什么是 M3U8？什么是 HLS 协议？

Posted on Wed, 25 Dec 2024 10:33:36 +0800 by LiangMingJian

概述 #

要了解什么是 M3U8，我们需要先了解什么是 HLS（HTTP Live Streaming）协议，因为 M3U8 是 HLS 协议的一个重要产物。

要了解什么是 HLS 协议，我们需要先了解什么是流媒体传输协议，因为 HLS 协议是流媒体传输协议的一种。

流媒体传输协议是什么 #

在介绍流媒体传输协议前，我们先了解什么是流媒体？

传统的 MP3，MP4，WebM 这些音视频文件，它们的大小往往都是固定的，播放的开始和结束时间都明确的。这些文件存放在服务端，可以像其他文件一样，在知道大小的前提下传输到浏览器端，因此我们可以称之为静态媒体（音视频数据都是静态的，固定的）。

现实中，除了 MP3，MP4 这些固定大小的音视频数据外，还包括摄像头直接采集的数据，电脑屏幕采集的数据等这种没办法知道大小的音视频数据。与静态数据相比，这些摄像头，采集卡数据没有固定的开始和结束时间，我们在播放这些数据时，不是在播放一个大小明确的文件，而是在转播一个即时创建的文件，因此我们称这些数据为流媒体（音视频数据都是动态的，不固定的）。

与静态媒体通常使用 HTTP 传输下载不同，流媒体支持更多样的协议。

当前常用的流媒体传输协议主要包括以下几类：

RTSP #

Real Time Streaming Protocol，实时流传输协议。

RTSP 是基于 RTP 实时传输协议（基于此传输音视频数据）和 RTCP 实时传输控制协议（基于此控制音视频数据）的一种流媒体传输协议。

但需要注意的是，RTSP 无法直接在浏览器网页上播放，因此 RTSP 的应用场景更多是在嵌入式硬件设备或者 PC 软件上。

RTMP #

Real Time Messaging Protocol，实时消息协议。

RTMP 是 Adobe 公司开发的一种专用实时音视频传输协议，其基于 TCP 传输协议实现低延迟双向通信。

特别的，RTMP 虽然也无法直接在浏览器网页上播放，但是 RTMP 可以通过 Adobe Flash 插件或者转换为 FLV（Flash Video）视频格式来直接在网页上播放。

FLV 在网页上通过 flv.js 这一开源库实现解码播放，但是注意，FLV 流无法在苹果系的产品上播放。这主要是因为 FLV 依赖于 Flash 解码器，而苹果出于安全着想，自 iOS 13 开始便禁止 Flash，进而导致 FLV 流无法在苹果系统上播放。

显然，RTMP+FLV 不能在苹果系统上播放这一问题并不满足当前实际的应用环境，因此，就需要引入 HLS 流媒体协议，来实现全平台播放。

HLS #

HTTP Live Streaming，基于 HTTP 的流媒体传输协议。

HLS 是由苹果公司研发的协议，它能被 JavaScript 所解码，因此 HLS 支持在 PC、IOS、Safari 及安卓等大多数浏览器上播放，是当前最通用的流媒体传输协议。

注意，与 RTSP，RTMP/FLV 相比，HLS 的延迟会更大，这与其技术原理有密切的关系。

HLS 协议的解析 #

HLS 协议的核心工作原理是通过将一段视频分割成无数个小段，每一个小段生成一个后缀名为 ts 的分片文件，然后通过 HTTP 协议，像静态资源一样传输下载到视频网站上一段一段的播放。

通过这样处理，流媒体能像静态资源一样被 JavaScript 进行解码，无需任何插件。同时，用户观看更为流畅，网站可以根据网络状况自动切换视频的清晰度，下载不同分辨率的 ts 分片视频文件，在网络状况不稳定的情况下，保障视频的流畅播放。

HLS 工作流程可以参照下面的示例图：

上半部分，是采集处理的工作流程

1. 首先，前端设备，如摄像头，采集卡这些硬件设备采集音视频信号并生成音视频数据。
2. 然后，前端设备将生成的音视频数据推送到服务器。
3. 接着，服务器对接收到的音视频数据进行分析，并解码数据到切片器。
4. 最后，切片器会针对音视频数据进行切片操作。
5. 在切片时，首先会创建一个索引文件记录切片文件，然后将数据切割成多个 TS 文件。

下半部分，是浏览器获取流媒体播放的工作流程

1. 首先，浏览器向服务器请求所要播放流媒体的索引文件。
2. 然后，浏览器对所获取的索引文件进行分析。
3. 最后，浏览器依据索引内容，按顺序下载并播放 TS 分片文件。

上面工作流程中的索引文件就是 M3U8。

M3U8 是什么？ #

M3U8 是苹果对 M3U 的升级播放列表格式，数字 8 代表 UTF-8 编码。

M3U，Moving Picture Experts Group Audio Layer 3 Uniform Resource Locator，MP3 URL，是早期 Winamp 播放器为 MP3 音频设计的一种播放列表格式，后来发展成支持视频的通用标准。

‌M3U8 本质是一个文本文件，它记录着视频片段的地址和播放顺序。浏览器或者播放器通过读取它，能自动下载片段进行播放。

一个标准的 M3U8 文件往往包括以下的内容：

#EXTM3U
#EXT-X-VERSION:3
#EXT-X-TARGETDURATION:10
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0
#EXTINF:9.009,segment_0.ts
http://example.com/video/segment_0.ts
#EXTINF:10.000,segment_1.ts
http://example.com/video/segment_1.ts
#EXTINF:8.000,segment_2.ts
http://example.com/video/segment_2.ts
#EXT-X-ENDLIST

其中各字段的含义如下表所示：

特别的，M3U8 还可以通过 #EXT-X-KEY 标签实现 AES-128 加密，对流媒体资源进行保护。