详解m3u8协议

阅读本文前，可以看看前面文章，便于理解。

详细分析HLS框架

手把手配置HLS流媒体服务器

1.简述

官方文档地址：https://tools.ietf.org/html/rfc8216

如果需要更详细了解这个协议，就需要阅读这个协议。

HLS（HTTP Live Streaming） 把整个流分片，然后基于HTTP的文件来下载，每次只下载一部分。HLS 协议由三部分组成：HTTP、M3U8、TS。其中，HTTP 是传输协议，M3U8 是索引?件，TS是?视频的媒体信息。

关于HLS的详细介绍可参考如下地址：

https://tools.ietf.org/html/draft-pantos-http-live-streaming-18

HLS 是提供?个 m3u8 地址，Apple 的 Safari 浏览器直接就能打开 m3u8 地址(试了下，win的浏览器是无法打开)，如下地址：

http://demo.srs.com/live/livestream.m3u8

注意：Android 也是不能直接打开，需要使? html5 的 video 标签，然后在浏览器中打开这个??即可，如：

<!-- livestream.html --> 
 <video width="640" height="360" 
 autoplay controls autobuffer 
 src="http://demo.srs.com/live/livestream.m3u8"
type="application/vnd.apple.mpegurl">
  </video>

HLS 的 m3u8，是?个 ts 的列表，也就是告诉浏览器可以播放这些 ts ?件，如下列表：

#EXTM3U 
#EXT-X-VERSION:3 
 #EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:64 
 #EXT-X-TARGETDURATION:12 
 #EXTINF:11.550 
 livestream-64.ts 
 #EXTINF:5.250 
livestream-65.ts 
 #EXTINF:7.700 
 livestream-66.ts 
 #EXTINF:6.850 
 livestream-67.ts

注意：如果只有#表示注释，如果有#EXT，表示标记一个tag。

有?个关键的参数，这些参数在 SRS 的配置?件中都有配置项：

(1)#EXTM3U：每个M3U?件第??必须是这个tag，请标示作?。

(2)#EXT-X-VERSION：该属性可以没有，上面列表中，?前版本号主要是version 3，最新的是7。

(3)#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE：每?个media URI在PlayList中只有唯?的序号(每一次开始播放ts文件的所对应的序号)，相邻之间序号+1,?个media URI并不是必须要包含的，如果没有，默认为0。如这里#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:64，对应下面livestream-64.ts(开始播放的序号)。

(4)#EXT-X-TARGETDURATION：ts列表中所有切?的最?时?(上述列表为12s)。有些 Apple 设备这个参数不正确会?法播放。SRS 会?动计算出 ts ?件的最?时?，然后更新 m3u8 时会?动更新这个值。?户不必??配置。

(5)#EXTINF：ts 切?的实际时?，SRS 提供配置项 hls_fragment，但实际上的 ts 时?还受 gop 影响，确保是完整的gop。分别对应下面ts的切片时长，如，#EXTINF:11.550(时间单位为s)，描述的是livestream-64.ts的切片时长为11.55s(如果向上取整，则就是所有ts文件的切片最大时长为12s)。

(6)ts ?件的数?：SRS 可配置 hls_window（单位是秒，不是数量），指定 m3u8 中保存多少个切?(类似一个容器)，譬如，每个 ts 切?为 10 秒，窗?为 60 秒，那么 m3u8 中最多保存 6 个 ts 切?，SRS 会?动清理旧的切?。

(7)livestream-67.ts：SRS 会?动维护 ts 切?的?件名，在编码器重推之后，这个编号会继续增?，保证流的连续性。直到 SRS 重启，这个编号才重置为 0。

注意搞懂这些概念：每?个 .m3u8 ?件，分别对应若?个 ts ?件的索引和配置信息，真正的音视频数据是存放在ts文件。m3u8 ?件只是存放了?些 ts ?件的配置信息和相关路径。

.m3u8 ?件，其实就是以 utf-8 编码的 m3u ?件，这个?件本身不能播放，只是存放了播放信息的?本?件。比如一碗汤，.m3u8 ?件就是一个碗，而ts才是正真的汤，无论汤增加还是减少，都是在碗里变化。

