SRS之分发HLS

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发布时间：2019-06-13

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1. 综述

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和HLS的比较参考：

部署分发HLS的实例，参考：

2. 应用场景

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。

3. HLS 介绍

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.m3u8

Android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：

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:11.550livestream-64.ts#EXTINF:5.250livestream-65.ts#EXTINF:7.700livestream-66.ts#EXTINF:6.850livestream-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。

4. HLS 工作流程

FFMPEG 或 FMLE 或编码器，推送 RTMP 流到 SRS，编码为 H264/AAC（其他编码器需要 SRS 转码）

SRS 将 RTMP 切片为 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。

5. HLS 配置

conf/full.conf中的with-hls.vhost.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, donot 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        # @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.        # defualt: 60        hls_window      60;        # the error strategy. canbe:        #       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 configed by hls_path/hls_m3u8_file, the defualt is:        #       ./objs/nginx/html/[app]/[stream].m3u8        # the ts file is cofiged by hls_path/hls_ts_file, the defualt 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], repleace this const to current minute.        #       [05], repleace this const to current second.        #       [999], repleace 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 enahanced algorithm to calc deviation for segment.        # @remark, when floor on, recommend the hls_segment >= 2*gop.        # defualt: off        hls_ts_floor    off;        # the hls entry prefix, which is base url of ts url.        # if specified, the ts path in m3u8 will be like:        #       http://your-server/live/livestream-0.ts        #       http://your-server/live/livestream-1.ts        #       ...        # optional, defualt 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_CN_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_CN_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

hls_aof_ratio：倍数。纯音频时，当 ts 时长超过配置的 hls_fragment 乘以这个系数时就切割文件。例如，但 hls_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，另外，[seq] 是 ts 的 sequence number。

对于RTMP流：rtmp://localhost/live/livestreamHLS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 gop 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 gop 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：

6. HTTP Callback

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。

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。

7. ON HLS Notify

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。

8. HLSAudioOnly

SRS 支持分发 HLS 纯音频，当 RTMP 流没有视频，且音频为 aac（可以使用转码转为 aac，参考），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：。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：

9. HLS and Forward

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。

10. HLS and Transcode

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，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）。

11. HLS M3u8 Examples

live.m3u8

#EXTM3U#EXT-X-VERSION:3#EXT-X-ALLOW-CACHE:YES#EXT-X-TARGETDURATION:13#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:430#EXTINF:11.800news-430.ts#EXTINF:10.120news-431.ts#EXTINF:11.160news-432.ts

event.m3u8

#EXTM3U#EXT-X-VERSION:3#EXT-X-ALLOW-CACHE:YES#EXT-X-TARGETDURATION:13#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:430#EXT-X-PLAYLIST-TYPE:EVENT#EXTINF:11.800news-430.ts#EXTINF:10.120news-431.ts#EXTINF:11.160news-432.ts

vod.m3u8

#EXTM3U#EXT-X-VERSION:3#EXT-X-ALLOW-CACHE:YES#EXT-X-PLAYLIST-TYPE:VOD#EXT-X-TARGETDURATION:12#EXTINF:10.120,livestream-184.ts#EXTINF:10.029,livestream-185.ts#EXTINF:10.206,livestream-186.ts#EXTINF:10.160,livestream-187.ts#EXTINF:11.360,livestream-188.ts#EXTINF:9.782,livestream-189.ts#EXT-X-ENDLIST

loop.m3u8

#EXTM3U#EXT-X-VERSION:3#EXT-X-ALLOW-CACHE:YES#EXT-X-TARGETDURATION:13#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:430#EXT-X-PLAYLIST-TYPE:VOD#EXTINF:11.800news-430.ts#EXTINF:10.120news-431.ts#EXT-X-DISCONTINUITY#EXTINF:11.952news-430.ts#EXTINF:12.640news-431.ts#EXTINF:11.160news-432.ts#EXT-X-DISCONTINUITY#EXTINF:11.751news-430.ts#EXTINF:2.040news-431.ts#EXT-X-ENDLIST