RTSP伺服器執行個體live555源代碼分析

 原文位址：RTSP伺服器執行個體live555源代碼分析 作者：mozheer

1. RTSP連接配接的建立過程

      RTSPServer類用于建構一個RTSP伺服器，該類同時在其内部定義了一個RTSPClientSession類，用于處理單獨的客戶會話。

      首先建立RTSP伺服器(具體實作類是DynamicRTSPServer)，在建立過程中，先建立Socket(ourSocket)在TCP的554端口進行監聽，然後把連接配接處理函數句柄(RTSPServer::incomingConnectionHandler)和socket句柄傳給任務排程器(taskScheduler)。

      任務排程器把socket句柄放入後面select調用中用到的socket句柄集(fReadSet)中，同時将socket句柄和incomingConnectionHandler句柄關聯起來。接着，主程式開始進入任務排程器的主循環（doEventLoop），在主循環中調用系統函數select阻塞，等待網絡連接配接。

      當RTSP用戶端輸入(rtsp://192.168.0.1/1.mpg)連接配接伺服器時，select傳回對應的socket，進而根據前面儲存的對應關系，可找到對應處理函數句柄，這裡就是前面提到的incomingConnectionHandler了。在incomingConnectionHandler中建立了RTSPClientSession，開始對這個用戶端的會話進行處理。

2. DESCRIBE請求消息處理過程

      RTSP伺服器收到用戶端的DESCRIBE請求後，根據請求URL(rtsp://192.168.0.1/1.mpg)，找到對應的流媒體資源，傳回響應消息。live555中的ServerMediaSession類用來處理會話中描述，它包含多個（音頻或視訊）的子會話描述(ServerMediaSubsession)。

      RTSP伺服器收到用戶端的連接配接請求，建立了RTSPClientSession類，處理單獨的客戶會話。在建立RTSPClientSession的過程中，将建立立的socket句柄（clientSocket）和RTSP請求處理函數句柄RTSPClientSession::incomingRequestHandler傳給任務排程器，由任務排程器對兩者進行一對一關聯。

      當用戶端發出RTSP請求後，伺服器主循環中的select調用傳回，根據socket句柄找到對應的incomingRequestHandler，開始消息處理。先進行消息的解析，如果發現請求是DESCRIBE則進入handleCmd_DESCRIBE函數。根據用戶端請求URL的字尾(如1.mpg),調用成員函數DynamicRTSPServer::lookupServerMediaSession查找對應的流媒體資訊ServerMediaSession。如果ServerMediaSession不存在，但是本地存在1.mpg檔案，則建立一個新的ServerMediaSession。在建立ServerMediaSession過程中，根據檔案字尾.mpg，建立媒體MPEG-1or2的解複用器(MPEG1or2FileServerDemux)。再由MPEG1or2FileServerDemux建立一個子會話描述MPEG1or2DemuxedServerMediaSubsession。最後由ServerMediaSession完成組裝響應消息中的SDP資訊（SDP組裝過程見下面的描述），然後将響應消息發給用戶端，完成一次消息互動。

SDP消息組裝過程：

      ServerMediaSession負責産生會話公共描述資訊，子會話描述由MPEG1or2DemuxedServerMediaSubsession産生。 MPEG1or2DemuxedServerMediaSubsession在其父類成員函數OnDemandServerMediaSubsession::sdpLines()中生成會話描述資訊。在sdpLines()實作裡面，建立一個虛構(dummy)的FramedSource(具體實作類為MPEG1or2AudioStreamFramer和MPEG1or2VideoStreamFramer)和RTPSink（具體實作類為MPEG1or2AudioRTPSink和MPEG1or2VideoRTPSink），最後調用setSDPLinesFromRTPSink(...)成員函數生成子會話描述。

Live555庫是一個使用開放标準協定如RTP/RTCP、RTSP、SIP等實作多媒體流式傳輸的開源C庫集。這些函數庫可以在Unix、Windows、QNX等作業系統下編譯使用，基于此建立RTSP/SIP伺服器和用戶端來實作多媒體流的傳輸。下面給出具體實作過程[4]：

