目前，各大主流厂商都推出了自己的边缘 Serverless 服务，如 CloudFlare Workers、 Vercel EdgeRuntime 等；腾讯云 EdgeOne 边缘函数提供了部署在边缘节点的 Serverless 代码执行环境，只需编写业务函数代码并设置触发规则，即可在靠近用户的边缘节点上弹性、安全地运行代码。
一、前言
HTTP Live Streaming（HLS）是一种基于HTTP 的流媒体传输协议，广泛应用于直播和点播视频内容的传输。M3U8 文件是 HLS 技术中的一部分，包含对多个媒体文件的引用（通常是 TS 文件）。
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自适应流：HLS 支持自适应比特率流，可以根据观众的网络条件和设备性能自动调整视频质量。
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广泛的设备和平台支持：HLS 由 Apple 开发，因此所有 Apple 设备都有原生支持。此外，许多其他平台和设备也支持HLS。这使得 HLS 成为跨平台流媒体传输的理想选择。
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加密和 DRM 支持：HLS 支持内容加密，以及与各种数字版权管理（DRM）方案的集成。
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实时和点播流：HLS 既可以用于实时流（如直播），也可以用于点播内容。这使得它在各种流媒体场景中都非常有用。
HLS 在流媒体领域得到了广泛的应用，无论是大型的流媒体服务，还是小型的独立开发者，都在使用这项技术。
二、边缘改写 M3U8 文件
在实际使用过程中，开发者可能需要对 M3U8 文件进行改写和处理，以下是一些常见的场景：
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自定义播放列表：开发者可能需要根据用户的网络状况、设备性能或地理位置，选择不同的媒体流。
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内容安全和访问控制：为了保护版权内容，开发者可能需要对 M3U8 文件进行处理，以实现加密、添加访问令牌等功能。
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广告插入：在流媒体内容中插入广告是一种常见的商业模式。开发者可以通过修改 M3U8 文件，在视频播放的特定时间点插入广告片段。
对 M3U8 文件进行改写和处理可以帮助开发者实现更丰富、更灵活的流媒体应用场景。
得益于 EdgeOne 边缘函数的可编程能力，开发者可以在边缘节点是处理 M3U8 媒体文件，动态的修改和注入内容。
三、应用场景
下面我们以三个场景为例，了解如何使用边缘函数实现 动态改写 M3U8 文件。
1. 代码示例旨在展示边缘函数的能力，仅列举常见方案的基本实现；
2. 文章中涉及的代码可 私信获取查看；
3.1 添加 URL 鉴权
改写 M3U8 文件内容，为每个 TS 文件请求添加 URL 鉴权参数，主要用于保护视频内容的安全。以下是一些可能的场景：
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付费内容：例如，一些视频网站可能会提供付费的电影、电视剧或直播服务。这些网站可以通过URL鉴权来确保只有付费用户才能访问内容；
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会员内容：一些网站可能会为会员提供独家内容。这些网站可以使用 URL 鉴权来限制只有会员才能访问这些内容；
我们可以在边缘函数中实现动态添加 URL 鉴权参数，以达到保护内容的目的。
假定原始 M3U8 文件为：
#EXTM3U
#EXT-X-VERSION:3
#EXT-X-TARGETDURATION:10
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0
#EXTINF:10.000000,
8k60_-bulgaria_8k_hdr_60p_fuhd692899210.ts
#EXTINF:10.000000,
8k60_-bulgaria_8k_hdr_60p_fuhd692899211.ts
#EXTINF:10.000000,
8k60_-bulgaria_8k_hdr_60p_fuhd692899212.ts
...
#EXTINF:9.360422,
8k60_-bulgaria_8k_hdr_60p_fuhd6928992133.ts
#EXT-X-ENDLIST客户端获取 M3U8 文件的 HTTP 请求携带 Type A 参数 auth_key，形如：http://localhost:8080/xxx.m3u8?auth_key=1698752518-0-00001-ff87dbc0598...
此次请求触发边缘函数，根据 M3U8 HTTP 请求的 auth_key 参数，获取到 timestamp、rand、uid 等关键信息，根据这些参数计算出每个 TS 请求的 Type A 鉴权参数 auth_key，并修改 M3U8 文件中，每个 TS 请求的 URL：
...
async function rewriteLine({ line, querySign }) {
if (/^\s*$/.test(line)) {
return line;
}
if (line.charAt(0) === "#") {
if (line.startsWith("#EXT-X-MAP")) {
const key = await createSign(querySign, line);
line = line.replace(/URI="([^"]+)"/, (matched, p1) => {
return p1 ? matched.replace(p1, `${p1}?key=${key}`) : matched;
});
}
return line;
}
const key = await createSign(querySign, line);
return `${line}?${AUTH_KEY_NAME}=${key}`;
}
async function createSign(querySign, line) {
const { basePath, ts, rand, uid } = querySign;
const pathname = `${basePath}/${line}`;
const md5hash = await md5([pathname, ts, rand, uid, SECRET_KEY].join("-"));
const key = [ts, rand, uid, md5hash].join("-");
return key;
}
... 经过上面的处理，原 M3U8 文件中的 TS 请求都被改写：
客户端播放器解析 M3U8 文件，发起 TS 请求，携带 Type A 鉴权参数 auth_key，形如：http://localhost:8080/xxx.ts?auth_key=1698752518-0-00001-88cbab261a...
