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LIVE555研究之五：RTPServer（二）
LIVE555研究之五：RTPServer（二）
接上文，main函数的几行代码创建了RTSPServer类的子类DynamicRTSPServer对象。RTPServer类是服务器类的基类，DynamicRTSPServer代表具体的服务器子类。我们今天介绍的服务器程序就是基于该类实现的。
在创建DynamicRTSPServer时传入了值为554的端口号。这是因为RTSP默认端口号为554,与http默认使用80端口是一样的。
DynamicRTSPServer
继承关系：
Medium是很多类的基类。内部定义了指向环境类的引用和一个char类型媒体名称。并定义了按照媒体名称，查找对应媒体的成员函数lookupByName。由于MediaSink、MediaSouce、MediaSession、RTSPClient、RTPServer均继承自该类，因此在Medium中定义了很多判断该类是哪个媒体类型的函数：
virtual Boolean isSource() const; virtual Boolean isSink() const; virtual Boolean isRTCPInstance() const; virtual Boolean isRTSPClient() const; virtual Boolean isRTSPServer() const; virtual Boolean isMediaSession() const; virtual Boolean isServerMediaSession() const; virtual Boolean isDarwinInjector() const;
Medium中的实现均是返回false。在对应的子类中均会重定义对应函数，并返回true。
TaskToken fNextTask用来保存延迟任务的ID。保存的任务ID用于被重新调度，或者在该媒体对象被销毁时从延迟队列中取消调度。
RTPServer类是服务器类的基类，代表了服务器对象。在整个服务器运行期间，该对象一直存在。
定义了以下成员变量：
HashTable* fServerMediaSessions; HashTable* fClientConnections; HashTable* fClientConnectionsForHTTPTunneling; HashTable* fClientSessions; HashTable* fPendingRegisterRequests;
从其成员变量可以看到RTPServer中维护了ServerMediaSession对象、ClientConnection、ClientSession对象的HashTable。
ServerMediaSessionSession对应服务器端一个媒体文件，当客户端请求多个媒体文件时，RTPServer内会维护对应的多个ServerMediaSession对象。ServerMediaSession对象通过媒体文件名进行标识，如客户端请求a.264文件，则服务器就会在保存ServerMediaSession的HashTable中搜索对应文件名为a.264的ServerMediaSession。如未找到，则说明还未为该媒体文件创建对应的ServerMediaSession。并创建一个新的ServerMediaSession与媒体文件名关联后添加到HashTable。
lookupServerMediaSession用于在map中搜索对应媒体文件名对应的ServerMediaSession。
void addServerMediaSession(ServerMediaSession* serverMediaSession); virtual ServerMediaSession* lookupServerMediaSession(char const* streamName); void removeServerMediaSession(ServerMediaSession* serverMediaSession); void removeServerMediaSession(char const* streamName);
以上三个成员函数分别用来添加、查询和删除对应ServerMediaSession项。
removeServerMediaSession被调用后，在RTPServer中维护的fServerMediaSession的HashTable中，该ServerMediaSession会被删除。但是对应的ServerMediaSession对象并不一定会被释放。因为此时其他客户端还有可能在使用该媒体文件。只有当其他客户端都释放了对该媒体文件的引用后，该对象才会被释放。
closeAllClientSessionsForServerMediaSession用于删除所有客户端对某一个媒体文件的引用。
deleteServerMediaSession在从fServerMediaSession中删除对应项目时同时也会删除所有客户端的引用，此后该对象的引用计数为0可以被安全释放。
在removeServerMediaSession时会检查引用计数，只有当引用计数为0时该对象才会被释放。
if (serverMediaSession->referenceCount() == 0) //只有当引入计数为0时才会被释放{ Medium::close(serverMediaSession);} else { serverMediaSession->deleteWhenUnreferenced() = True;}ClientConnection对象
ClientConnection对象定义在RTPServer内部，为其内部类。主要用于和客户端的通信。当有新的客户端连接到服务器时，会新建ClientConnection对象。其内部定义了发送、接收socket以及发送和接收缓冲区，并对客户端的命令进行处理和回应。
void handleRequestBytes(int newBytesRead);
用于处理客户端命令，在对RTSP命令进行分析后，提取出各种信息，然后进行分流处理。
对于OPTIONS、DESCRIBE、命令不支持、命令有误等其他错误命令的响应会直接在ClientConnection中进行处理。 而对于SETUP、PLAY、PAUSE、TERARDOWN等命令会传递到ClientSession中进行处理。
以下为分流代码：
else if (strcmp(cmdName, "TEARDOWN") == 0 || strcmp(cmdName, "PLAY") == 0 || strcmp(cmdName, "PAUSE") == 0 || strcmp(cmdName, "GET_PARAMETER") == 0 || strcmp(cmdName, "SET_PARAMETER") == 0) { if (clientSession != NULL) { clientSession->handleCmd_withinSession(this, cmdName, urlPreSuffix, urlSuffix, (char const*)fRequestBuffer); } else { handleCmd_sessionNotFound(); }ClientSession对象会在客户端请求SETUP命令时在ClientConnection中创建，并分配一个ClientSessionID。对于SETUP之前和对一些出错处理命令会在ClientConnection中进行响应。
