live555 基本框架
从程序的结构来看,live项目包括了四个基本库、程序入口类(在mediaServer中)和一些测试代码(在testProgs中)。四个基本库是UsageEnvironment,BasicUsageEnvironment、groupsock和liveMedia。
UsageEnvironment包括抽象类UsageEnvironment和抽象类TaskScheduler,这两个类用于事件调度,其中包括实现了对事件的异步读取、对事件句柄的设置及对错误信息的输出等;UsageEnvironment代表了整个系统运行的环境,它提供了错误记录和错误报告的功能,无论哪一个类要输出错误,就需要保存UsageEnvironment的指针.而TaskScheduler则提供了任务调度功能.整个程序的运行发动机就是它,它调度任务,执行任务(任务就是一个函数).TaskScheduler由于在全局中只有一个,所以保存在了UsageEnvironment中.而所有的类又都保存了UsageEnvironment的指针,所以谁想把自己的任务加入调度中,那是很容易的.在此还看到一个结论:整个live555(服务端)只有一个线程.
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class UsageEnvironment {
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public:
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void reclaim();
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// task scheduler:
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TaskScheduler& taskScheduler() const {return fScheduler;}
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// result message handling:
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typedef char const* MsgString;
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virtual MsgString getResultMsg() const = 0;
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virtual void setResultMsg(MsgString msg) = 0;
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virtual void setResultMsg(MsgString msg1, MsgString msg2) = 0;
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virtual void setResultMsg(MsgString msg1, MsgString msg2, MsgString msg3) = 0;
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virtual void setResultErrMsg(MsgString msg, int err = 0) = 0;
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// like setResultMsg(), except that an 'errno' message is appended. (If "err == 0", the "getErrno()" code is used instead.)
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virtual void appendToResultMsg(MsgString msg) = 0;
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virtual void reportBackgroundError() = 0;
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// used to report a (previously set) error message within
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// a background event
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virtual void internalError(); // used to 'handle' a 'should not occur'-type error condition within the library.
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// 'errno'
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virtual int getErrno() const = 0;
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// 'console' output:
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virtual UsageEnvironment& operator<<(char const* str) = 0;
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virtual UsageEnvironment& operator<<(int i) = 0;
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virtual UsageEnvironment& operator<<(unsigned u) = 0;
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virtual UsageEnvironment& operator<<(double d) = 0;
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virtual UsageEnvironment& operator<<(void* p) = 0;
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// a pointer to additional, optional, client-specific state
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void* liveMediaPriv;
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void* groupsockPriv;
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protected:
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UsageEnvironment(TaskScheduler& scheduler); // abstract base class
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virtual ~UsageEnvironment(); // we are deleted only by reclaim()
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private:
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TaskScheduler& fScheduler;
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』
该库中还有一个HashTable,这是一个通用的HashTable,在整个项目中都可以使用它,当然该HashTable也是一个抽象类。
BasicUsageEnvironment中的类主要是对UsageEnvironment中对应类的实现。
groupsock,顾名思义,用于数据包的接收和发送,其同时支持多播和单播。groupsock库中包括了GroupEId、Groupsock、GroupsockHelper、NetAddress、NetInterface等类,其中Groupsock类有两个构造函数,一个是“for a source-independent multicast group”,另一个是“for a source-specific multicast group”;而GroupsockHelper类主要用于读写Socket。Groupsock的构造函数有一个参数是struct in_addr const& groupAddr,在构造函数中首先会调用父类构造函数创建socket对象,然后判断这个地址,若是多播地址,则加入多播组。Groupsock的两个成员变量destRecord* fDests和DirectedNetInterfaceSet fMembers都表示目的地址集和,但我始终看不出DirectedNetInterfaceSet fMembers有什么用,且DirectedNetInterfaceSet是一个没有被继承的虚类,看起来fMembers没有什么用。仅fDesk也够用了,在addDestination()和removeDestination()函数中就是操作fDesk,添加或删除目的地址。
Groupsock::changeDestinationParameters()函数
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//改变目的地址的参数
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//newDestAddr是新的目的地址
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//newDestPort是新的目的端口
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//newDestTTL是新的TTL
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void Groupsock::changeDestinationParameters(
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struct in_addr const& newDestAddr,
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Port newDestPort,
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int newDestTTL)
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{
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if (fDests == NULL)
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return;
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//获取第一个目的地址(此处不是很明白:fDest是一个单向链表,每次添加一个目的地址,
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//都会把它插入到最前目,难道这个函数仅改变最后一个添加的目的地址?)
