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【转】Darwin Streaming Server 核心代码分析

无意中看到了dqzhangp的一篇博客,分析了DSS的核心架构,读完顿时感觉豁然开朗,茅塞顿开,写得非常的鞭辟入里,言简意赅,我想没有相当的功力是写不出这样的文章的,情不自禁转到自己空间来,生怕弄丢了。

 

基本概念

 

首先,我针对的代码是Darwin StreamingServer 6.0.3未经任何改动的版本。

 

DarwinStreaming Server从设计模式上看,采用了Reactor的并发服务器设计模式,如果对Reactor有一定的了解会有助于对DarwinStreaming Server核心代码的理解。

 

Reactor模式是典型的事件触发模式,当有事件发生时则完成相应的Task,Task的完成是通过调用相应的handle来实现的,对于handle的调用是由有限个数的Thread来完成的。

 

DarwinStreaming Server中定义了一个Task类。Task类有两个典型的方法,一个是Signal,一个是Run。调用Signal把一个Task加入到TaskThread的Task队列中,等待完成,Run就是完成一个任务的handle。基于Task类,定义了三种类型的Task,分别是IdleTask,TimeoutTask,以及普通的Task。

 

在Darwin StreamingServer中,除了主线程以外,有三种类型的线程,分别是TaskThread,EventThread以及IdleTaskThread:

 

1.    TaskThread,TaskThread通过运行Task类型对象的Run方法来完成相应Task的处理。典型的Task类型是RTSPSession和RTPSession。TaskThread的个数是可配置的,缺省情况下TaskThread的个数与处理器的个数一致。等待被TaskThread调用并运行的Task放在队列或者堆中。

 

2.    EventThread,EventThread负责侦听套接口事件,在DarwinStreaming Server中,有两种被侦听的事件,分别是建立RTSP连接请求的到达和RTSP请求的到达。对于RTSP连接请求的事件,EventThread建立一个RTSPSession,并启动针对相应的socket的侦听。对于RTSP请求的事件,EventThread把对应的RTSPSession类型的Task加入到TaskThread的队列中,等待RTSP请求被处理。

 

3.    IdleTaskThread,IdleTaskThread管理IdleTask类型对象的队列,根据预先设定的定时器触发IdleTask的调度。TCPListenerSocket就是一个IdleTask的派生类,当并发连接数达到设定的最大值时,会把派生自TCPListenerSocket的RTSPListenerSocket加入到IdleTaskThread管理的IdleTask队列中,暂时停止对RTSP端口的侦听,直到被设定好的定时器触发。

 

核心架构

 

下图是DarwinStreaming Server核心架构的示意图。在这个示意图中有三种类型的要素,分别是线程,Task队列或者堆,被侦听的事件。图中的文字都是从源代码中copy出来的,便于读者通过查找与源代码对应起来。

 

 【图片】

 

图中给出了三个线程,分别是TaskThread::Entry,EventThread::Entry以及IdleTaskThread::Entry。前文已经对这三种线程进行了概要描述。

 

除了三个线程,图中还有另外五个矩形块。与TaskThread::Entry线程相关联的有两个,分别是TaskThread::fTaskQueue队列和TaskThread::fHeap堆,通过调用Signal被调度等待完成的Task就放在队列或者堆中。与IdleTaskThread::Entry线程相关联的有一个,是IdleTaskThread::IdleHeap堆。与EventThread::Entry相关联的是EventContext::fEventReq,是被侦听的端口。还有一个是TimeoutTaskThread::fQueue队列,它事实上是通过TimeoutTask与TaskThread::Entry相关联。

 

图中指向线程的连接线表明从队列或者堆中取出Task,而对于EventThread::Entry线程来说,则是被侦听事件的发生。指向被侦听的端口的连接线表明把端口加入侦听,指向Task的队列或堆的连接线,表明把Task加入到队列或者堆中。连接线的文字给出的是相应的函数调用,可以直接在源代码中搜索到。

 

EventThread

系统启动的时候调用QTSServer::StartTasks()把RTSP服务端口加入到侦听队列中。此时便开始接收客户端的RTSP连接请求了。

 

在EventThread::Entry中调用select_waitevent函数等待事件的发生,当有事件发生的时候,就通过调用ProcessEvent方法对事件进行相应的处理。注意ProcessEvent是一个虚函数,共有两个实现。EventContext类中实现了ProcessEvent方法,EventContext的派生类TCPListenerSocket中也实现了ProcessEvent方法。

 

对于建立RTSP连接的请求,调用TCPListenerSocket::ProcessEvent方法来处理,此方法调用RTSPListenerSocket的GetSessionTask方法建立一个RTSPSession,并把相应的套接口加入侦听队列,等待RTSP请求。然后还需调用this->RequestEvent(EV_RE)把建立RTSP连接的请求加入到侦听队列。

