hls协议分析

1、简介

1.1、 综述

作为 Apple 提出的一种基于 HTTP 的协议，HLS（HTTP Live Streaming）用于解决实时音视频流的传
输。尤其是在移动端，由于 iOS /H5 不支持 flash，使得 HLS 成了移动端实时视频流传输的首选。HLS
经常用在直播领域，一些国内的直播云通常用 HLS 拉流（将视频流从服务器拉到客户端）。 HLS 值得诟
病之处就是其延迟严重，延迟通常在 10-30s 之间。

HLS（HTTP Live Streaming） 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。

1.2 、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

1.3 、HLS 协议优势

1、HLS 相对于 RTMP 来讲使用了标准的 HTTP 协议来传输数据，可以避免在一些特殊的网络环境下被屏蔽。

2、HLS 相对 RTMP 在服务器端做负载均衡要简单得多。因为 HLS 是基于无状态协议 HTTP 实现的，客户端只需要按照顺序使用下载存储在服务器的普通 ts 文件进行播放就可以。而 RTMP 是一种有状态协议，很难对视频服务器进行平滑扩展，因为需要为每一个播放视频流的客户端维护状态。

3、HLS 协议本身实现了码率自适应，在不同带宽情况下，设备可以自动切换到最适合自己码率的视频播放。

1.4 、HLS 协议劣势

1、HLS 协议在直播的视频延迟时间很难做到 10 s 以下延时，而 RTMP 协议的延时可以降到 1s 左右。

1.5 、框架图

2、m3u8

m3u8 文件是用文件方式对媒体文件进行描述，由一些列标签组成。

2.1 、单码率适配流m3u8文件

 #EXTM3U
 #EXT-X-VERSION:3
 #EXT-X-ALLOW-CACHE:YES
 #EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:2
 #EXT-X-TARGETDURATION:16
 #EXTINF:14.357, no desc
 livestream-2.ts
 #EXTINF:15.617, no desc
 livestream-3.ts
 #EXTINF:14.358, no desc
 livestream-4.ts
 #EXTINF:15.618, no desc
 livestream-5.ts
 #EXTINF:11.130, no desc
 livestream-6.ts

2.2 、多码率适配流m3u8文件

 #EXTM3U
 #EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1,BANDWIDTH=1280000
 http://example.com/low.m3u8
 #EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1,BANDWIDTH=2560000
 http://example.com/mid.m3u8
 #EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1,BANDWIDTH=7680000
 http://example.com/hi.m3u8
 #EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1,BANDWIDTH=65000,CODECS="mp4a.40.5"
 http://example.com/audio-only.m3u8

包含多种比特率的 Master Playlist。该文件是一个实际使用中的顶级 m3u8 文件，该文件中又定义了
http://example.com/low.m3u8 、 http://example.com/mid.m3u8 等 几 个 二 级文件 。 顶 级m3u8 文件主要是做码率适配的，二级 m3u8 才是真正的切片文件，客户端会默认选择码率最高的请求，如果发现码率达不到，会请求降低码率的流。客户端拿到二级 m3u8 文件后，会继续请求里面的文件，这时就可以进行播放了。

2.3 、Playlist file

一个 m3u 的 Playlist 就是一个由多个独立行组成的文本文件，每行由回车/换行区分。每一行可以是一个
URI、空白行或是一个 以 “#” 号开头的字符串，并且空格只能存在于一行中不同元素间的分隔。
一个 URI 表示一个媒体段或是 “variant Playlist file”（最多支持一层嵌套，即一个 m3u8 文件中嵌套另
一个 m3u8），以 “EXT” 开头的表示一个 “tag”，否则表示注释，直接忽略。

2.4 、Tags

1、
#EXTM3U ：
每个 m3u8 文件第一行必须是这个 tag，如上面的两个示例。

2、
#EXT-X-VERSION：
m3u8文件版本号，比如#EXT-X-VERSION:3。

3、
#EXTINF ：
指定每个媒体段（ts）的持续时间，这个仅对其后面的 URI 有效，
每两个媒体段 URI 间被这个 tag 分隔开其格式为： #EXTINF: