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v3_CN_DeliveryHLS
winlin edited this page Jan 17, 2018
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SRS支持HLS/RTMP两种成熟而且广泛应用的流媒体分发方式。
RTMP指Adobe的RTMP(Realtime Message Protocol)，广泛应用于低延时直播，也是编码器和服务器对接的实际标准协议，在PC（Flash）上有最佳观看体验和最佳稳定性。
HLS指Apple的HLS(Http Live Streaming)，本身就是Live（直播）的，不过Vod（点播）也能支持。HLS是Apple平台的标准流媒体协议，和RTMP在PC上一样支持得天衣无缝。
HLS和RTMP两种分发方式，就可以支持所有的终端。RTMP参考RTMP分发。
RTMP和HLS的比较参考：RTMP PK HLS
部署分发HLS的实例，参考：Usage: HLS
HLS主要的应用场景包括：
- 跨平台：PC主要的直播方案是RTMP，也有一些库能播放HLS，譬如jwplayer，基于osmf的hls插件也一大堆。所以实际上如果选一种协议能跨PC/Android/IOS，那就是HLS。
- IOS上苛刻的稳定性要求：IOS上最稳定的当然是HLS，稳定性不差于RTMP在PC-flash上的表现。
- 友好的CDN分发方式：目前CDN对于RTMP也是基本协议，但是HLS分发的基础是HTTP，所以CDN的接入和分发会比RTMP更加完善。能在各种CDN之间切换，RTMP也能，只是可能需要对接测试。
- 简单：HLS作为流媒体协议非常简单，apple支持得也很完善。Android对HLS的支持也会越来越完善。至于DASH/HDS，好像没有什么特别的理由，就像linux已经大行其道而且开放，其他的系统很难再广泛应用。
总之，SRS支持HLS主要是作为输出的分发协议，直播以RTMP+HLS分发，满总各种应用场景。点播以HLS为主。
详见下表：
| 分发 | 平台 | 协议 | 公司 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| RTMP | Windows Flash | RTMP | Adobe | 主流的低延时分发方式， Adobe对RTMP是Flash原生支持方式， FMS（Adobe Media Server前身）， 就是Flash Media Server的简写，可见Flash播放RTMP是多么“原生”， 就像浏览器打开http网页一样“原生”， 经测试，Flash播放RTMP流可以10天以上不间断播放。 |
| HLS | Apple/ Android |
HTTP | Apple/ |
延时一个切片以上（一般10秒以上）， Apple平台上HLS的效果比PC的RTMP还要好， 而且Apple所有设备都支持， Android最初不支持HLS，后来也支持了， 但测试发现支持得还不如Apple， 不过观看是没有问题，稳定性稍差， 所以有些公司专门做Android上的流媒体播放器。 |
| HDS | - | HTTP | Adobe | Adobe自己的HLS， 协议方面做得是复杂而且没有什么好处， 国内没有什么应用，传说国外有， SRS2已经支持。 |
| DASH | - | HTTP | - | Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH)， 一些公司提出的HLS， 国内还没有应用，国外据说有用了， nginx-rtmp好像已经支持了， 明显这个还不成熟，SRS是不会支持的。 |
HLS是提供一个m3u8地址，Apple的Safari浏览器直接就能打开m3u8地址，譬如：
http://demo.srs.com/live/livestream.m3u8Android不能直接打开，需要使用html5的video标签，然后在浏览器中打开这个页面即可，譬如：
<!-- 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，是一个ts的列表，也就是告诉浏览器可以播放这些ts文件，譬如：
#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有几个关键的参数，这些参数在SRS的配置文件中都有配置项：
- EXT-X-TARGETDURATION：所有切片的最大时长。有些Apple设备这个参数不正确会无法播放。SRS会自动计算出ts文件的最大时长，然后更新m3u8时会自动更新这个值。用户不必自己配置。
- EXTINF：ts切片的实际时长，SRS提供配置项hls_fragment，但实际上的ts时长还受gop影响，详见下面配置HLS的说明。
- ts文件的数目：SRS可配置hls_window，指定m3u8中保存多少个切片，SRS会自动清理旧的切片。
- livestream-67.ts：SRS会自动维护ts切片的文件名，在编码器重推之后，这个编号会继续增长，保证流的连续性。直到SRS重启，这个编号才重置为0。
譬如，每个ts切片为10秒，窗口为60秒，那么m3u8中会保存6个ts切片。
HLS的主要流程是：
- FFMPEG或FMLE或编码器，推送RTMP流到SRS，编码为H264/AAC（其他编码需要SRS转码）
- SRS将RTMP切片成TS，并生成M3U8。若流非H264和AAC，则停止输出HLS（可使用SRS转码到SRS其他vhost或流，然后再切HLS）。
- 访问m3u8，srs内置的http服务器（或者通用http服务器）提供HTTP服务。
注意：SRS只需要在Vhost上配置HLS，会自动根据流的app创建目录，但是配置的hls_path必须自己创建
conf/full.conf中的hls.srs.com是HLS配置的实例，可以拷贝到默认的Vhost，例如：
vhost __defaultVhost__ {
hls {
# whether the hls is enabled.
# if off, do not write hls(ts and m3u8) when publish.
# default: off
enabled on;
# the hls fragment in seconds, the duration of a piece of ts.
# default: 10
hls_fragment 10;
# the hls m3u8 target duration ratio,
# EXT-X-TARGETDURATION = hls_td_ratio * hls_fragment // init
# EXT-X-TARGETDURATION = max(ts_duration, EXT-X-TARGETDURATION) // for each ts
# @see https://github.com/ossrs/srs/issues/304#issuecomment-74000081
# default: 1.5
hls_td_ratio 1.5;
# the audio overflow ratio.
# for pure audio, the duration to reap the segment.
# for example, the hls_fragment is 10s, hls_aof_ratio is 2.0,
# the segment will reap to 20s for pure audio.
# default: 2.0
hls_aof_ratio 2.0;
# the hls window in seconds, the number of ts in m3u8.
# default: 60
hls_window 60;
# the error strategy. can be:
# ignore, disable the hls.
# disconnect, require encoder republish.
# continue, ignore failed try to continue output hls.
# @see https://github.com/ossrs/srs/issues/264
# default: continue
hls_on_error continue;
# the hls output path.
# the m3u8 file is configured by hls_path/hls_m3u8_file, the default is:
# ./objs/nginx/html/[app]/[stream].m3u8
# the ts file is configured by hls_path/hls_ts_file, the default is:
# ./objs/nginx/html/[app]/[stream]-[seq].ts
# @remark the hls_path is compatible with srs v1 config.
# default: ./objs/nginx/html
hls_path ./objs/nginx/html;
# the hls m3u8 file name.
# we supports some variables to generate the filename.
# [vhost], the vhost of stream.
# [app], the app of stream.
# [stream], the stream name of stream.
# default: [app]/[stream].m3u8
hls_m3u8_file [app]/[stream].m3u8;
# the hls ts file name.
# we supports some variables to generate the filename.
# [vhost], the vhost of stream.
# [app], the app of stream.
# [stream], the stream name of stream.
# [2006], replace this const to current year.
# [01], replace this const to current month.
# [02], replace this const to current date.
# [15], replace this const to current hour.
# [04], replace this const to current minute.
# [05], replace this const to current second.
# [999], replace this const to current millisecond.
# [timestamp],replace this const to current UNIX timestamp in ms.
# [seq], the sequence number of ts.
# @see https://github.com/ossrs/srs/wiki/v2_CN_DVR#custom-path
# @see https://github.com/ossrs/srs/wiki/v2_CN_DeliveryHLS#hls-config
# default: [app]/[stream]-[seq].ts
hls_ts_file [app]/[stream]-[seq].ts;
# whether use floor for the hls_ts_file path generation.
# if on, use floor(timestamp/hls_fragment) as the variable [timestamp],
# and use enhanced algorithm to calc deviation for segment.
# @remark when floor on, recommend the hls_segment>=2*gop.
# default: off
hls_ts_floor off;
# the hls entry prefix, which is base url of ts url.
# for example, the prefix is:
# http://your-server/
# then, the ts path in m3u8 will be like:
# http://your-server/live/livestream-0.ts
# http://your-server/live/livestream-1.ts
# ...
# optional, default to empty string.
hls_entry_prefix http://your-server;
# the default audio codec of hls.
# when codec changed, write the PAT/PMT table, but maybe ok util next ts.
# so user can set the default codec for mp3.
# the available audio codec:
# aac, mp3, an
# default: aac
hls_acodec aac;
# the default video codec of hls.
# when codec changed, write the PAT/PMT table, but maybe ok util next ts.
# so user can set the default codec for pure audio(without video) to vn.
# the available video codec:
# h264, vn
# default: h264
hls_vcodec h264;
# whether cleanup the old expired ts files.
# default: on
hls_cleanup on;
# the timeout in seconds to dispose the hls,
# dispose is to remove all hls files, m3u8 and ts files.
# when publisher timeout dispose hls.
# @remark 0 to disable dispose for publisher.
# @remark apply for publisher timeout only, while "etc/init.d/srs stop" always dispose hls.
# default: 0
hls_dispose 0;
# the max size to notify hls,
# to read max bytes from ts of specified cdn network,
# @remark only used when on_hls_notify is config.
# default: 64
hls_nb_notify 64;
# whether wait keyframe to reap segment,
# if off, reap segment when duration exceed the fragment,
# if on, reap segment when duration exceed and got keyframe.
# default: on
hls_wait_keyframe on;
# on_hls, never config in here, should config in http_hooks.
# for the hls http callback, @see http_hooks.on_hls of vhost hooks.callback.srs.com
# @read https://github.com/ossrs/srs/wiki/v2_CN_DeliveryHLS#http-callback
# @read https://github.com/ossrs/srs/wiki/v2_EN_DeliveryHLS#http-callback
# on_hls_notify, never config in here, should config in http_hooks.
# we support the variables to generate the notify url:
# [app], replace with the app.
# [stream], replace with the stream.
# [ts_url], replace with the ts url.
# for the hls http callback, @see http_hooks.on_hls_notify of vhost hooks.callback.srs.com
# @read https://github.com/ossrs/srs/wiki/v2_CN_DeliveryHLS#on-hls-notify
# @read https://github.com/ossrs/srs/wiki/v2_EN_DeliveryHLS#on-hls-notify
}
}其中hls配置就是HLS的配置，主要配置项如下：
- enabled：是否开启HLS，on/off，默认off。
- hls_fragment：秒，指定ts切片的最小长度。实际上ts文件的长度由以下公式决定：
ts文件时长 = max(hls_fragment, gop_size)
hls_fragment：配置文件中的长度。譬如：5秒。
gop_size：编码器配置的gop的长度，譬如ffmpeg指定fps为20帧/秒，gop为200帧，则gop_size=gop/fps=10秒。
那么，最终ts的时长为max(5, 10) = 10秒。这也是为什么有些流配置了hls_fragment，但是ts时长仍然比这个大的原因。- hls_td_ratio：倍数。控制m3u8的EXT-X-TARGETDURATION，参考：https://github.com/ossrs/srs/issues/304#issuecomment-74000081
- hls_aof_ratio: 倍数。纯音频时，当ts时长超过配置的ls_fragment乘以这个系数时就切割文件。例如，当ls_fragment是10秒，hls_aof_ratio是2.0时，对于纯音频，10s*2.0=20秒时就切割ts文件。
- hls_window：秒，指定HLS窗口大小，即m3u8中ts文件的时长之和，超过总时长后，丢弃第一个m3u8中的第一个切片，直到ts的总时长在这个配置项范围之内。即SRS保证下面的公式：
hls_window >= sum(m3u8中每个ts的时长)- hls_path：HLS的m3u8和ts文件保存的路径。m3u8和ts文件都保存在这个目录中。
- hls_m3u8_file: HLS的m3u8文件名，包含可替换的[vhost],[app]和[stream]变量。
- hls_ts_file: HLS的ts文件名，包含可替换的一系列变量，参考dvr variables，另外，[seq]是ts的seqence number。
对于RTMP流：rtmp://localhost/live/livestream
HLS配置路径：
hls_path /data/nginx/html;
hls_m3u8_file [app]/[stream].m3u8;
hls_ts_file [app]/[stream]-[seq].ts;
那么会生成以下文件：
/data/nginx/html/live/livestream.m3u8
/data/nginx/html/live/livestream-0.ts
/data/nginx/html/live/livestream-1.ts
/data/nginx/html/live/livestream-2.ts
最后的HLS地址为：http://localhost/live/livestream.m3u8- hls_entry_prefix: TS的base url。可选默认为空字符串；非空时加在ts前面作为base url。
对于ts切片：live/livestream-0.ts
若配置为：hls_entry_prefix http://your-server;
则最后的TS的URL是：http://your-server/live/livestream-0.ts
- hls_acodec: 默认的音频编码。当流的编码改变时，会更新PMT/PAT信息；默认是aac，因此默认的PMT/PAT信息是aac；如果流是mp3，那么可以配置这个参数为mp3，避免PMT/PAT改变。
- hls_vcodec: 默认的视频编码。当流的编码改变时，会更新PMT/PAT信息；默认是h264。如果是纯音频HLS，可以配置为vn，可以减少SRS检测纯音频的时间，直接进入纯音频模式。
- hls_cleanup: 是否删除过期的ts切片，不在hls_window中就是过期。可以关闭清除ts切片，实现时移和存储，使用自己的切片管理系统。
- hls_dispose: HLS清理的过期时间（秒），系统重启或者超过这个时间时，清理HLS的所有文件，包括m3u8和ts。默认为0，即不清理。
- hls_wait_keyframe: 是否按top切片，即等待到关键帧后开始切片。测试发现OS X和android上可以不用按go切片。
- hls_nb_notify: 从notify服务器读取数据的长度。
- on_hls: 当切片生成时，回调这个url，使用POST回调。用来和自己的系统集成，譬如实现切片移动等。
- on_hls_notify: 当切片生成时，回调这个url，使用GET回调。用来和系统集成，可以使用[ts_url]变量，实现预分发(即下载一次ts片)。
部署分发HLS的实例，参考：Usage: HLS
可以配置on_hls实现回调，应该在http_hooks中配置，而不是在hls中配置。
备注：HLS热备可以基于这个回调实现，参考#351.
