mp4格式播放器 MP4大文件虚拟HLS分片技术，避免点播服务器的文件碎片

导读：本文主要介绍了通过虚拟分片技术，把MP4文件，映射为HLS协议中的一个个小的TS分片文件，实现了在不实际切分MP4文件的情况下，通过HLS协议播...

本文主要介绍了通过虚拟分片技术，把MP4文件，映射为HLS协议中的一个个小的TS分片文件，实现了在不实际切分MP4文件的情况下，通过HLS协议播放MP4文件，从而避免了对MP4进行点播，尤其是大的MP4文件，需要长时间缓冲MP4头部数据的问题，同时可以解决对MP4文件进行切分，会在服务器制造出大量的文件碎片的不利情况。而且本技术，几乎可以不需要对流媒体服务器（HTTP服务）做修改。

HLS全称Http Live Streaming是当前广泛使用的直播和点播技术，最早是苹果公司实现的，跟MPEG-DASH一样是基于HTTP协议传输，可嵌入HTML5标签中播放，现在已经被移动平台的浏览器广泛支持，在pc上也可以通过js和MSE（Media Source Extensions）来实现。HLS的特点是分片文件小，加载很快，使用TS容器，格式简单，通过HTTP传输，基本不需要考虑防火墙问题，所以很快就被推广开了。

MP4大家就更熟悉了，就是由一个个box组成的媒体文件容器，就不多说了。需要指出的一点是，MP4基本上是可以分为普通MP4和FragmentMP4来，后者主要特征包含许多moof box把mp4文件分割为许多可以单独解码的单元，更适合与流媒体场景下的数据传输，我最早见到它的应用，是在微软早年推出的“SilverLight + Smooth Streaming”技术中（微软已弃坑？）。FMP4的应用也在逐渐发展中，不过比TS有一点不太好的地方是它格式有点复杂了，关于FMP4相关的技术我之后写文章介绍。

对于大家经常见到和使用到的普通MP4来说，作为电影、电视文件的存储容器，是很好的，不过对于流媒体点播来说，最大的缺点就是它的媒体信息和关键帧索引都集中存放在moov box中，而导致越大的文件，moov box越大，对播放器来说，获取不到moov box，根本无从解码，所以就导致MP4文件点播，需要缓冲很久，加载头部数据。当然常见解决方案，就是文件切分，把大的MP4文件，切为小一点的MP4文件，这样每块的MP4的加载就会快很多，这个也是很多视频网站的解决方式，这样的切分也还好，分片数量不算很多。然而到了HLS时代，为了支持HLS协议，就需要把大的MP4文件，都转换为了更小的HLS-TS分片文件，这就出现问题了，服务器太多碎片一样的TS文件，难以管理，也影响性能。怎么解决呢？那就是虚拟HLS分片技术。

一个常见的mp4文件结构如下图所见。其中最重要的即是MoovBox，记录了后续所有音频帧和视频帧的解码信息、时间戳、位置等非常关键的数据，图里称做索引数据，而在视频帧中，关键帧是最重要的节点，播放器会在关键帧位置对整个图像进行刷新，可以认为是图像解码的起点。

虚拟HLS分片，顾名思义，就是不实际切片，只记录实际MP4文件和需要切分的TS分片直接的数据对应关系，然后在播放器实际请求播放的时候，通过对应关系，把相应的音频视频数据，在内存中拼装为TS文件。比如，对上述MP4文件，请求0~2秒的数据，那么就需要通过对应记录，找到0~2秒的数据，组合成MPEG-TS格式，生成HLS分片文件。mp4格式播放器当然，切分的过程需要注意，就是分片起点必须是视频关键帧的节点，否则生成文件就无法正常解码。

根据之前分析的描述分片逻辑，就可以根据moov box中罗列的音频和视频帧索引，把整个mp4文件，根据关键帧为界限，进行虚拟分片的划分，每个分段就对应一个ts文件，并把这种对应关系写入到索引文件（我这里定义为xxx.index文件）。整个方案的如下，图里描述的很清楚了

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