遍且已經(jīng)存儲(chǔ)的視頻格式(MP4 或 TS，伴隨著 H.264 和 AAC 等編解碼器), 另外附加了一個(gè)丑陋但人類(lèi)可讀的文本格式(m3u8).
• 它通過(guò) HTTP 工作。 不需要跑特殊的服務(wù)(不像老舊校風(fēng)派的 RTMP 協(xié)議或者新潮的 WebRTC 協(xié)議). HLS 可以方便的透過(guò)防火墻或者代理服務(wù)器，而且可以很方便的利用 CDN 進(jìn)行分發(fā)加速，并且客戶(hù)端實(shí)現(xiàn)起來(lái)也很方便。

原理

HLS 協(xié)議基于 HTTP，而一個(gè)提供 HLS 的服務(wù)器需要做兩件事：

• 編碼： 以 H.264 格式對(duì)圖像進(jìn)行編碼，以 MP3 或者 HE-AAC 對(duì)聲音進(jìn)行編碼，最終打包到 MPEG-2 TS（Transport Stream）容器之中；
• 分割： 把編碼好的 TS 文件等長(zhǎng)切分成后綴為 ts 的小文件，并生成一個(gè) .m3u8 的純文本索引文件

HLS 把整個(gè)流分成一個(gè)個(gè)小的基于 HTTP 的文件來(lái)下載，每次只下載一些。HLS 協(xié)議由三部分組成：HTTP、M3U8、TS。這三部分中，HTTP 是傳輸協(xié)議，M3U8 是索引文件，TS 是音視頻的媒體信息。

瀏覽器使用的是 m3u8 文件。在 HTML5 頁(yè)面上使用 HLS 非常簡(jiǎn)單，直接

或者

HLS的index文件就是m3u8的文件，先下載一級(jí)index file（master_playlist.m3u8），它里面記錄了二級(jí)索引文件的地址（Alternate-A、Alternate-B、Alternate-C）的地址，然后客戶(hù)端再去下載二級(jí)索引文件，二級(jí)索引文件中又記錄了TS文件的下載地址，這樣客戶(hù)端就可以按順序下載TS視頻文件并連續(xù)播放。

一個(gè)典型的一級(jí)索引 m3u8 文件格式如下：

#EXTM3U#EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1,BANDWIDTH=2000000,CODECS=”mp4a.40.2, avc1.4d401f”skiing-720p.m3u8#EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1,BANDWIDTH=375000,CODECS=”mp4a.40.2, avc1.4d4015″skiing-360p.m3u8#EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1,BANDWIDTH=750000,CODECS=”mp4a.40.2, avc1.4d401e”skiing-480p.m3u8#EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1,BANDWIDTH=3500000,CODECS=”mp4a.40.2, avc1.4d401e”skiing-1080p.m3u8

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FFmpegWebRTCRTMPRTSPHLSRTP播放器-音視頻流媒體高級(jí)開(kāi)發(fā)

詳細(xì)介紹如下：

• bandwidth指定視頻流的比特率
• PROGRAM-ID無(wú)用無(wú)需關(guān)注，
• 每一個(gè)#EXT-X-STREAM-INF的下一行是二級(jí)index文件的路徑，可以用相對(duì)路徑也可以用絕對(duì)路徑。例子中用的是相對(duì)路徑。

一級(jí)索引 m3u8 文件中記錄了不同比特率視頻流的二級(jí)index文件路徑，客戶(hù)端可以自己判斷自己的現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)帶寬，來(lái)決定播放哪一個(gè)視頻流。也可以在網(wǎng)絡(luò)帶寬變化的時(shí)候平滑切換到和帶寬匹配的視頻流。

一個(gè)二級(jí)索引文件格式內(nèi)容如下 (skiing-480p.m3u8):

#EXTM3U#EXT-X-TARGETDURATION:10#EXT-X-VERSION:3#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0#EXT-X-PLAYLIST-TYPE:VOD#EXTINF:9.97667,file000.ts#EXTINF:9.97667,file001.ts#EXTINF:9.97667,file002.ts#EXTINF:9.97667,file003.ts#EXTINF:9.97667,file004.ts

可以簡(jiǎn)單的認(rèn)為二級(jí) m3u8 就是包含多個(gè) ts 文件的播放列表。播放器按順序逐個(gè)播放，全部放完再請(qǐng)求一下 m3u8 文件，獲得包含最新 ts 文件的播放列表繼續(xù)播，周而復(fù)始。整個(gè)直播過(guò)程就是依靠一個(gè)不斷更新的 m3u8 和一堆小的 ts 文件組成，m3u8 必須動(dòng)態(tài)更新，ts 可以走 CDN。

整體架構(gòu)

HLS的架構(gòu)分為三部分：Server，CDN，Client 。即服務(wù)器、分發(fā)組件和客戶(hù)端。架構(gòu)圖如下：

HLS 缺點(diǎn)

HLS 不是萬(wàn)能的，它也有一個(gè)致命的弱點(diǎn)：延遲現(xiàn)象非常明顯。如果每個(gè) ts 按照 5 秒來(lái)切分，一個(gè) m3u8 放 6 個(gè) ts 索引，那么至少就會(huì)帶來(lái) 30 秒的延遲。如果減少每個(gè) ts 的長(zhǎng)度，減少 m3u8 中的索引數(shù)，延時(shí)確實(shí)會(huì)減少，但會(huì)帶來(lái)更頻繁的緩沖，對(duì)服務(wù)端的請(qǐng)求壓力也會(huì)成倍增加。所以只能根據(jù)實(shí)際情況找到一個(gè)折中的點(diǎn)。

另外一點(diǎn)， HLS 基于短連接 HTTP，HTTP 是基于 TCP 的，這就意味著 HLS 需要不斷地與服務(wù)器建立連接，TCP 每次建立連接時(shí)的三次握手、慢啟動(dòng)過(guò)程、斷開(kāi)連接時(shí)的四次揮手都會(huì)產(chǎn)生消耗。

Real Time Messaging Protocol （RTMP）

Real Time Messaging Protocol（簡(jiǎn)稱(chēng) RTMP）是 Macromedia 開(kāi)發(fā)的一套視頻直播協(xié)議，現(xiàn)在屬于 Adobe。

協(xié)議基于 TCP，是一個(gè)協(xié)議族，包括 RTMP 基本協(xié)議及 RTMPT/RTMPS/RTMPE 等多種變種。RTMP 是一種設(shè)計(jì)用來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，主要用來(lái)在 Flash/AIR 平臺(tái)和支持RTMP協(xié)議的流媒體/交互服務(wù)器之間進(jìn)行音視頻和數(shù)據(jù)通信。

無(wú)法支持移動(dòng)端 WEB 播放是它的硬傷。雖然無(wú)法在iOS的H5頁(yè)面播放，但是iOS原生應(yīng)用可以寫(xiě)解碼去解析的。瀏覽器端，HTML5 video標(biāo)簽無(wú)法播放 RTMP 協(xié)議的視頻，可以通過(guò) video.js 來(lái)實(shí)現(xiàn)。

其主要優(yōu)點(diǎn)：

• 實(shí)時(shí)性非常好，延時(shí)較小，通常為 1-3s
• 基于 TCP 長(zhǎng)連接，不需要多次建連。

HLS 和 RTMP 對(duì)比

整體直播方案

如上所見(jiàn)，兩個(gè)協(xié)議各有所長(zhǎng)，所以實(shí)際項(xiàng)目中需要自己抉擇到底采用哪種方案。直播整體架構(gòu)如下。

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