当视频播放时，.m3u8 文件(可以理解为一个变化的容器)是动态改变的，video标签会解析这个?件，并根据索引信息找到对应的 ts ?件来播放。所以?般为了加快速度，.m3u8 放在 web 服务器上，ts ?件放在 cdn 上。

m3u8示例

m3u8 ?件示例 1：单码率适配流

该 m3u8 ?件只是?个简单的 Media Playlist。

 #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

m3u8 ?件示例 2：多码率适配流

包含多种?特率的 Master Playlist。该?件是?个实际使?中的顶级 m3u8 ?件，该?件中?定义了http://example.com/low.m3u8 、 http://example.com/mid.m3u8 等 ? 个 ? 级 ? 件 。 顶 级m3u8 ?件主要是做码率适配的，?级 m3u8 才是真正的切??件，拉流端会默认选择码率最?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?级 m3u8 ?件后，会继续请求??的?件，这时就可以进?播放了。

注意：这个码率自适应功能，是非常值得推荐。

 #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

2. HLS 整体数据流程框架

前一节讲过，.m3u8 放在 web 服务器上，ts ?件放在 cdn 上，切片在流媒体服务器。框架如下图：

3.HLS 协议编码格式要求

HLS协议对编码格式有如下要求，一般只支持这几种格式：

(1)视频的编码格式：H264。

(2)?频的编码格式：AAC、MP3、AC-3。

(3)视频的封装格式：ts。

(4)保存 ts 索引的 m3u8 ?件。

3.1 HLS 协议优点

(1)HLS 相对于 RTMP 来讲使?了标准的 HTTP 协议来传输数据，可以避免在?些特殊的?络环境下被屏蔽。

(2)HLS 相? RTMP 在服务器端做负载均衡要简单得多。因为 HLS 是基于?状态协议 HTTP 实现的，拉流端只需要按照顺序使?下载存储在服务器的普通 ts ?件进?播放就可以。? RTMP 是?种有状态协议，很难对视频服务器进?平滑扩展，因为需要为每?个播放视频流的拉流端维护状态。

(3)HLS 协议本身实现了码率?适应，在不同带宽情况下，设备可以?动切换到最适合??码率的视频播放。这一点是非常好的一项功能，要是需要重点关注。

3.2 HLS 协议缺点

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

在这里提醒各位朋友，不管怎样，这两种方案都是有应用的，需要根据自己的需求和应用场景，选择不同的方案。不能只看的协议的缺点，而不看协议的优点。

4.协议其它概念解析

(1)Playlist file

?个 m3u 的 Playlist 就是?个由多个独??组成的?本?件，每?由回?/换?区分。每??可以是?个URI、空??或是?个 以 "#" 号开头的字符串，并且空格只能存在于??中不同元素间的分隔。?个 URI 表示?个媒体段或是 "variant Playlist file"（最多?持?层嵌套，即?个 m3u8 ?件中嵌套另?个 m3u8），以 "EXT" 开头的表示?个 "tag"，否则表示注释，直接忽略。

(2)Tags解析

#EXTM3U ：每个 m3u8 ?件第??必须是这个 tag，如上?的两个示例。

#EXT-X-VERSION：m3u8?件版本号，?如#EXT-X-VERSION:3。

#EXTINF ：指定每个媒体段（ts）的持续时间，这个仅对其后?的 URI 有效，每两个媒体段 URI 间被这个 tag 分隔开其格式为： #EXTINF:<duration>,<title>， ?如#EXTINF:14.357, nodesc

duration：表示持续的时间（秒），"Durations MUST be integers if the protocol version of the Playlist file is less than 3"(如果版本号小于3，就是整数)，否则可以是浮点数。

#EXT-X-BYTERANGE ：表示媒体段是?个媒体 URI 资源中的?段，只对其后的 media URI 有效，格式为： #EXT-X-BYTERANGE:<n>[@o]。这个字段在版本4才有体现。

n：表示这个区间的??

o：表示在 URI 中的 offset

#EXT-X-TARGETDURATION ：指定当前视频流中的单个切?（即 ts）?件的最?时?（秒）。所以#EXTINF 中指定的时间?度必须?于或是等于这个最?值。这个 tag 在整个 Playlist ?件中只能出现?次（在嵌套的情况下，?般有真正ts url 的 m3u8 才会出现该 tag）。格式为： #EXT-X-TARGETDURATION:<s>

s：表示最?的秒数。

#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE ：每?个 media URI 在 Playlist 中只有唯?的序号，相邻之间序号 +1。格式为： #EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:<number> 。?个 media URI 并不是必须要包含的，如果没有，默认为 0.

