流媒体协议（一）：HLS 协议

1、HLS 概述

HLS 全称是 HTTP Live Streaming，是一个由 Apple 公司提出的基于 HTTP 的媒体流传输协议，用于实时音视频流的传输。目前HLS协议被普遍的应用于视频点播和直播领域。

1. 原理介绍：

经过将整条流切割成一个小的能够经过 HTTP 下载的媒体文件, 而后提供一个配套的媒体列表文件, 提供给客户端, 让客户端顺序地拉取这些媒体文件播放, 来实现看上去是在播放一条流的效果.因为传输层协议只须要标准的 HTTP 协议, HLS 能够方便的透过防火墙或者代理服务器, 并且能够很方便的利用 CDN 进行分发加速, 而且客户端实现起来也很方便.

2. 总体架构

HLS的架构分为三部分：Server，CDN，Client 。即服务器、分发组件和客户端。

下面是 HLS 总体架构图：

服务器用于接收媒体输入流，对它们进行编码，封装成适合于分发的格式，而后准备进行分发。

分发组件为标准的 Web 服务器。它们用于接收客户端请求，传递处理过的媒体，把资源和客户端联系起来。

客户端软件决定请求何种合适的媒体，下载这些资源，而后把它们从新组装成用户能够观看的连续流。

2、HLS 播放

1. 播放未加密HLS

HLS格式的视频，只有安卓4.0以上才支持，目前基本4.0一下的机子基本能够考虑不兼容了，因此为了减小工做量，这里继续使用MediaPlayer来进行播放。
HLS格式的视频，经过一个m3u8文件，而后里面包含若干个TS文件片断，这里有个苹果的官方的一个例子：
http://devimages.apple.com/iphone/samples/bipbop/gear1/prog_index.m3u8
里面的内容为：

#EXTM3U
#EXT-X-TARGETDURATION:10
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0
#EXTINF:10, no desc
fileSequence0.ts
#EXTINF:10, no desc
fileSequence1.ts
#EXTINF:10, no desc
fileSequence2.ts
#EXTINF:10, no desc
fileSequence3.ts
#EXTINF:10, no desc
fileSequence4.ts
#EXTINF:10, no desc
fileSequence5.ts
#EXTINF:10, no desc
fileSequence6.ts
#EXTINF:10, no desc
fileSequence7.ts

咱们能够看到里面他又一个一个ts视频片断，这个一个一个视频片断就是咱们须要的播放，那么他是如何被播放器识别播放的呢。
其实上面的这些关键的字段都是约定好的，MediaPlayer会去按照规定好的字段去解析这个m3u8文件，而后拼接成最终的播放地址进行播放。

实现这种未加密的缓存仍是比较好实现的，大概能够分为这几步：
1.咱们首先按照特定的格式去解析这m3u8文件。
2.按照解析出来的ts文件按照咱们知道的规则组拼起来，其下载这些ts文件，存放在手机的sd卡
3.咱们须要在本地搭建一个本地http服务器，咱们以前本打算搭建一个https，可是因为生成的证书是本身生成致使播放器不去访问本地的服务器。
4.本地服务器咱们经过过滤特定的接口名字，来实现根据不一样ts名字返回不一样的视频文件（这里最好生成和原始的ts文件的名字同样）
5.咱们如何知道播放器播完一段视频呢，由于他是一段一段播放的，因此这里就须要咱们在本地生成一份本地指向咱们本地服务器的m3u8文件，直接播放

2. 播放加密HLS

看下加密的m3u8文件的格式：

#EXTM3U
#EXT-X-VERSION:3
#EXT-X-KEY:METHOD=AES-128,URI="http://xxxxxx:5555//test/1102/test/segments.key"
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0
#EXT-X-ALLOW-CACHE:YES
#EXT-X-TARGETDURATION:19
#EXTINF:13.966667,
http://xxxxxx:5555/test/1102/test/segments0.ts
#EXTINF:10.000000,
http://xxxxxx:5555/test/1102/test/segments1.ts
#EXTINF:10.000000,
http://xxxxxx:5555/test/1102/test/segments2.ts
#EXTINF:10.000000,
http://xxxxxx.cn:5555/test/1102/test/segments3.ts
#EXTINF:10.000000,
http://xxxxxxn.cn:5555/test/1102/test/segments4.ts
#EXTINF:7.033333,
http://xxxxxx:5555/test/1102/test/segments5.ts
#EXTINF:10.000000,

咱们看到了多了个字段EXT-X-KEY，这个也是m3u8给规定好的加密字段，若是包含这个字段播放器就会先去请求这个key，而后拿这个这个key去访问加密的TS视频就能够播放了。 其实看到这咱们就因该有思路怎么去作，加密的缓存播放了。

实现播放加密缓存的思路:
1.咱们首先按照特定的格式去解析这m3u8文件。
2.按照解析出来的ts文件按照咱们知道的规则组拼起来，其下载这些ts文件，存放在手机的sd卡，这些下载下来的TS视频文件是播放不了的，再把正确的key下载下来。
3.咱们须要在本地搭建一个本地http服务器，咱们以前本打算搭建一个https，可是因为生成的证书是本身生成致使播放器不去访问本地的服务器。
4.本地服务器咱们经过过滤特定的接口名字，来实现根据不一样ts名字返回不一样的视频文件（这里最好生成和原始的ts文件的名字同样）

3、HLS 协议总结

1. 优势：

1. 客户端支持简单, 只须要支持 HTTP 请求便可, HTTP 协议无状态, 只须要按顺序下载媒体片断便可.
2. 使用 HTTP 协议网络兼容性好, HTTP 数据包也能够方便地经过防火墙或者代理服务器, CDN 支持良好.
3. Apple 的全系列产品支持，不须要安装任何插件就能够原生支持播放 HLS, 目前Android 也加入了对 HLS 的支持.
4. 自带多码率自适应机制。

2. 缺点：

1. 相比 RTMP 这类长链接协议, 延时较高, 难以用到互动直播场景.
2. 对于点播服务来讲, 因为 TS 切片一般较小, 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.

3. 改进

因为客户端每次请求 TS 或 M3U8 有可能一个新的链接请求, 没法有效的标识客户端, 一旦出现问题, 基本没法有效的定位问题。 通常工业级的服务器都会对传统的 HLS 作一些改进，常见优化是对每一个M3U8文件增长Session来标识一条 HLS 链接。 无论经过哪一种方式, 最终咱们都能经过一个惟一的 id 来标识一条流, 这样在排查问题时就能够根据这个 id 来定位播放过程当中的问题.