ClientConnection维护了RTPServer的指针，可以在新建ClientSession对象后将其加入到RTPServer维护的fClientSessions中。
ClientSession中定义的成员：
RTSPServer& fOurServer; u_int32_t fOurSessionId;ServerMediaSession* fOurServerMediaSession;
ClientSession也维护了对RTPServer的引用。同时也保存了指向ServerMediaSession的指针。在对SETUP的响应中，有这样一句话：
if (fOurServerMediaSession == NULL) { // We‘re accessing the "ServerMediaSession" for the first time. fOurServerMediaSession = sms; fOurServerMediaSession->incrementReferenceCount(); } else if (sms != fOurServerMediaSession) { // The client asked for a stream that‘s different from the one originally requested for this stream id. Bad request: ourClientConnection->handleCmd_bad(); break;}由此我们知道按照目前的实现，每个clientSession只能对应一个ServerMediaSession。即每个客户端只能请求一个媒体文件，不能同时请求两个媒体文件。如果需要同时支持多个媒体文件，就需要在ClientSession中维护一个ServerMediaSession集合。
ClientSession的noteLiveness用于客户端保活。其内部实现如下：
void RTSPServer::RTSPClientSession::noteLiveness()
{ if (fOurServer.fReclamationTestSeconds > 0) { envir().taskScheduler() .rescheduleDelayedTask(fLivenessCheckTask, fOurServer.fReclamationTestSeconds*1000000, (TaskFunc*)livenessTimeoutTask, this); }}上述代码向调度器请求重新调度一个延迟任务，在fReclamationTestSeconds后会调用livenessTimeoutTask。其实现很简单仅仅删除自身。
void RTSPServer::RTSPClientSession ::livenessTimeoutTask(RTSPClientSession* clientSession) { delete clientSession;}当服务器收到对应客户端的RR包时会调用noteLiveness，重新计时。
fReclamationTestSeconds在RTPServer构造时传入，默认为65s。表示如65s内未收到客户端RTCP包即认为客户端已断开。
如果在fReclamationTestSeconds的时间内再次调用noteLiveness，则该延迟任务会被设置成新的时间，原来的调度不再起作用。
struct streamState { ServerMediaSubsession* subsession; void* streamToken; } * fStreamStates;fStreamStates指向一个动态分配的数组。fNumStreamStates表示该数组包含的元素个数。
ServerMediaSession代表一个track（媒体流）。streamToken是void*类型的指针，但它指向StreamState类的对象。StreamState对象代表一个真正流动起来的数据流。这个流从XXXXFileSouce流向RTPSink。
可以看到一个ServerMediaSubSession对应一个StreamState。但ServerMediaSubSession对应一个静态的流，可以被多个客户端重用。如：多个客户端可能会请求同一个媒体文件中的track。StreamState代表一个动态的流。
ServerMediaSession
ServerMediaSession代表服务器端一个媒体文件。
其成员如下：
ServerMediaSubsession* fSubsessionsHead; ServerMediaSubsession* fSubsessionsTail; unsigned fSubsessionCounter; char* fStreamName; char* fInfoSDPString; char* fDescriptionSDPString; char* fMiscSDPLines; struct timeval fCreationTime; unsigned fReferenceCount; Boolean fDeleteWhenUnreferenced;
可以看到其主要成员为fSubsessionsHead、fSubsessionsTail。代表该媒体文件中的多个媒体流track。fStreamName为该媒体文件名。fDescritionSDPString代表SDP字符串。用于在客户端发送DESCRIBE命令时返回给客户端。
fReferenceCount为引用计数。当将fDeleteWhenUnreferenced设置为true，且引用计数为0时，ServerMediaSession会被释放。该值在构造函数中默认赋值为false。即所有ServerMediaSession即使不存在被客户端引用时，也不会被释放。对于长时间运行的服务器程序将会出现内存消耗耗尽的情况。解决方案就是在构造时将fDeleteWhenUnreferenced的默认值赋值为true。
其他成员函数是用来操纵MediaSubSession。
MediaSubSession
如果一个媒体文件中既包含音频流又包含视频流，我们称这个媒体文件中包含两个track。每个track对应一个ServerMediaSubsession。
ServerMediaSession* fParentSession; netAddressBits fServerAddressForSDP; portNumBits fPortNumForSDP;private: ServerMediaSubsession* fNext; unsigned fTrackNumber; // within an enclosing ServerMediaSession char const* fTrackId;
