十三：RTPInterface详解
好几天没写blog了。看源码真累啊，还要把理解的写到纸上，还要组织混乱的思想，令人头痛，所以这需要激情。不过，今天激情又来了。
大家应该已理解了GroupSocket这个类。理论上讲那些需要操作udp socket 的类应保存GroupSocket的实例。但事实并不是这样，可以看一下RTPSink，RTPSource，RTCPInstance等，它们都没有保存GroupSocket型的变量。那它们通过哪个类进行socket操作呢？是RTPInterface！！
这些类接收的GroupSocket指针最后都传给了 RTPInterface 。为什么用RTPInterface而不直接用GroupSocket呢？这里面有个故事…扯远了。
要解答这个问题，让我们先提出问题吧。
首先请问，Live555即支持rtp over udp，又支持rtp over tcp。那么在rtp over tcp情况下，用 GroupSocket 怎么实现呢？GroupSocket可是仅仅代表UDP啊！
那么RTPInterface既然用于网络读写，它就应该既支持tcp收发，也支持udp收发。而且它还要像GroupSocket那样支持一对多。因为服务端是一对多个客户端哦。我们看一下RTPInterface的成员：
Groupsock* fGS;
tcpStreamRecord* fTCPStreams; // optional, for RTP-over-TCP streaming/receiving
嘿嘿，这两个紧靠着，说明它们关系不一般啊（难道他们有一腿？）。fGS－－代表了一个udp socket和它对应的多个目的端，fTCPStreams–代表了多个TCP socket，当然这些socket都是从一个socket accept()出来的客户端socket（tcpStreamRecord是一个链表哦）。
看到这个架式，我想大家都要得出结论了：RTPInterface还真是男女通吃啊！不论你客户端与我建立的是tcp连接，还是udp连接，我RTPInterface一律能接收你们的数据，并向你们发出数据！
证据一：向所有客户端发出数据：
Boolean RTPInterface::sendPacket(unsigned char* packet, unsigned packetSize)
{
Boolean success = True; // we'll return False instead if any of the sends fail
// Normal case: Send as a UDP packet:
if (!fGS->output(envir(), fGS->ttl(), packet, packetSize))
success = False;
// Also, send over each of our TCP sockets:
for (tcpStreamRecord* streams = fTCPStreams; streams != NULL;
streams = streams->fNext) {
if (!sendRTPOverTCP(packet, packetSize, streams->fStreamSocketNum,
streams->fStreamChannelId)) {
success = False;
}
}
return success;
}
很明显啊，先发送udp数据，一对多的问题在GroupSocket中解决。再发送tcp数据，一对多的问题本地解决。
证据二：从所有客户端读取数据：
我现在找不到直接的证据，所以我就忆想一下吧：当udp端口或tcp端口收到数据时，分析后，是哪个客户端的数据就发给对应这个客户端的RTPSink或RTCPInstance。
好像已经把最开始的问题解答完了。下面让我们来分析一下RTPInterface吧。
```cpp
void RTPInterface::setStreamSocket(int sockNum, unsigned char streamChannelId)
{
fGS->removeAllDestinations();
addStreamSocket(sockNum, streamChannelId);
}
void RTPInterface::addStreamSocket(int sockNum, unsigned char streamChannelId)
{
if (sockNum < 0)
return;
for (tcpStreamRecord* streams = fTCPStreams; streams != NULL;
streams = streams->fNext) {
if (streams->fStreamSocketNum == sockNum
&& streams->fStreamChannelId == streamChannelId) {
return; // we already have it
}
}
fTCPStreams = new tcpStreamRecord(sockNum, streamChannelId, fTCPStreams);
}
setStreamSocket()没必要说了吧，看一下addStreamSocke()。从字面意思应能了解，添加一个流式Socket，也就是添加tcp
socket了。循环中查找是否已经存在了，最后如果不存在，就创建之，在tcpStreamRecord的构造函数中己经把自己加入了链表。对于参数，sockNum很易理解，就是socket()返回的那个SOCKET型
数据呗，streamChannelId是什么呢？我们不防再猜测一下（很奇怪，我每次都能猜对，嘿嘿...）：rtp over tcp时，这个tcp连接是直接利用了RTSP所用的那个tcp连接，如果同时有很多rtp
session，再加上rtsp session，大家都用这一个socket通信，怎么区分你的还是我的?我想这个channel
id就是用于解决这个问题。给每个session分配一个唯一的id，在发送自己的包时为包再加上个头部，头部中需要有session的标记－－也就是这个channel id，包的长度等等字段。这样大家就可以穿一条裤子了，术语叫多路复用，但要注意只有tcp才进行多路复用，udp是不用的，因为udp是一个session对应一个socket（加上RTCP是两个）。