 

对于RTSP连接上的RTSP请求事件,调用的是EventContext::ProcessEvent方法,通过Task的Signal把对应的RTSPSession类型的Task加入到TaskThread::fTaskQueue中等待TaskThread处理。

 

TaskThread与Task

 

TaskThread::Entry调用TaskThread::WaitForTask()方法获得下一个需要处理的Task。TaskThread::WaitForTask()首先从TaskThread::fHeap中获得Task,如果TaskThread::fHeap中没有满足条件的Task,则从TaskThread::fTaskQueue中获得Task。

 

TaskThread::Entry调用Task::Run方法来完成对应的Task,Task::Run方法的返回值类型是SInt64,也即signedlong long int类型。TaskThread::Entry根据Task::Run方法的返回值进行不同的处理。对于小于0的返回值,需delete这个Task;对于大于0的返回值,返回值代表了下次处理这个Task需等待的时间,TaskThread::Entry调用fHeap.Insert(&theTask->fTimerHeapElem)把Task插入到堆里,并设定等待时间。对于等于0的返回值,TaskThread::Entry不再理会该Task。

 

TimeoutTask

 

从代码中看,TimeoutTaskThread是IdleTask的派生类,分析后发现从TimeoutTaskThread与IdleTask没有任何关系,完全可以从Task派生,修改代码后验证了这个想法。因此TimeoutTaskThread就是一个普通的Task,TimeoutTaskThread通过其Run方法监控一组超时任务,具体的比如RTSP协议或者RTP协议超时。

 

在系统启动的时候TimeoutTaskThread被加入到TaskThread的队列中,这是通过在StartServer函数中调用TimeoutTask::Initialize()来实现的。TimeoutTaskThread::Run函数的返回值是intervalMilli= kIntervalSeconds * 1000,也就是一个正数,于是TimeoutTaskThread这个Task会加入到TaskThread::fHeap中被周期性的调用。

 

TimeoutTaskThread::Run方法发现有超时的任务,则通过Signal方法调度这个Task,event为Task::kTimeoutEvent。被管理的这组任务,要有RefreshTimeout的机制。

 

一次点播请求的处理

 

为了更好的理解DarwinStreaming Server的架构,我们从客户端发起点播,触发服务器的建立RTSP连接事件的发生开始,看看DSS的工作流程是什么样的。

 

针对RTSP协议,DarwingStreaming Server在554端口上侦听,当有连接请求到达时,通过accept调用返回一个socket,对应的后续RTSP请求都是通过这个socket来传送的。我们把RTSP相关的事件分成两类,一类是RTSP连接请求,一类是RTSP请求。先来看RTSP连接请求的过程:

 

1.    RTSP连接请求到达后,被select_waitevent函数捕获,代码在EventContext.cpp的EventThread::Entry中232行。

 

2.    查找EventThread::fRefTable,获取对应的EventContext。得到的是EventContext类型的派生类RTSPListenerSocket。相应的代码在EventContext.cpp中的249到253行。

 

3.    调用ProcessEvent,处理事件。相应的代码在EventContext.cpp中的257行。注意,由于对应的EventContext类其实是RTSPListenerSocket,因此调用的应该是TCPListenerSocket::ProcessEvent。

 

4.    在TCPListenerSocket.cpp的106行TCPListenerSocket::ProcessEvent方法中,调用accept得到socket,在160行调用了GetSessionTask方法,对应的是RTSPListenerSocket::GetSessionTask,在QTSServer.cpp中定义。

 

5.    在RTSPListenerSocket::GetSessionTask方法中,QTSServer.cpp的1077行,调用NEWRTSPSession建立了一个新的RTSPSession。

 

6.    回到TCPListenerSocket.cpp文件中的TCPListenerSocket::ProcessEvent方法,注意189行,把刚刚建立好的RTSP连接加入到侦听队列,等待RTSP请求的到来。

 

RTSP请求的处理流程步骤如下,注意前面第一步是一样的:

 

1.    RTSP连接请求到达后,被select_waitevent函数捕获,代码在EventContext.cpp的EventThread::Entry中232行。

 

2.    查找EventThread::fRefTable,获取对应的EventContext。得到的是EventContext类。相应的代码在EventContext.cpp中的249到253行。

 

3.    调用ProcessEvent,处理事件。相应的代码在EventContext.cpp中的257行。注意,此时调用的是EventContext::ProcessEvent。

 

4.    EventContext::ProcessEvent方法在EventContext.h中实现,在127行。在138行调用了fTask->Signal(Task::kReadEvent),fTask就是RTSPSession类。把RTSPSession加入到TaskThread的队列等待RTSPSession::Run()被调用。

 

5.    后续就是RTSPSession::Run()对RTSP请求的具体的处理。

 

(全文完)
 
 

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