项目--基于RTSP协议的简易服务器开发(2)

一、项目创立初衷：

由于之前学过计算机网络的相关知识，了解了计算机网络的基本工作原理，对于主流的协议有一定的了解。但对于应用层的协议还知之甚少，因此我去了解了下目前主要的应用层传输协议，发现RTSP（实时传输协议）在实时传输方面有很大的贡献，于是我开始了对于该协议的学习、研究，并创建了该项目。
 

二、总体设计：

 服务器处理流程简述：

        创建tcp连接套接字；绑定地址；监听；

        再建立通信套接字，接收客户端连接-->处理客户端请求-->处理完毕，释放资源、关闭套接字。

三、细部设计

1.rtp数据包的设计及相关函数：

要想发送rtp数据包，首先要定义rtp包结构体（在rtp.h文件中设置）：

rtp首部字段：

struct RtpHeader
{//rtp协议头部/* byte 0 */uint8_t csrcLen : 4;//CSRC计数器，占4位，指示CSRC 标识符的个数。uint8_t extension : 1;//占1位，如果X=1，则在RTP报头后跟有一个扩展报头。uint8_t padding : 1;//填充标志，占1位，如果P=1，则在该报文的尾部填充一个或多个额外的八位组，它们不是有效载荷的一部分。uint8_t version : 2;//RTP协议的版本号，占2位，当前协议版本号为2。/* byte 1 */uint8_t payloadType : 7;//有效载荷类型，占7位，用于说明RTP报文中有效载荷的类型，如GSM音频、JPEM图像等。uint8_t marker : 1;//标记，占1位，不同的有效载荷有不同的含义，对于视频，标记一帧的结束；对于音频，标记会话的开始。/* bytes 2,3 */uint16_t seq;//占16位，用于标识发送者所发送的RTP报文的序列号，每发送一个报文，序列号增1。接收者通过序列号来检测报文丢失情况，重新排序报文，恢复数据。/* bytes 4-7 */uint32_t timestamp;//占32位，时戳反映了该RTP报文的第一个八位组的采样时刻。接收者使用时戳来计算延迟和延迟抖动，并进行同步控制。/* bytes 8-11 */uint32_t ssrc;//占32位，用于标识同步信源。该标识符是随机选择的，参加同一视频会议的两个同步信源不能有相同的SSRC。/*标准的RTP Header 还可能存在 0-15个特约信源(CSRC)标识符每个CSRC标识符占32位，可以有0～15个。每个CSRC标识了包含在该RTP报文有效载荷中的所有特约信源*/
};

rtp包结构体：

struct RtpPacket
{   //头部字段struct RtpHeader rtpheader;//信息载体uint8_t payload [0];
};

定义初始化rtp包的函数、通过udp发送rtp数据包的函数(rtp.cpp文件中)：

//初始化数据包

void rtpHeaderInit(struct RtpPacket* rtpPacket, uint8_t csrcLen, uint8_t extension,
    uint8_t padding, uint8_t version, uint8_t payloadType, uint8_t marker,
    uint16_t seq, uint32_t timestamp, uint32_t ssrc)

//通过udp发送

int rtpSendPacketOverUdp(int serverRtpSockfd, const char* ip, int16_t port, struct RtpPacket* rtpPacket, uint32_t dataSize)

2.处理客户端流程：

1.根据创建的通信套接字，接收客户端发送的数据（rtsp数据包的负载），存储到接收缓冲区

2.通过接收的数据，判断客户端的请求类型：

由于连接时，双方发送的rtsp信息以 \r\n结尾：

eg：

所以可以用strtok函数，将接收的数据分行存储，并逐次判断：

const char* sep = "\n";//1.分解接受缓冲区中数据，根据不同类型做出相应
char* line = strtok(rBuf, sep);     //以sep分割字符串rBuf,并存储在line中

再以用strstr函数，判断是哪种请求（RTSP的请求：OPTIONS、DESCRIBE、SETUP、PLAY、TERADOWN）,若不是请求字段，则根据其数据格式，考察其他字段。

strstr(line,"OPTIONOS");

eg:

根据接收的消息，找到关于客户端的相关信息，为数据包的发送做准备。 

   //考察CSeq字段else if (strstr(line, "CSeq")) {if (sscanf(line, "CSeq: %d\r\n", &CSeq) != 1) {     //将服务器收到的CSeq赋值给C传入的CSeq参数// error}}//考察Transport字段，else if (!strncmp(line, "Transport:", strlen("Transport:"))) {// Transport: RTP/AVP/UDP;unicast;client_port=13358-13359// Transport: RTP/AVP;unicast;client_port=13358-13359if (sscanf(line, "Transport: RTP/AVP/UDP;unicast;client_port=%d-%d\r\n",&clientRtpPort, &clientRtcpPort) != 2) {    //从请求消息中获取客户端 ip、port// errorprintf("parse Transport error \n");}}line = strtok(NULL, sep);   //将line（客户端发送的数据）进行到下一行}