fParentSession指向该MediaSubSession所属的ServerMediaSession。
fNext指向下一个同属于一个ServerMediaSession的ServerMediaSubsession。如果只包含一个媒体流，则fNext指针为NULL。
fTrackNumber为track号。在客户端发送DESCRIBE命令时，服务器端会为每个媒体流分配一个TrackID。
fTrackId 为字符串指针，该字符串由”track”和fTrackNumber拼接而成。如track1、track2。
ServerMediaSubsession中仅仅定义了空的接口，具体实现均放在其子类。
OnDemandServerMediaSubsession
HashTable* fDestinationsHashTable; 存储sessionID和Destinations的映射。
Destinations为目的地址。每个ClientSession在HashTable中都有与自己对应的项。
Destinations可以维护一对RTP和RTCP的端口和地址信息。
StreamState
前面说过StreamState代表一个真正流动的流，现在让我们看下StreamState的究竟实现了什么功能。
OnDemandServerMediaSubsession& fMaster; Boolean fAreCurrentlyPlaying; unsigned fReferenceCount; Port fServerRTPPort, fServerRTCPPort; RTPSink* fRTPSink; BasicUDPSink* fUDPSink; float fStreamDuration; unsigned fTotalBW; RTCPInstance* fRTCPInstance; FramedSource* fMediaSource; float fStartNPT; Groupsock* fRTPgs; Groupsock* fRTCPgs;
fMaster为对OnDemandServerMediaSubsession或其子类的引用。
fReferenceCount为引用计数。
fServerRTPPort为RTP端口
fServerRTCPPort为RTCP端口
fRTPSink抽象Sink类。
fMediaSource为Souce基类。
可以看到StreamState既维护了Sink，又维护了Souce。其实在StreamState
GroupSock主要用于处理组播，但也可以处理单播。
Groupsock* fRTPgs和 Groupsock* fRTCPgs为RTP和RTCP的地址，用于向RTP和RTCP端口发送数据。
RTCPInstance
RTCPInsance是对RTCP通信的封装。RTCP的功能是统计包的收发，为流量统计提供依据。由于其封装的比较完整，因此RTCPInstance与其他类间的关系不是那么紧密。
RTCPInstance靠RTPInterface提供支持，所以它既支持RTP over UDP，又支持RTP over TCP。
void setByeHandler(TaskFunc* handlerTask, void* clientData, Boolean handleActiveParticipantsOnly = True); void setSRHandler(TaskFunc* handlerTask, void* clientData); void setRRHandler(TaskFunc* handlerTask, void* clientData); void setSpecificRRHandler(netAddressBits fromAddress, Port fromPort, TaskFunc* handlerTask, void* clientData);
以上四个成员函数均是用来设置回调函数。在满足一定条件时该回调被调用。
setByeHandler用于设置在客户端结束与服务器的RTCP通信时的回调。
setSRHandler用于设置在收到客户端的SR包时的回调。在收到SR包时该回调被调用。
setRRHandler用于设置在收到客户端的RR包时的回调。在收到RR包时该回调被调用。
setSpecificRRHandler该成员函数与SetRRHandler的区别在于，它可以设置针对某一客户端的RR包的回调。RTPClientSession就是调用此回调，为指定客户端注册noteClientLiveness。用于检测客户端保活。如在一定时间内收不到RR包时即认为客户端已经断开了连接。此时将会删除对应的clientSession对象。这里提供了一种监视客户端运行状态的好方法。
每个MediaSubSession对应一个StreamState对象。它们被保存在在ServerMediaClient中被StreamState数组中。在收到客户端的PLAYM命令后，ServerMediaClient的响应函数内会为每个StreamState调用play：
// Now, start streaming: for (i = 0; i < fNumStreamStates; ++i) { if (subsession == NULL /* means: aggregated operation */ || subsession == fStreamStates[i].subsession) { unsigned short rtpSeqNum = 0; unsigned rtpTimestamp = 0; if (fStreamStates[i].subsession == NULL) continue; fStreamStates[i].subsession->startStream(fOurSessionId, fStreamStates[i].streamToken, (TaskFunc*)noteClientLiveness, this, rtpSeqNum, rtpTimestamp, //略去部分代码 } }RTSPClientSession的handleCmd_SETUP中会根据ServerMediaSubSession的个数创建streamStates数组。
if (fStreamStates == NULL) { // 计算ServerMediaSubSession个数 ServerMediaSubsessionIterator iter(*fOurServerMediaSession); for (fNumStreamStates = 0; iter.next() != NULL; ++fNumStreamStates) {} fStreamStates = new struct streamState[fNumStreamStates]; iter.reset(); ServerMediaSubsession* subsession; //将ServerMediaSubSession与streamStates通过fStreamStates数组进行关联 for (unsigned i = 0; i < fNumStreamStates; ++i) { subsession = iter.next(); fStreamStates[i].subsession = subsession; fStreamStates[i].streamToken = NULL; }}