（1）用戶端發起RTSP OPTION請求，目的是得到伺服器提供什麼方法。RTSP提供的方法一般包括OPTIONS、DESCRIBE、SETUP、TEARDOWN、PLAY、PAUSE、SCALE、GET_PARAMETER。

（2）伺服器對RTSP OPTION回應，伺服器實作什麼方法就回應哪些方法。在此系統中，我們隻對DESCRIBE、SETUP、TEARDOWN、PLAY、PAUSE方法做了實作。

（3）用戶端發起RTSP DESCRIBE請求，伺服器收到的資訊主要有媒體的名字，解碼類型，視訊分辨率等描述，目的是為了從伺服器那裡得到會話描述資訊（SDP）。

（4）伺服器對RTSP DESCRIBE響應，發送必要的媒體參數，在傳輸H.264檔案時，主要包括SPS/PPS、媒體名、傳輸協定等資訊。

（5）用戶端發起RTSP SETUP請求，目的是請求會話建立并準備傳輸。請求資訊主要包括傳輸協定和用戶端端口号。

（6）伺服器對RTSP SETUP響應，發出相應伺服器端的端口号和會話辨別符。

（7）用戶端發出了RTSP PLAY的請求，目的是請求播放視訊流。

（8）伺服器對RTSP PLAY響應，響應的消息包括會話辨別符，RTP包的序列号，時間戳。此時伺服器對H264視訊流封裝打包進行傳輸。

（9）用戶端發出RTSP TEARDOWN請求，目的是關閉連接配接，終止傳輸。

（10）伺服器關閉連接配接，停止傳輸。

3. SETUP請求消息處理過程

        RTSPClientSession類用于處理單獨的客戶會話。其類成員函數handleCmd_SETUP()處理用戶端的SETUP請求。調用parseTransportHeader()對SETUP請求的傳輸頭解析，調用子會話(這裡具體實作類為OnDemandServerMediaSubsession)的getStreamParameters()函數擷取流媒體發送傳輸參數。将這些參數組裝成響應消息，傳回給用戶端。

        擷取發送傳輸參數的過程：調用子會話(具體實作類MPEG1or2DemuxedServerMediaSubsession)的createNewStreamSource(...)建立MPEG1or2VideoStreamFramer，選擇發送傳輸參數，并調用子會話的createNewRTPSink(...)建立MPEG1or2VideoRTPSink。同時将這些資訊儲存在StreamState類對象中，用于記錄流的狀态。

        用戶端發送兩個SETUP請求，分别用于建立音頻和視訊的RTP接收。

4. PLAY請求消息處理過程

      RTSPClientSession類成員函數handleCmd_PLAY()處理用戶端的播放請求。首先調用子會話的startStream(),内部調用MediaSink::startPlaying(...)，然後是MultiFramedRTPSink::continuePlaying()，接着調用MultiFramedRTPSink::buildAndSendPacket(...)。buildAndSendPacke内部先設定RTP標頭，内部再調用MultiFramedRTPSink::packFrame()填充編碼幀資料。

      packFrame内部通過FramedSource::getNextFrame(), 接着MPEGVideoStreamFramer::doGetNextFrame()，再接着經過MPEGVideoStreamFramer::continueReadProcessing()， FramedSource::afterGetting(...), MultiFramedRTPSink::afterGettingFrame(...), MultiFramedRTPSink::afterGettingFrame1(...)等一系列繁瑣調用，最後到了MultiFramedRTPSink::sendPacketIfNecessary(), 這裡才真正發送RTP資料包。然後是計算下一個資料包發送時間，把MultiFramedRTPSink::sendNext(...)函數句柄傳給任務排程器，作為一個延時事件排程。在主循環中，當MultiFramedRTPSink::sendNext()被排程時，又開始調用MultiFramedRTPSink::buildAndSendPacket(...)開始新的發送資料過程，這樣用戶端可以源源不斷的收到伺服器傳來的RTP包了。

發送RTP資料包的間隔計算方法：

        Update the time at which the next packet should be sent, based on the duration of the frame that we just packed into it