3.根据其请求的类型，做出相应的处理：

static int handleCmd_OPTIONS(char* result, int cseq)
{sprintf(result, "RTSP/1.0 200 OK\r\n""CSeq: %d\r\n""Public: OPTIONS, DESCRIBE, SETUP, PLAY\r\n""\r\n",cseq);return 0;
}static int handleCmd_DESCRIBE(char* result, int cseq, char* url)
{char sdp[500];char localIp[100];sscanf(url,"rtsp://%[^:]:", localIp);sprintf(sdp, "v=0\r\n""o=- 9%ld 1 IN IP4 %s\r\n""t=0 0\r\n""a=control:*\r\n""m=video 0 RTP/AVP 96\r\n""a=rtpmap:96 H264/90000\r\n""a=control:track0\r\n",time(NULL), localIp);sprintf(result, "RTSP/1.0 200 OK\r\nCSeq: %d\r\n""Content-Base: %s\r\n""Content-type: application/sdp\r\n""Content-length: %zu\r\n\r\n""%s",cseq,url,strlen(sdp),sdp);return 0;
}//传入序号、Rtp端口参数，作为SETUP请求的回应
static int handleCmd_SETUP(char* result, int cseq, int clientRtpPort)
{sprintf(result, "RTSP/1.0 200 OK\r\n""CSeq: %d\r\n""Transport: RTP/AVP;unicast;client_port=%d-%d;server_port=%d-%d\r\n""Session: 66334873\r\n""\r\n",cseq,clientRtpPort,clientRtpPort + 1,SERVER_RTP_PORT,SERVER_RTCP_PORT);return 0;
}static int handleCmd_PLAY(char* result, int cseq)
{sprintf(result, "RTSP/1.0 200 OK\r\n""CSeq: %d\r\n""Range: npt=0.000-\r\n""Session: 66334873; timeout=10\r\n\r\n",cseq);return 0;
}static int handleTEARDOWN(char *result,int cseq)
{                               sprintf(result,"RTSP/1.0 200 OK\r\n""CSeq: %d \r\n",cseq);return 0;
}

若为setup请求，需要开始建立连接，创建rtp、rtcp udp套接字，绑定地址，最后在传输阶段（PLAY），通过这两个套接字，以及接收到的客户端的端口，发送数据

4.在发送数据前，要先从本地的h264文件读取数据：

由于h264文件是由一个个NALU构成的，且每个NALU之间有固定的间隔符（00 00 00 01或 00 00 01），

static int getFrameFromH264File(FILE* fp, char* frame, int size) {int rSize, frameSize;char* nextStartCode;if (fp < 0)return -1;rSize = fread(frame, 1, size, fp);//每次读取的长度//h264由一个个NALU构成,每个NALU以 0001 0010隔开//根据分隔符0001 0010每次读取一个NALUif (!startCode3(frame) && !startCode4(frame))return -1;//找到第一个开始的编码nextStartCode = findNextStartCode(frame + 3, rSize - 3);    //减去分隔符，数据指针后移if (!nextStartCode){//lseek(fd, 0, SEEK_SET);//frameSize = rSize;return -1;}else{//寻找成功frameSize = (nextStartCode - frame);//退回到fseek(fp, frameSize - rSize, SEEK_CUR);}return frameSize;
}

5.通过UDP协议发送数据

1.通过framesize大小判断该包应该是何种打包模式

 单一NALU单元打包模式：（framesize<rtp的最大限制）

 memcpy(rtpPacket->payload, frame, frameSize);ret = rtpSendPacketOverUdp(serverRtpSockfd, ip, port, rtpPacket, frameSize);if (ret < 0)return -1;rtpPacket->rtpHeader.seq++;sendBytes += ret;   if ((naluType & 0x1F) == 7 || (naluType & 0x1F) == 8) // 如果是SPS、PPS(只是编解码需要的数据，并非视频数据)就不需要加时间戳goto out;

分包模式：(framesize<rtp的最大限制)

nt remainPktSize = frameSize % RTP_MAX_PKT_SIZE; // 剩余不完整包的大小int i, pos = 1;// 发送完整的包for (i = 0; i < pktNum; i++){//根据NALU包格式解析rtpPacket->payload[0] = (naluType & 0x60) | 28;rtpPacket->payload[1] = naluType & 0x1F;if (i == 0) //第一包数据rtpPacket->payload[1] |= 0x80; // startelse if (remainPktSize == 0 && i == pktNum - 1) //最后一包数据rtpPacket->payload[1] |= 0x40; // end//从负载的第三个数据包开始拷贝memcpy(rtpPacket->payload + 2, frame + pos, RTP_MAX_PKT_SIZE);ret = rtpSendPacketOverUdp(serverRtpSockfd, ip, port, rtpPacket, RTP_MAX_PKT_SIZE + 2);if (ret < 0)return -1;rtpPacket->rtpHeader.seq++;sendBytes += ret;pos += RTP_MAX_PKT_SIZE;}// 发送剩余的数据if (remainPktSize > 0){rtpPacket->payload[0] = (naluType & 0x60) | 28;rtpPacket->payload[1] = naluType & 0x1F;rtpPacket->payload[1] |= 0x40; //endmemcpy(rtpPacket->payload + 2, frame + pos, remainPktSize + 2);ret = rtpSendPacketOverUdp(serverRtpSockfd, ip, port, rtpPacket, remainPktSize + 2);if (ret < 0)return -1;rtpPacket->rtpHeader.seq++;     //发送完毕之后进行序号的累加sendBytes += ret;}}

四、效果实现

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