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struct in_addr destAddr = fDests->fGroupEId.groupAddress();
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if (newDestAddr.s_addr != 0) {
-
if (newDestAddr.s_addr != destAddr.s_addr
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&& IsMulticastAddress(newDestAddr.s_addr))
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{
-
//如果目的地址是一个多播地址,则离开老的多播组,加入新的多播组。
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socketLeaveGroup(env(), socketNum(), destAddr.s_addr);
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socketJoinGroup(env(), socketNum(), newDestAddr.s_addr);
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}
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destAddr.s_addr = newDestAddr.s_addr;
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}
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portNumBits destPortNum = fDests->fGroupEId.portNum();
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if (newDestPort.num() != 0) {
-
if (newDestPort.num() != destPortNum &&
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IsMulticastAddress(destAddr.s_addr))
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{
-
//如果端口也不一样,则先更改本身socket的端口
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//(其实是关掉原先的socket的,再以新端口打开一个socket)。
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changePort(newDestPort);
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//然后把新的socket加入到新的多播组。
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// And rejoin the multicast group:
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socketJoinGroup(env(), socketNum(), destAddr.s_addr);
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}
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destPortNum = newDestPort.num();
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fDests->fPort = newDestPort;
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}
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u_int8_t destTTL = ttl();
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if (newDestTTL != ~0)
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destTTL = (u_int8_t) newDestTTL;
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//目标地址的所有信息都在fGroupEId中,所以改变成员fGroupEId。
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fDests->fGroupEId = GroupEId(destAddr, destPortNum, destTTL);
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//(看起来这个函数好像只用于改变多播时的地址参数,
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//以上分析是否合理,肯请高人指点)
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}
liveMedia是很重要的一个库,其不仅包含了实现RTSP Server的类,还包含了针对不同流媒体类型(如TS流、PS流等)编码的类。在该库中,基类是Medium,层次关系非常清晰。在该库中,有几个很重要的类,如RTSPServer、ServerMediaSession、RTPSink、RTPInterface、FramedSource等。
在http://www.live555.com上的相关文档中提到穿透防火墙的问题,方法是开启一个HTTP的tunnel,然后我们可以在liveMedia库中找到一个RTSPOverHTTPServer的类,该类解决了这样的问题。
mediaServer下的live555MediaServer提供了main函数,DynamicRTSPServer继承了RTSPServer并重写了虚函数lookupServerMediaSession。
鉴于UsageEnvironment库、BasicUsageEnvironment库和groupsock库中的类较少,就暂且不作分析了。这里主要针对liveMedia库中的主要类结构进行分析。通过查看类关系图,可以从整体把握,但是苦于类太多,用类关系图看起来也不方便,于是就自己重新整理了一下,下面是 liveMedia库的主要类结构。(注:其他单类及结构体等不在此列出)
l Medium
n RTSPServer
n RTSPOverHTTPServer
n MediaSession
n ServerMediaSession
n ServerMediaSubsession