上述代码中与ServerMediaSubSession 关联的streamToken被赋值为NULL。并会在后面的getStreamParameters中被赋值，最后一个参数为指针的引用，用于在getStreamParameters中修改该指针。
subsession->getStreamParameters(fOurSessionId, ourClientConnection->fClientAddr.sin_addr.s_addr, clientRTPPort, clientRTCPPort, tcpSocketNum, rtpChannelId, rtcpChannelId, destinationAddress, destinationTTL, fIsMulticast, serverRTPPort, serverRTCPPort, fStreamStates[streamNum].streamToken);
getStreamParameters在OnDemandServerMediaSubsession重新定义，可以看到创建StreamStates对象的代码：
// Set up the state of the stream. The stream will get started later: streamToken = fLastStreamToken = new StreamState(*this, serverRTPPort, serverRTCPPort, rtpSink, udpSink, streamBitrate, mediaSource, rtpGroupsock, rtcpGroupsock);
可以看到StreamStates关联了Sink和Souce。之所以要在OnDemandServerMediaSubsession重新定义的getStreamParameters中分配StreamStates对象，是因为它定义了新的创建具体MediaSouce和MediaSink的虚函数。
virtual FramedSource* createNewStreamSource(unsigned clientSessionId, unsigned& estBitrate) = 0; // "estBitrate" is the stream‘s estimated bitrate, in kbps virtual RTPSink* createNewRTPSink(Groupsock* rtpGroupsock, unsigned char rtpPayloadTypeIfDynamic, FramedSource* inputSource) = 0; StreamStates关联的MediaSouce和MediaSink均是具体的子类。若媒体文件为H264码流，则对应的Souce为H264VideoStreamFramer，对应的Sink为H264VideoRTPSink。
在RTSPClientSession的handleCmd_PLAY中为每个MediaSubSession循环调用startStream，并传入与MediaSubSession关联的StramStates对象指针：
for (i = 0; i < fNumStreamStates; ++i) { if (subsession == NULL /* means: aggregated operation */ || subsession == fStreamStates[i].subsession) { unsigned short rtpSeqNum = 0; unsigned rtpTimestamp = 0; if (fStreamStates[i].subsession == NULL) continue; fStreamStates[i].subsession->startStream(fOurSessionId, fStreamStates[i].streamToken, (TaskFunc*)noteClientLiveness, this, rtpSeqNum, rtpTimestamp, RTSPServer::RTSPClientConnection::handleAlternativeRequestByte, ourClientConnection); }}
startStram内部调用了StreamStates的startPlaying:
void OnDemandServerMediaSubsession::startStream(unsigned clientSessionId, void* streamToken, TaskFunc* rtcpRRHandler, void* rtcpRRHandlerClientData, unsigned short& rtpSeqNum, unsigned& rtpTimestamp, ServerRequestAlternativeByteHandler* serverRequestAlternativeByteHandler, void* serverRequestAlternativeByteHandlerClientData) { StreamState* streamState = (StreamState*)streamToken; Destinations* destinations = (Destinations*)(fDestinationsHashTable->Lookup((char const*)clientSessionId)); if (streamState != NULL) { streamState->startPlaying(destinations, rtcpRRHandler, rtcpRRHandlerClientData, serverRequestAlternativeByteHandler, serverRequestAlternativeByteHandlerClientData); RTPSink* rtpSink = streamState->rtpSink(); // alias if (rtpSink != NULL) { rtpSeqNum = rtpSink->currentSeqNo(); rtpTimestamp = rtpSink->presetNextTimestamp(); } }}streamStates的startPlaying内部则创建了RTCPInstance对象并调用了RTPSink的startPlaying函数：
fRTPSink->startPlaying(*fMediaSource, afterPlayingStreamState, this);
第一个参数即为具体的MediaSouce子类。StartPlaying之后，Sink会调用Souce的getNextFrame获得一帧数据。
上面介绍的各种类是支撑LIVE555的各种基础设施，对于各种码流都是通用的。
2014.8.28于浙江杭州
LIVE555研究之五：RTPServer（二）