RtspServer模块设计

RTSP SERVER设计方案说明书

1  引言

1.1  编写目的

本文档主要描述了RtspServer模块的功能说明、使用说明和详细设计。

1.2  背景

RTSP为实时媒体流控制协议，该协议在媒体流传输控制领域的运用非常广泛和普及，RtspServer模块的实现，给其它程序使用后，可以满足像VLC等媒体客户端通过RTSP协议访问该程序管理的媒体源。

1.3  参考资料

参考资料

《rfc2326 RTSP标准协议》

 

1.4  术语定义及说明

术语	含义
RTSP	实时流传输协议
VLC	VideoLAN计划的多媒体播放器

1.5  任务和目标

本次任务主要是设计RtspServer模块，方便其它程序调用，以支持客户端通过RTSP协议访问程序管理的媒体流。

2  功能概述

2.1  媒体源URL描述

RTSP协议中用URL定位网络资源，对于媒体服务器管理的每路媒体资源都有唯一的URL进行定位，URL格式设计如下：

RTSP_URL = “rtsp” “://” host [“:” port] “/” source

 

URL中“rtsp”说明RTSP请求使用TCP可靠协议传输。host为媒体服务器IP地址，port为媒体服务器的RTSP服务端口，端口缺省则默认为554，当RTSP服务端口非554时，客户端URL必须包含服务端口。

Source为媒体资源名，媒体资源名由RtspServer使用者自行设计。

2.2  RTSP指令支持

指令	含义
OPTIONS	获取服务器支持的功能。
DESCRIBE	查询媒体对象。
SETUP	指定流媒体的传输机制。
PLAY	开始发送数据。
PAUSE	暂停发送数据。
GET_PARAMETER	用来测试客户端与服务器的连通情况。
SET_PARAMETER	用来测试用户与服务器的连通情况。
TEARDOWN	释放相关流媒体资源。

2.3  媒体源传输设计

 

媒体流传输流程图

 

如图所示，客户端请求媒体数据时，RTSP CLIENT与RtspServer进行RTSP协议交互，建立媒体传输会话和控制媒体传输。

媒体传输流程具体描述如下：

1)   客户端向服务端发送OPTIONS请求，查询服务端支持RTSP服务的功能；

2)   服务端回应客户端OPTIONS请求，回复服务端支持RTSP服务的功能；

3)   客户端向服务端发送DESCRIBE请求，请求URL指明访问的媒体源，查询媒体源信息；

4)   服务端回调媒体信息查询接口，接口返回媒体视频、音频信息（信息主要说明是否有音频流）；

5)   服务端回应客户端DESCRIBE请求，回复包含媒体源描述SDP；

6)   客户端向服务端发送SETUP请求，申请媒体的视频流资源，请求包含客户端视频流接收地址；

7)   服务端回调媒体视频申请接口，接口传入视频流接收地址，返回视频流发送地址；

8)   服务端回应客户端SETUP请求，回复包含视频流收发地址参数；

9)   客户端向服务端发送SETUP请求，申请媒体的音频流资源，请求包含客户端音频流接收地址；

10)  服务端回调媒体音频申请接口，接口传入音频流接收地址，返回音频流发送地址；

11)  服务端回应客户端SETUP请求，回复包含音频流收发地址参数；

12)  客户端向服务端发送PLAY请求，请求开始播放媒体；

13)  服务端回调媒体播放接口，开始播放媒体；

14)  服务端回应客户端PLAY请求，回复包含媒体播放参数；

15)  服务端向客户端发送媒体流，媒体传输使用RTP/RTCP协议；

16)  客户端向服务端发送心跳保活请求，保活请求可以为OPTIONS、SET_PARAMETER和GET_PARAMETER；

17)  服务端对媒体会话心跳保活，每次心跳保活时间为1分钟；

18)  服务端回应客户端心跳保活请求；

19)  客户端向服务端发送TEARDOWM请求，请求释放媒体会话；

20)  服务端回调媒体资源释放接口，释放媒体会话；

21)  服务端回应客户端TEARDOWM请求。

 

2.4  协议栈选择

参考live555提供的协议栈进行设计，使用C++语言开发。

 

3  RtspServer模块设计

3.1  总体设计

方案总体设计图

如图所示，程序SERVER使用RtspServer模块，外部RTSP客户端通过RTSP交互与RTSP SERVER建立媒体传输会话，并通过调用程序SERVER提供的媒体流控制接口，控制媒体流传输。

3.2  RtspServer模块设计

3.2.1  类结构图

 

3.2.2  功能描述

1)   RtspServer

RtspServer类负责启动监听RTSP客户端连接线程和管理RtspReactor对象。RtspServer类管理多个RtspReactor对象，RtspReactor对象个数由客户端连接数确定，当RtspReactor对象添加RtspConnector对象超过64个时会创建新的RtspReactor对象；当RtspReactor对象管理的RtspConnector对象个数为0时，会删除RtspReactor对象。的线程主要负责监听RTSP客户端连接，分配RtspReactor并添加RtspConnector对象，清理空闲的RtspReactor对象。线程执行流程如图。

 

2)   RtspReactor

RtspReactor类负责启动消息收发处理线程和管理RtspConnect对象。一个RtspReactor最多管理64个RtspConnector对象。线程主要负责循环接收客户端RTSP消息，处理消息、发送回应消息给客户端和清理超时的RtspConnector对象。执行流程如图。

 

3)   RtspConnector

RtspConnector类包含媒体会话MediaSession对象、主要负责接收发送RTSP请求和调用MediaSession对象方法处理请求。

3.3  RtspSession模块设计

3.3.1  类结构图

3.3.2  功能描述

1)   MediaSession

MediaSession类包含媒体会话参数和会话状态机，主要负责处理RTSP请求，响应请求、控制媒体传输、生成回应消息和会话状态跳转。

2)   RtspMediaProvider

RtspMediaProvider类提供媒体传输控制接口。

3)   RtspFsm

RtspFsm类负责会话状态跳转。状态机设计如图。

3.4  RtspPaser类设计

3.4.1  类结构图

3.4.2  功能描述

1)   RtspPaser

RtspPaser类用于解析RTSP请求消息和生成RTSP回应消息。

3.5  接口设计

3.5.1  类结构图

 

3.5.2  功能描述

1)   RtspMediaProvider

RtspMediaProvider为虚类，提供媒体流传输控制接口。

2)   RtspMediaProviderFactory

RtspMediaProviderFactory为虚类，提供RtspMediaProvider实例生成接口。