#EXT-X-KEY ：表示怎么对 media segments 进?解码。其作?范围是下次该 tag 出现前的所有media URI。格式为： #EXT-X-KEY:<attribute-list>NONE 或者 AES-128。如果是 NONE，则 URI 以及 IV 属性必须不存在，如果是 AES-128(Advanced Encryption Standard)，则 URI 必须存在，IV 可以不存在。对于 AES-128 的情况，keytag 和 URI 属性共同表示了?个 key ?件，通过 URI 可以获得这个key，如果没有 IV（Initialization Vector），则使?序列号作为 IV 进?编解码，将序列号的?位赋到 16 个字节的 buffer 中，左边补 0；如果有 IV，则将该值当成 16 个字节的 16 进制数。

#EXT-X-PROGRAM-DATE-TIME ：将?个绝对时间或是?期和?个媒体段中的第?个 sample 相关联，只对下?个 media URI 有效，格式如下： #EXT-X-PROGRAM-DATE-TIME:<YYYY-MM-DDThh:mm:ssZ>

如： #EXT-X-PROGRAM-DATE-TIME:2010-02-19T14:54:23.031+08:00

#EXT-X-ALLOW-CACHE ：是否允许做 cache，这个可以在 Playlist ?件中任意地?出现，并且最多只出现?次，作?效果是所有的媒体段。格式如下： #EXT-X-ALLOW-CACHE:<YES|NO>

#EXT-X-PLAYLIST-TYPE ：提供关于 Playlist 的可变性的信息，这个对整个 Playlist ?件有效，是可选的，格式如下： #EXT-X-PLAYLIST-TYPE:<EVENT|VOD>

VOD，即为点播视频，服务器不能改变 Playlist ?件，换句话说就是该视频全部的 ts ?件已经被?成好了EVENT，就是实时?成 m3u8 和 ts ?件。服务器不能改变或是删除 Playlist ?件中的任何部分，但是可以向该?件中增加新的??内容。它的索引?件?直处于动态变化中，播放的时候需要不断下载?级 index ?件

#EXT-X-ENDLIST ：表示 m3u8 ?件的结束，live m3u8 没有该 tag。它可以在 Playlist 中任意位置出现，但是只能出现?个，格式如下： #EXT-X-ENDLIST

#EXT-X-MEDIA ：被?来在 Playlist 中表示相同内容的不同语种/译?的版本，?如可以通过使? 3个这种 tag 表示 3 种不同语?的?频，或者? 2 个这个 tag 表示不同?度的 video。在 Playlist中，这个标签是独?存在的，其格式如下： #EXT-X-MEDIA:<attribute-list>

该属性列表中包含：URI、TYPE、GROUP-ID、LANGUAGE、NAME、DEFAULT、AUTOSELECT。

URI：如果没有，则表示这个 tag 描述的可选择版本在主 PlayList 的 EXT-X-STREAM-INF 中存在

TYPE：AUDIO and VIDEO

GROUP-ID：具有相同 ID 的 MEDIAtag，组成?组样式

LANGUAGE：identifies the primary language used in the rendition

NAME：The value is a quoted-string containing a human-readable description of the

rendition. If the LANGUAGE attribute is present then this description SHOULD be in

that language

DEFAULT：YES 或是 NO，默认是 No，如果是 YES，则客户端会以这种选项来播放，除??户

??进?选择

AUTOSELECT：YES 或是 NO，默认是 No，如果是 YES，则客户端会根据当前播放环境来进?

选择（?户没有根据??偏好进?选择的前提下），这个在版本4中，也是存在。

#EXT-X-STREAM-INF ：指定?个包含多媒体信息的 media URI 作为 Playlist，?般做 m3u8 的嵌套使?，它只对紧跟后?的 URI 有效，格式如下： #EXT-X-STREAM-INF:<attribute-list>常?的属性如下：

BANDWIDTH：带宽，必须有

PROGRAM-ID：该值是?个?进制整数，唯?地标识?个在 Playlist ?件范围内的特定的描述。

?个 Playlist ?件中可能包含多个有相同 ID 的此 tag

CODECS：指定流的编码类型，不是必须的

RESOLUTION：分辨率

AUDIO：这个值必须和 AUDIO 类别的 "EXT-X-MEDIA" 标签中 "GROUP-ID" 属性值相匹配

VIDEO：同上

#EXT-X-DISCONTINUITY ：当遇到该 tag 的时候说明以下属性发?了变化：

file format ?件格式

number and type of tracks 轨道

encoding parameters 编码参数

encoding sequence 编码序号

timestamp sequence 时间戳序号

#ZEN-TOTAL-DURATION ：

表示这个 m3u8 所含 ts 的总时间?度

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