想像一下，服务端要从这个tcp socket读写数据，必须把一个handler加入TaskScheduler中，这个handler在可读数据时进行读，在可写数据时进行写。在读数据时，对读出的数据进行分析，取得数据包的长度，以及其channel id，跟据channel id找到相应的处handler和对象，交给它们去处理自己的数据。
试想两个建立在tcp上的rtp session，这个两个tcp socket既担负着rtsp通讯，又担负着rtp通讯。如果这两个rtp session共用一个stream，那么最终负责这两个session通信的就只有一个RTPInterface，那么这个RTPInterface中的fTCPStreams这个链表中就会有两项，分别对应这两个session。tcpStreamRecord主要用于socket number与channel id的对应。这些tcpStreamRecord是通过addStreamSocket()添加的。处理数据的handler是通过startNetworkReading（）添加的，看一下下：
```cpp
void RTPInterface::startNetworkReading(TaskScheduler::BackgroundHandlerProc* handlerProc)
{
// Normal case: Arrange to read UDP packets:
envir().taskScheduler().turnOnBackgroundReadHandling(fGS->socketNum(),handlerProc,
fOwner);
// Also, receive RTP over TCP, on each of our TCP connections:
fReadHandlerProc = handlerProc;
for (tcpStreamRecord* streams = fTCPStreams; streams != NULL;
streams = streams->fNext) {
// Get a socket descriptor for "streams->fStreamSocketNum":
SocketDescriptor* socketDescriptor = lookupSocketDescriptor(envir(),
streams->fStreamSocketNum);
// Tell it about our subChannel:
socketDescriptor->registerRTPInterface(streams->fStreamChannelId, this);
}
}
用UDP时很简单，直接把处理函数做为handler加入taskScheduler即可。而TCP时，需向所有的session的socket都注册自己。可以想像，socketDescriptor代表一个tcp socket，并且它有一个链表之类的东西，其中保存了所有的对这个socket感兴趣的RTPInterface，同时也记录了RTPInterface对应的channal id。只有向socketDescriptor注册了自己，socketDescriptor在读取数据时，才能跟据分析出的channel id找到对应的RTPInterface，才能调用RTPInterface中的数据处理handler，当然，这个函数也不是RTPInteface自己的，而是从startNetworkReading()这个函数接收到的调用者的。
上述主要讲的是一个RTPInterface对应多个客户端tcp socket的情形。现在又发现一个问题：SocketDescriptor为什么需要对应多个RTPInterface呢？上面已经讲了，是为了多路复用，因为这个socket即负担rtsp通信又负担rtp通信还负担RTCP通信。SocketDescriptor记录多路复用数据（也就是RTPInterface与channel id）用了一个Hash table：HashTable* fSubChannelHashTable。SocketDescriptor读数据使用函数：static void tcpReadHandler(SocketDescriptor*, int mask)。证据如下：
void SocketDescriptor::registerRTPInterface(
unsigned char streamChannelId,
RTPInterface* rtpInterface)
{
Boolean isFirstRegistration = fSubChannelHashTable->IsEmpty();
fSubChannelHashTable->Add((char const*) (long) streamChannelId,
rtpInterface);
if (isFirstRegistration) {
// Arrange to handle reads on this TCP socket:
TaskScheduler::BackgroundHandlerProc* handler =
(TaskScheduler::BackgroundHandlerProc*) &tcpReadHandler;
fEnv.taskScheduler().turnOnBackgroundReadHandling(fOurSocketNum,
handler, this);
}
}
可见在注册第一个多路复用对象时启动reand handler。看一下函数主体：
void SocketDescriptor::tcpReadHandler1(int mask)
{
// We expect the following data over the TCP channel:
// optional RTSP command or response bytes (before the first '$' character)
// a '$' character
// a 1-byte channel id
// a 2-byte packet size (in network byte order)
// the packet data.
