初步探索HLS

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。是苹果公司QuickTime XiPhone软件系统的一部分。它的工作原理是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。当媒体流正在播放时,客户端可以选择从许多不同的备用源中以不同的速率下载同样的资源,允许流媒体会话适应不同的数据速率。在开始一个流媒体会话时,客户端会下载一个包含元数据的extended M3U (m3u8)playlist文件,用于寻找可用的媒体流。

HLS只请求基本的HTTP报文,与实时传输协议(RTP)不同,HLS可以穿过任何允许HTTP数据通过的防火墙或者代理服务器。它也很容易使用内容分发网络CDN进行分发来传输媒体流。

苹果公司把HLS协议作为一个互联网草案(逐步提交),在第一阶段中已作为一个非正式的标准提交到IETF。但是,即使苹果偶尔地提交一些小的更新,IETF却没有关于制定此标准的有关进一步的动作。

HLS协议规定:

视频的封装格式是TS。

视频的编码格式为H264,音频编码格式为MP3、AAC或者AC-3。

除了TS视频文件本身,还定义了用来控制播放的m3u8文件(文本文件)。

链接:http://www.jianshu.com/p/426425cad08a

Apple的动态码率自适应技术。主要用于PC和Apple终端的音视频服务。包括一个m3u(8)的索引文件,TS媒体分片文件和key加密串文件。可实现流媒体的直播和点播,主要应用在iOS系统,为iOS设备(如iPhone、iPad)提供音视频直播和点播方案。HLS点播,基本上就是常见的分段HTTP点播,不同在于,它的分段非常小。

1.HLS 直播原理:通过相关设备采集摄像头的视频和麦克风的音频,并实时进行 H264视频编码和 AAC 音频音频编码,并按照 HLS协议规范,转换为标准的 TS文件以及m3u8(是一个地址,里面记录了服务器多对应的文件)索引文件.

2. HLS 点播:就是对 HTTP 进行分段播放,不同的就是在于对 HTTP 进行的分段非常小,因此可以说, HLS 点播的重点就是对 HTTP 进行分段.(现在的分段技术比较常见不在赘述)

3 HLS 直播原理:和其他的常见的直播协议(如: RTMP,RTSP,MMS)不同, 遵守HLS 协议的直播在客户端接收到的并不是完整的数据流. 即HLS 协议的服务器将最新获取到的片段进行分割为小片段,客户端获取服务器刚编好的最新的片段进行播放.这样服务器端不断的获取新的数据进行分割成新的片段,客户端不断的从服务器端获取最近的片段进行播放.由此可以说 HLS 是以点播的形式实现的直播.

HLS协议在服务器端将直播数据流存储为连续的、很短时长的媒体文件(MPEG-TS格式),而客户端则不断的下载并播放这些小文件,因为服务器端总是会将最新的直播数据生成新的小文件,这样客户端只要不停的按顺序播放从服务器获取到的文件,就实现了直播。由此可见,基本上可以认为,HLS是以点播的技术方式来实现直播。直播的 m3u8 文件会不断更新, 而点播的 m3u8 文件是不会变的, 只需要客户端在开始时请求一次即可.

常用的流媒体协议主要有 HTTP 渐进下载和基于 RTSP/RTP 的实时流媒体协议,这二种基本是完全不同的东西,目前比较方便又好用的是用 HTTP 渐进下载方法。在这个中 apple 公司的 HTTP Live Streaming 是这个方面的代表。它最初是苹果公司针对iPhone、iPod、iTouch和iPad等移动设备而开发的流.现在见到在桌面也有很多应用了,HTML5 是直接支持这个。

但是HLS协议的小切片方式会生成大量的文件,存储或处理这些文件会造成大量资源浪费。如果要实现数天的时移,索引量将会是个巨额数字,并明显影响请求速度。因此,HLS协议对存储I/O要求相当苛刻。

新型点播服务器系统,独创了内存缓存数据实时切片技术,颠覆了这种传统实现方法,从根本上解决了大量切片的碎片问题,使得单台服务器的切片与打包能力不再是瓶颈。其基本原理如下:

不将TS切片文件存到磁盘,而是存在内存当中,这种技术使得服务器的磁盘上面不再会有“数以吨计”的文件碎片,极大减少了磁盘的I/O次数,延长了服务器磁盘的使用寿命,极大提高了服务器运行的稳定性。同时,由于使用这种技术,使得终端请求数据时直接从服务器的内存中获取,极大提高了对终端数据请求的反应速度,优化了视频观看体验。

总结:

优点:

客户端支持简单, 只需要支持 HTTP 请求, HTTP 协议无状态, 只需要按顺序下载媒体片段。

使用 HTTP 协议网络兼容性好, HTTP 数据包也可以方便地通过防火墙或者代理服务器, CDN 支持良好.

Apple 的全系列产品支持, 由于 HLS 是苹果提出的, 所以在 Apple 的全系列产品包括 iphone, ipad, safari 都不需要安装任何插件就可以原生支持播放 HLS, 现在, Android 也加入了对 HLS 的支持.

缺点:

相比 RTMP 这类长连接协议, 延时较高, 难以用到互动直播场景.

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。由于客户端每次请求 TS 或 M3U8 有可能都是一个新的连接请求, 所以, 我们无法有效的标识客户端, 一旦出现问题, 基本无法有效的定位问题

改进:通过一个唯一的 id 来标识一条流, 这样在排查问题时就可以根据这个 id 来定位播放过程中的问题.

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