获取 TS 资源的 HTTP 请求仍然会触发边缘函数执行，此时函数会进行 auth_key 的校验：
...
async function checkTypeA(urlInfo) {
const sign = urlInfo.searchParams.get(AUTH_KEY_NAME) || "";
const elements = sign.split("-");
if (elements.length !== 4) {
return {
flag: false,
message: "Invalid Sign Format",
};
}
const [ts, rand, uid, md5hash] = elements;
if (!ts || !rand || !uid || !md5hash) {
return {
flag: false,
message: "Invalid Sign Format",
};
}
if (!isNumber(ts)) {
return {
flag: false,
message: "Sign Expired",
};
}
const now = Math.floor(Date.now() / 1000);
if (now > Number(ts)) {
return {
flag: false,
message: "Sign Expired",
};
}
const hash = await md5(
[urlInfo.pathname, ts, rand, uid, SECRET_KEY].join("-")
);
if (hash !== md5hash) {
return {
flag: false,
message: "Verify Sign Failed",
};
}
return {
flag: true,
message: "success",
};
}
...如果 TS URL 携带的 auth_key 校验通过，会正常返回资源，客户端可以正常播放视频，如图所示：
如果 TS URL 携带的 auth_key 不合法，或者未携带参数，边缘函数将会返回 403，视频不会正常播放：
注意：
添加 URL 鉴权参数仅是一种访问控制的方式，在 《 EdgeOne 边缘函数 - 如何实现“防盗”与访问控制》 中介绍的访问控制方案，均可与 M3U8 文件改写结合使用。
3.2 插入广告
在 M3U8 文件中通过添加 TS 文件的方式插入广告，是一种常见的在线视频广告投放方式。这种方式可以在视频流中无缝插入广告。主要应用场景有：
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在线视频平台：例如 YouTube、Netflix 等，可以在视频的开始、中间或结束时插入广告；
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直播平台：例如 Twitch、斗鱼等，可以在直播的特定时刻插入广告；
这种方式相比其他广告插入方式有以下优势：
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灵活性：可以根据需要在任何时刻插入广告，例如在视频的开始、中间或结束；
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兼容性：这种方式不依赖于特定的播放器，只要设备支持 HLS，就可以播放广告；
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个性化：可以根据用户的行为、兴趣或地理位置等因素，投放定制的广告；
我们可以利用这种思路，在边缘节点上动态修改 M3U8 文件中的 TS 文件列表。
假定原始 M3U8 文件为：
#EXTM3U
#EXT-X-VERSION:3
#EXT-X-TARGETDURATION:10
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0
#EXTINF:10.000000,
8k60_-bulgaria_8k_hdr_60p_fuhd692899210.ts
#EXTINF:10.000000,
8k60_-bulgaria_8k_hdr_60p_fuhd692899211.ts
#EXTINF:10.000000,
8k60_-bulgaria_8k_hdr_60p_fuhd692899212.ts
...
#EXTINF:9.360422,
8k60_-bulgaria_8k_hdr_60p_fuhd6928992133.ts
#EXT-X-ENDLIST通过边缘函数，将预先准备好的广告 TS 片段注入：
const AD_TS = `#EXTINF:10.000000,
http://m3u8-1251557890.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/apple_watch_apple_watch_hermes184006680.ts
#EXTINF:10.000000,
http://m3u8-1251557890.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/apple_watch_apple_watch_hermes184006681.ts
#EXTINF:10.000000,
http://m3u8-1251557890.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/apple_watch_apple_watch_hermes184006682.ts
#EXT-X-DISCONTINUITY`;
...
async function handleM3U8(request) {
...
const response = await fetchOrigin(request);
if (response.status !== 200) {
return response;
}
const originalM3U8 = await response.text();
const modifiedM3U8 = originalM3U8.replace(
"#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0",
`#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0\n${AD_TS}`
);
return new Response(modifiedM3U8, response);
}
...经过上面的处理，原 M3U8 文件中插入了广告 TS 片段：
当客户端播放器拿到改写的 M3U8 文件后，将会首先播放广告：
广告播放完毕，无缝切换，播放视频内容：
注意：
广告内容在一段时间内相对固定，因此无需每次重复进行 M3U8 改写，可以使用 Cache 进行合理缓存；
3.3 地域定制
根据地理位置投放广告可以更有效地达到广告目标，提高广告效果，提供个性化体验。在场景 2 的基础上，我们可以进一步修改代码，借助边缘函数 Request API 的 request.eo.geo 参数，获取客户端的地理位置，注入不同的广告内容，实现精细化广告投放。
const AD_TS_1 = `...AD_TS_1...`;
const AD_TS_2 = `...AD_TS_2...`;
const ADS = {
CN: AD_TS_1,
US: AD_TS_2,
};
...
async function handleM3U8(request) {
...
const response = await fetchOrigin(request);
if (response.status !== 200) {
return response;
}
const originalM3U8 = await response.text();
const alpha2code = request.eo.geo.countryCodeAlpha2;
const AD_TS = ADS?.[alpha2code];
const modifiedM3u8 = originalM3U8;
if (AD_TS) {
modifiedM3U8 = originalM3U8.replace(
"#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0",
`#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0\n${AD_TS}`
);
}
return new Response(modifiedM3U8, response);
}
...注意：
与基于request.eo.geo定制广告 TS 片段同理，开发者可以定制视频的其他局部 TS，受限于文章篇幅，本文不做展示。
四、总结
使用 EdgeOne 边缘函数在边缘节点改写 M3U8 文件，在保证 CDN 加速效果的同时，可以实现便捷、灵活的流媒体处理，根据用户的实际情况动态调整媒体流，从而优化业务流程，降低维护成本。
参考 API 列表
- Runtime API - Fetch
- Runtime API - Request
- Runtime API - Web Crypto
欢迎各位童鞋来体验和使用 EdgeOne 边缘函数，挖掘更多玩法：
- EdgeOne 控制台
- 边缘函数官网文档
- 边缘函数脚手架 TEF CLI
