HTTP Live Streaming （HLS）
HTTP Live Streaming 簡稱為 HLS, 是一個基于 HTTP 的視頻流協(xié)議，由 APPLE 公司提出和實現(xiàn)。蘋果公司的很多產(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，見文章Guide to Mobile Video Streaming with HLS | Mux blog
Since then, Android has added support, as have most other platforms.
HLS 因為以下幾個原因比較受歡迎。
- HLS 幾乎可隨處播放。 幾個大平臺 web、mobile、tv 基本都有免費的HLS 播放器支持。
- 蘋果 要求 HLS。 如果你想在 iOS 設(shè)備直播，逃不了的。
- HLS 相對簡單。 它使用了普遍且已經(jīng)存儲的視頻格式(MP4 或 TS，伴隨著 H.264 和 AAC 等編解碼器), 另外附加了一個丑陋但人類可讀的文本格式(m3u8).
- 它通過 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，并且客戶端實現(xiàn)起來也很方便。
原理
HLS 協(xié)議基于 HTTP，而一個提供 HLS 的服務(wù)器需要做兩件事：
- 編碼： 以 H.264 格式對圖像進(jìn)行編碼，以 MP3 或者 HE-AAC 對聲音進(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 文件等長切分成后綴為 ts 的小文件，并生成一個 .m3u8 的純文本索引文件
HLS 把整個流分成一個個小的基于 HTTP 的文件來下載，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 頁面上使用 HLS 非常簡單，直接
或者
HLS的index文件就是m3u8的文件，先下載一級index file（master_playlist.m3u8），它里面記錄了二級索引文件的地址（Alternate-A、Alternate-B、Alternate-C）的地址，然后客戶端再去下載二級索引文件，二級索引文件中又記錄了TS文件的下載地址，這樣客戶端就可以按順序下載TS視頻文件并連續(xù)播放。
一個典型的一級索引 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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詳細(xì)介紹如下：
- bandwidth指定視頻流的比特率
- PROGRAM-ID無用無需關(guān)注，
- 每一個#EXT-X-STREAM-INF的下一行是二級index文件的路徑，可以用相對路徑也可以用絕對路徑。例子中用的是相對路徑。
一級索引 m3u8 文件中記錄了不同比特率視頻流的二級index文件路徑，客戶端可以自己判斷自己的現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)帶寬，來決定播放哪一個視頻流。也可以在網(wǎng)絡(luò)帶寬變化的時候平滑切換到和帶寬匹配的視頻流。
一個二級索引文件格式內(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
可以簡單的認(rèn)為二級 m3u8 就是包含多個 ts 文件的播放列表。播放器按順序逐個播放，全部放完再請求一下 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。整個直播過程就是依靠一個不斷更新的 m3u8 和一堆小的 ts 文件組成，m3u8 必須動態(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)組件和客戶端。架構(gòu)圖如下：
HLS 缺點
HLS 不是萬能的，它也有一個致命的弱點：延遲現(xiàn)象非常明顯。如果每個 ts 按照 5 秒來切分，一個 m3u8 放 6 個 ts 索引，那么至少就會帶來 30 秒的延遲。如果減少每個 ts 的長度，減少 m3u8 中的索引數(shù)，延時確實會減少，但會帶來更頻繁的緩沖，對服務(wù)端的請求壓力也會成倍增加。所以只能根據(jù)實際情況找到一個折中的點。
另外一點， 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 每次建立連接時的三次握手、慢啟動過程、斷開連接時的四次揮手都會產(chǎn)生消耗。
Real Time Messaging Protocol （RTMP）
Real Time Messaging Protocol（簡稱 RTMP）是 Macromedia 開發(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)計用來進(jìn)行實時數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，主要用來在 Flash/AIR 平臺和支持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。
無法支持移動端 WEB 播放是它的硬傷。雖然無法在iOS的H5頁面播放，但是iOS原生應(yīng)用可以寫解碼去解析的。瀏覽器端，HTML5 video標(biāo)簽無法播放 RTMP 協(xié)議的視頻，可以通過 video.js 來實現(xiàn)。
其主要優(yōu)點：
- 實時性非常好，延時較小，通常為 1-3s
- 基于 TCP 長連接，不需要多次建連。
HLS 和 RTMP 對比
整體直播方案
如上所見，兩個協(xié)議各有所長，所以實際項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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