HLS协议相关介绍

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前言:

HTTP Live Streaming(缩写是HLS)是一个由苹果公司提出的基于HTTP流媒体网络传输协议


HLS结构

相关模块:

Media encoder用于将设备输出的流进行转码,并封装成MPEG-2传输流。

Stream segmenter用于直播,将MPEG-2流分割成多个小片段后输出(m3u8和ts切片)。

File segmenter用于点播,将MPEG-2流分割成多个小片段后输出(m3u8和ts切片)。

原理:

简单讲就是把整个流分成一个个小段,基于HTTP的文件来下载,每次只下载一些,传输内容包括两部分:一是m3u8纯文本索引文件,二是TS媒体文件。简单的传输方式就是在一个m3u8中包含ts切片的url列表,依次下载播放。如下图所示:


还有就是有多级索引,如下图所示,客户端先下载一级Index file,它里面记录了二级索引文件(Alternate-A、Alternate-B、Alternate-C)的地址,然后客户端再去下载二级索引文件,该文件是按照带宽不同划分了不同分辨率的切片文件,然后客户端就可以根据实际的贷款按顺序下载TS视频文件并连续播放以实现码率自适应。


HLS协议传输结构

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:



HLS协议m3u8文件解析

备注:

A:#EXTINF指示出下面TS片的时间长度,单位是秒,可以是整数也可以浮点数,浮点数一般精确到小数点后面3位。在示例中,第一个ts的时长为8秒。

同时,EXTINF也影响了播放器刷新M3U8文件的间隔,正常情况下,播放器会把当前下载的TS片的EXTINF的值作为每次刷新M3U8文件的间隔;如果播放器发现本次取到的M3U8文件内容没有更新,会在1-2秒内再次刷新。

B:ts切片的时长不能大于#EXT-X-TARGETDURATION的值

C:#EXT-X-ENDLIST这个表示视频结束,有这个标志同时也说明当前的流是一个非直播流。

D:#EXT-X-PLAYLIST-TYPE:VOD的意思是当前的视频流并不是一个直播流,而是点播流

直播:

1.http请求m3u8的url(包含部分播放列表,没有结束标识)。

2.服务端返回一个m3u8的播放列表,这个播放列表是实时更新的(类似于滑动窗口机制),一般一次给出5段数据的url。

3.客户端解析m3u8的播放列表,再按序请求每一段的url,获取ts数据流。

点播:

1.http请求m3u8的url。(包含所有播放列表,有结束标识)。

2.解析m3u8的播放列表,再按序请求每一段的url,获取ts数据流。

备注:hls协议是将直播流分成一段一段的小段视频去下载播放的,所以假设列表里面的包含5个ts文件,每个TS文件包含5秒的视频内容,那么整体的延迟就是25秒。因为当你看到这些视频时,已经将视频录制好上传上去了,所以时这样产生的延迟。当然可以缩短列表的长度和单个ts文件的大小来降低延迟,极致来说可以缩减列表长度为1,并且ts的时长为1s,但是这样会造成请求次数增加,增大服务器压力,当网速慢时回造成更多的缓冲,所以苹果官方推荐的ts时长时10s,所以这样就会大概有30s的延迟。

弊端:

1.采用HLS协议直播的视频延迟时间无法下到10秒以下,所以说对直播延迟比较敏感的服务请慎用HLS。(伪直播)。

2.对于点播服务来说,由于TS切片通常较小,海量碎片在文件分发,一致性缓存,存储等方面都有较大挑战。

测试:(央视网H5)

测试:(央视网H5)

测试环境:win10 64位

测试平台:chorm

播放器类型:H5

协议:HLS协议

测试结果:

(测试类型:直播)

M3u8每次更新一个,类似于滑动窗口机制,第一次是列表12345,第二次是23456,第三次事34567,然后按列表地址下载ts切片,直播暂停,m3u8文件继续更新,ts文件停止下载。直播播放,继续下载ts切片。下图为央视网直播时连续更新三次m3U8文件的截图:




HLS协议m3u8文件直播时连续更新

(测试类型:点播)

M3u8一次性包含所有ts文件播放列表,依次进行下载播放,暂停的时候ts切片不下载,播放继续下载,seek进度条的时候,ts切片会从选择位置开始下载。下图为央视网点播seek的ts片段。如下图:


HLS协议m3u8文件点播时seek后ts文件加载图

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