// However, because the socket is being read asynchronously, this data might arrive in pieces.
u_int8_t c;
struct sockaddr_in fromAddress;
if (fTCPReadingState != AWAITING_PACKET_DATA) {
int result = readSocket(fEnv, fOurSocketNum, &c, 1, fromAddress);
if (result != 1) { // error reading TCP socket, or no more data available
if (result < 0) { // error
fEnv.taskScheduler().turnOffBackgroundReadHandling(
fOurSocketNum); // stops further calls to us
}
return;
}
}
switch (fTCPReadingState) {
case AWAITING_DOLLAR: {
if (c == '$') {
fTCPReadingState = AWAITING_STREAM_CHANNEL_ID;
} else {
// This character is part of a RTSP request or command, which is handled separately:
if (fServerRequestAlternativeByteHandler != NULL) {
(*fServerRequestAlternativeByteHandler)(
fServerRequestAlternativeByteHandlerClientData, c);
}
}
break;
}
case AWAITING_STREAM_CHANNEL_ID: {
// The byte that we read is the stream channel id.
if (lookupRTPInterface(c) != NULL) { // sanity check
fStreamChannelId = c;
fTCPReadingState = AWAITING_SIZE1;
} else {
// This wasn't a stream channel id that we expected. We're (somehow) in a strange state. Try to recover:
fTCPReadingState = AWAITING_DOLLAR;
}
break;
}
case AWAITING_SIZE1: {
// The byte that we read is the first (high) byte of the 16-bit RTP or RTCP packet 'size'.
fSizeByte1 = c;
fTCPReadingState = AWAITING_SIZE2;
break;
}
case AWAITING_SIZE2: {
// The byte that we read is the second (low) byte of the 16-bit RTP or RTCP packet 'size'.
unsigned short size = (fSizeByte1 << 8) | c;
// Record the information about the packet data that will be read next:
RTPInterface* rtpInterface = lookupRTPInterface(fStreamChannelId);
if (rtpInterface != NULL) {
rtpInterface->fNextTCPReadSize = size;
rtpInterface->fNextTCPReadStreamSocketNum = fOurSocketNum;
rtpInterface->fNextTCPReadStreamChannelId = fStreamChannelId;
}
fTCPReadingState = AWAITING_PACKET_DATA;
break;
}
case AWAITING_PACKET_DATA: {
// Call the appropriate read handler to get the packet data from the TCP stream:
RTPInterface* rtpInterface = lookupRTPInterface(fStreamChannelId);
if (rtpInterface != NULL) {
if (rtpInterface->fNextTCPReadSize == 0) {
// We've already read all the data for this packet.
fTCPReadingState = AWAITING_DOLLAR;
break;
}
if (rtpInterface->fReadHandlerProc != NULL) {
rtpInterface->fReadHandlerProc(rtpInterface->fOwner, mask);
}
}
return;
}
}
}
最开始的注释中解释了多路复用头的格式。这一段引起了我的兴趣：
case AWAITING_DOLLAR: {
if (c == $) {
fTCPReadingState = AWAITING_STREAM_CHANNEL_ID;
} else {
// This character is part of a RTSP request or command, which is handled separately:
if (fServerRequestAlternativeByteHandler != NULL) {
(*fServerRequestAlternativeByteHandler)(
fServerRequestAlternativeByteHandlerClientData, c);
}
}
break;
}
啊！原来ServerRequestAlternativeByteHandler是用于处理RTSP数据的。也就是从这个socket收到RTSP数据时，调用ServerRequestAlternativeByteHandler。如果收到RTP/RTCP数据时，先查看其channel id，跟据id找到RTPInterface(RTCP也是用了RTPIterface进行通信)，设置RTPInterface中与读缓冲有关的变量，然后当读到包数据的开始位置时，调用rtpInterface中保存的数据处理handler。还记得吧，rtpInterface中的这个数据处理handler在UDP时也被使用，在这个函数中要做的是读取一个包的数据，然后处理这个包。而SocketDescriptor把读取位置置于包数据开始的位置再交给数据处理handler，正好可以使用与UDP相同的数据处理handler！
还有，socketDescriptor们并不属于任何RTPInterface，而是单独保存在一个Hash table中，这样多个RTPInterface都可以注册到一个socketDescriptor中，以实现多路复用。
总结一下通过RTPInterface，live555不仅实现了rtp over udp，还实现了rtp over tcp，而且还实现了同时即有rtp over tcp，又有rtp over udp！
最后，channel id是从哪里来的呢？是在RTSP请求中指定的。在哪个请求中呢？自己找去吧。
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