u OnDemandServerMediaSubsession
l FileServerMediaSubsession
n ADTSAudioFileServerMediaSubsession
n AMRAudioFileServerMediaSubsession
n H263plusVideoFileServerMediaSubsession
n MP3AudioFileServerMediaSubsession
n MPEG1or2VideoFileServerMediaSubsession
n MPEG2TransportFileServerMediaSubsession
n MPEG4VideoFileServerMediaSubsession
n WAVAudioFileServerMediaSubsession
l MPEG1or2DemuxedServerMediaSubsession
u PassiveServerMediaSubsession
n MediaSource
u FramedSource
l FramedFileSource
n ByteStreamFileSource
n ADTSAudioFileSource
n MP3FileSource
u MP3HTTPSource
l BasicUDPSource
l RTPSource
n MultiFramedRTPSource
u RawQCELPRTPSource
u AC3AudioRTPSource
u MPEG4GenericRTPSource
u RawAMRRTPSource
u H261VideoRTPSource
u H263plusVideoRTPSource
u H264VideoRTPSource
u JPEGVideoRTPSource
u MP3ADURTPSource
u MPEG1or2AudioRTPSource
u MPEG1or2VideoRTPSource
u MPEG4ESVideoRTPSource
u MPEG4GenericRTPSource
u MPEG4LATMAudioRTPSource
u DVVideoRTPSource
u QuickTimeGenericRTPSource
u SimpleRTPSource
l AMRAudioSource
n AMRDeinterleaver
n AMRAudioFileSource
l ByteStreamMultiFileSource
l DeviceSource
l JPEGVideoSource
l MPEG1or2DemuxedElementaryStream
l MPEG2TransportStreamMultiplexor
n MPEG2TransportStreamFromESSource
n MPEG2TransportStreamFromPESSource
l AudioInputDevice
n WAVAudioFileSource
l FramedFilter
n H264FUAFragmenter
n QCELPDeinterleaver
n AC3AudioStreamFramer
n ADUFromMP3Source
n uLawFromPCMAudioSource
n H264VideoStreamFramer
n MP3FromADUSource
u MP3Transcoder
n PCMFromuLawAudioSource
n MPEG2IFrameIndexFromTransportStream
n NetworkFromHostOrder16
n HostFromNetworkOrder16
n MP3ADUinterleaverBase
u MP3ADUinterleaver
u MP3ADUdeinterleaver
n MPEG2TransportStreamFramer
n EndianSwap16
n H263plusVideoStreamFramer
n MPEGVideoStreamFramer
u MPEG1or2VideoStreamFramer
l MPEG1or2VideoStreamDiscreteFramer
u MPEG4VideoStreamFramer
l MPEG4VideoStreamDiscreteFramer
n MPEG1or2AudioStreamFramer
n DVVideoStreamFramer
n MP3ADUTranscoder
n MPEG2TransportStreamTrickModeFilter
n MediaSink
u DummySink
u BasicUDPSink
u RTPSink
l MultiFramedRTPSink
n MPEG4GenericRTPSink
n VideoRTPSink
u H264VideoRTPSink
u MPEG1or2VideoRTPSink
u H263plusVideoRTPSink
u JPEGVideoRTPSink
u DVVideoRTPSink
u MPEG4ESVideoRTPSink
n AudioRTPSink
u AC3AudioRTPSink
u MPEG4LATMAudioRTPSink
u GSMAudioRTPSink
u MPEG1or2AudioRTPSink
u AMRAudioRTPSink
u MP3ADURTPSink
n SimpleRTPSink
u HTTPSink
l MPEG1or2VideoHTTPSink
u FileSink
l AMRAudioFileSink
l H264VideoFileSink
n RTCPInstance
n RTSPClient
n SIPClient
n DarwinInjector
n QuickTimeFileSink
n MPEG1or2Demux
n MPEG2TransportStreamIndexFile
n MPEG1or2FileServerDemux
n AVIFileSink
l BufferedPacketFactory
n QCELPBufferedPacketFactory
n AMRBufferedPacketFactory
n MPEG4GenericBufferedPacketFactory
n ADUBufferedPacketFactory
n QTGenericBufferedPacketFactory
n LATMBufferedPacketFactory
n H264BufferedPacketFactory
n JPEGBufferedPacketFactory
l BufferedPacket
n QCELPBufferedPacket
n AMRBufferedPacket
n MPEG4GenericBufferedPacket
n ADUBufferedPacket
n QTGenericBufferedPacket
n LATMBufferedPacket
n H264BufferedPacket
n JPEGBufferedPacket
l StreamParser
n AC3AudioStreamParser
n MPEGVideoStreamParser
u MPEG1or2VideoStreamParser
u MPEG4VideoStreamParser
n MPEG1or2AudioStreamParser
n H263plusVideoStreamParser
n MPEGProgramStreamParser