备注：HLS热备必须保证两个服务器的切片完全一样，因为负载均衡器或者边缘可能从两个服务器取切片，必须完全一样。因此在切片上保证两个服务器切片完全一致，是一个非常非常复杂的流媒体问题；但是通过业务系统和回调，通过选择两个服务器的切片的方式，可以做到非常简单可靠的HLS热备系统。
可以配置on_hls_notify实现CDN预分发，应该在http_hooks中配置，而不是在hls中配置。
SRS支持分发HLS纯音频流，当RTMP流没有视频，且音频为aac（可以使用转码转为aac，参考Usage: Transcode2HLS），SRS只切片音频。
若RTMP流中已经有视频和音频，需要支持纯音频HLS流，可以用转码将视频去掉，参考：转码: 禁用流。然后分发音频流。
分发纯音频流不需要特殊配置，和HLS分发一样，参考：Usage: HLS
Forward的流和普通流不做区分，若forward的流所在的VHOST配置了HLS，一样会应用HLS配置进行切片。
因此，可以对原始流进行Transcode之后，保证流符合h.264/aac的规范，然后forward到多个配置了HLS的VHOST进行切片。支持多个源站的热备。
HLS要求RTMP流的编码为h.264+aac/mp3，否则会自动禁用HLS，会出现RTMP流能看HLS流不能看（或者看到的HLS是之前的流）。
Transcode将RTMP流转码后，可以让SRS接入任何编码的RTMP流，然后转换成HLS要求的h.264/aac/mp3编码方式。
配置Transcode时，若需要控制ts长度，需要配置ffmpeg编码的gop，譬如：
vhost hls.transcode.vhost.com {
transcode {
enabled on;
ffmpeg ./objs/ffmpeg/bin/ffmpeg;
engine hls {
enabled on;
vfilter {
}
vcodec libx264;
vbitrate 500;
vfps 20;
vwidth 768;
vheight 320;
vthreads 2;
vprofile baseline;
vpreset superfast;
vparams {
g 100;
}
acodec libaacplus;
abitrate 45;
asample_rate 44100;
achannels 2;
aparams {
}
output rtmp://127.0.0.1:[port]/[app]?vhost=[vhost]/[stream]_[engine];
}
}
}该FFMPEG转码参数，指定gop时长为100/20=5秒，fps帧率（vfps=20），gop帧数（g=100）。
SRS目前不支持HLS自适应码流，需要调研这个功能。
http://ossrs.net/hls/live.m3u8
#EXTM3U
#EXT-X-VERSION:3
#EXT-X-ALLOW-CACHE:YES
#EXT-X-TARGETDURATION:13
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:430
#EXTINF:11.800
news-430.ts
#EXTINF:10.120
news-431.ts
#EXTINF:11.160
news-432.ts
http://ossrs.net/hls/event.m3u8
#EXTM3U
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#EXT-X-TARGETDURATION:13
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#EXT-X-PLAYLIST-TYPE:EVENT
#EXTINF:11.800
news-430.ts
#EXTINF:10.120
news-431.ts
#EXTINF:11.160
news-432.ts
#EXTM3U
#EXT-X-VERSION:3
#EXT-X-ALLOW-CACHE:YES
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livestream-185.ts
#EXTINF:10.206,
livestream-186.ts
#EXTINF:10.160,
livestream-187.ts
#EXTINF:11.360,
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#EXTM3U
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news-430.ts
#EXTINF:12.640
news-431.ts
#EXTINF:11.160
news-432.ts
#EXT-X-DISCONTINUITY
#EXTINF:11.751
news-430.ts
#EXTINF:2.040
news-431.ts
#EXT-X-ENDLIST
https://developer.apple.com/library/ios/technotes/tn2288/_index.html
SRS支持内存直接分发HLS，不写入磁盘。参考：513
注意：由于该功能很鸡肋，所以会从SRS2中移除，在SRS3再考虑。
SRS1的HLS主要参考了nginx-rtmp的HLS实现方式，SRS2已经按照HLS标准规范重新实现。
Winlin 2015.2
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