从上面这个主要的类结构可以看出,liveMedia库中的基类为Medium,其下又有几个非常重要的部分,一个是×××Subsession,除Medium父类外,所有的×××Subsession类都继承于ServerMediaSubsession;一个是×××Source,MediaSource的frameSource下主要包含FramedFileSource、RTPSource、FramedFilter等几个主要的部分;一个是MediaSink,以继承于RTPSink的类居多。
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class H264VideoFileServerMediaSubsession: public FileServerMediaSubsession {
-
public:
-
static H264VideoFileServerMediaSubsession*
-
createNew(UsageEnvironment& env, char const* fileName, Boolean reuseFirstSource);
-
-
// Used to implement "getAuxSDPLine()":
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void checkForAuxSDPLine1();
-
void afterPlayingDummy1();
-
-
protected:
-
H264VideoFileServerMediaSubsession(UsageEnvironment& env,
-
char const* fileName, Boolean reuseFirstSource);
-
// called only by createNew();
-
virtual ~H264VideoFileServerMediaSubsession();
-
-
void setDoneFlag() { fDoneFlag = ~0; }
-
-
protected: // redefined virtual functions
-
virtual char const* getAuxSDPLine(RTPSink* rtpSink,
-
FramedSource* inputSource);
-
virtual FramedSource* createNewStreamSource(unsigned clientSessionId,
-
unsigned& estBitrate);
-
virtual RTPSink* createNewRTPSink(Groupsock* rtpGroupsock,
-
unsigned char rtpPayloadTypeIfDynamic,
-
FramedSource* inputSource);
-
-
private:
-
char* fAuxSDPLine;
-
char fDoneFlag; // used when setting up "fAuxSDPLine"
-
RTPSink* fDummyRTPSink; // ditto
-
};
-
-
此外,还包含了用于处理packet的BufferedPacketFactory和BufferedPacket及其相关子类,用于处理流分析的StreamParser及其子类。
基本上,整个liveMedia库的主要类结构就是这样。不过,类太多了,分析起来还是有较大的困难。于是乎,采取去掉枝叶保留主干的做法,将整个服务器精简成支持一种格式的服务器,如MP3流服务器。经过分离,一个基于MP3的测试服务器的主要类结构如下所示。(注:其他单类及结构体等不在此列出)
l Medium
n RTSPServer
n MediaSession
n ServerMediaSession
n ServerMediaSubsession
u OnDemandServerMediaSubsession
l FileServerMediaSubsession
n MP3AudioFileServerMediaSubsession
n MediaSource
u FramedSource
l FramedFileSource
n MP3FileSource
u MP3HTTPSource
l BasicUDPSource
l RTPSource
n MultiFramedRTPSource
u MP3ADURTPSource
u MPEG1or2AudioRTPSource
u SimpleRTPSource
l FramedFilter
n ADUFromMP3Source
n MP3FromADUSource
u MP3Transcoder
n MP3ADUinterleaverBase
u MP3ADUinterleaver
u MP3ADUdeinterleaver
n MP3ADUTranscoder
n MediaSink
u BasicUDPSink
u RTPSink
l MultiFramedRTPSink
n AudioRTPSink
u MPEG1or2AudioRTPSink
u MP3ADURTPSink
n RTCPInstance
l BufferedPacketFactory
n ADUBufferedPacketFactory
l BufferedPacket
n ADUBufferedPacket
根据上面这种相对简单的类结构,分析起来就方便多了。于是,开始进入具体的分析细节了,这是一个相对漫长的过程,再加上本人的C++水平有限,这又将是一个相对艰苦的过程,一切慢慢来吧……
末了,讲讲启动服务器的过程:
LIVE555是一个纯粹的RTSP服务器,其服务器主类为liveMedia库下的RTSPServer;mediaServer下的live555MediaServer为主程序的入口类,DynamicRTSPServer是RTSPServer的实现类。
从live555MediaServer类的入口函数main中可以非常清晰地分析出服务器的启动过程。
首先是createNew一个TaskSchedulers对象和一个UsageEnvironment对象,这是初始工作。
之后是一段访问控制的代码。然后开始进入创建RTSP服务器的代码段,服务器指定了一个默认端口554和一个可供替代的端口8554。
接下来,createNew一个DynamicRTSPServer,这里建立了Socket(ourSocket)在TCP的554端口(默认端口)进行监听,然后把连接处理函数句柄和socket句柄传给任务调度器(即taskScheduler),既是RTSPServer类中的这句代码:env.taskScheduler().turnOnBackgroundReadHandling(fServerSocket, (TaskScheduler::BackgroundHandlerProc*)&incomingConnectionHandler,this)。紧接着就是对socket句柄和incomingConnectionHandler句柄的处理,主要是进行关联等。
最后,进入主循环(即env->taskScheduler().doEventLoop();),等待客户端连接。服务器启动完毕。
文章的最后,需要说明的是,在编译运行的过程中,我是使用VLC播放器来进行测试的,同时通过使用Ethereal的网络分析工具抓包分析其建立到传输的过程,虽然在live555源代码中关于RTSP建立及收发数据包的过程已经用代码写得非常清楚(这个好好分析一下源码就可以了),但我想,学习使用一下一些网络分析工具对自身也是颇为有益的。