网络摄像头Rtsp直播方案（一）

前段时间写完了RTMP的直播方案，因为是基于librtmp的库来实现的，所以比较简单。之后花了一个月吧，参照海思的rtsp推流框架，慢慢的写了一个基于RealTek为底层的网络摄像头Rtsp直播功能的demo。这个不带任何库，纯C写的推流功能，学到了蛮多东西的，都写下来以后忘了还能回来看看，同时也希望给刚刚起步做rtsp直播的小伙伴一点参考。
一时间也不知道从什么地方讲起，我还是顺着我的代码一步一步讲吧。首先要确定一个事情就是，在网络摄像头RTSP直播的方案中，摄像头是作为服务器端的，连接摄像头请求码流数据的都是客户端。

int main(int argc, char* argv[])
{int s32MainFd;pthread_t framesource_id;struct timespec ts = { 0, 200000000 };ringmalloc(720*576);//64个大小为720*576的环形缓冲区printf("RTSP server START\n");PrefsInit();//设置服务器信息全局变量 端口等printf("listen for client connecting...\n");signal(SIGINT, IntHandl);//捕捉信号用来终止程序s32MainFd = tcp_listen(SERVER_RTSP_PORT_DEFAULT);//554if (ScheduleInit() == ERR_FATAL)//推送视频数据流线程入口{fprintf(stderr,"Fatal: Can't start scheduler %s, %i \nServer is aborting.\n", __FILE__, __LINE__);return 0;}RTP_port_pool_init(RTP_DEFAULT_PORT);//初始化端口集合，用以给多个RTP,RTCP分配端口pthread_create(&framesource_id,NULL,FRAME_SOURCE_THREAD,NULL);//底层数据存取入口while (!g_s32Quit){nanosleep(&ts, NULL);EventLoop(s32MainFd);//RTSP连接处理函数入口}sleep(2);Camera_free();ringfree();//缓冲区释放printf("The Server quit!\n");return 0;
}

这个是我的主函数，无关紧要的东西不说了，说一些重要的部分，第一个引出要说的就是Socket。

Socket

socket据我的了解，其实就是一个接口，它屏蔽了复杂的TCP/IP协议族，合理使用这些接口就可以完成基于TCP/UDP的数据传输。

上图是TCP通讯的步骤，编程按照这个模型来就行了。下面放一下各个函数的简单介绍。

1. socket()函数创建套接字

int socket(int af, int type, int protocol);

af 为地址族（Address Family），也就是 IP 地址类型，常用的有 AF_INET 和 AF_INET6。AF 是“Address Family”的简写，INET是“Inetnet”的简写。AF_INET 表示 IPv4 地址，例如 127.0.0.1；AF_INET6 表示 IPv6 地址，例如 1030::C9B4:FF12:48AA:1A2B
type 为数据传输方式，常用的有 SOCK_STREAM 和 SOCK_DGRAM
protocol 表示传输协议，常用的有 IPPROTO_TCP 和 IPPTOTO_UDP，分别表示 TCP 传输协议和 UDP 传输协议。

2.bind()和connect()函数
socket() 函数用来创建套接字，确定套接字的各种属性，然后服务器端要用 bind() 函数将套接字与特定的IP地址和端口绑定起来，只有这样，流经该IP地址和端口的数据才能交给套接字处理；而客户端要用 connect() 函数建立连接。

bind() 函数的原型为：

int bind(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

sock 为 socket 文件描述符，addr 为 sockaddr 结构体变量的指针，addrlen 为 addr 变量的大小，可由 sizeof() 计算得出。下面的代码与本机IP，指定端口进行绑定

   /*创建套接字*/if((f = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0))<0)//TCP{fprintf(stderr, "socket() error in tcp_listen.\n");return -1;}/*设置socket的可选参数*/setsockopt(f, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (char *) &v, sizeof(int));s.sin_family = AF_INET;//使用IPv4地址s.sin_addr.s_addr = BigLittleSwap32(INADDR_ANY);//具体的IP地址(本机所有IP)s.sin_port = BigLittleSwap16(port);//端口/*绑定socket*/if(bind(f, (struct sockaddr *)&s, sizeof(s))){fprintf(stderr, "bind() error in tcp_listen");return -1;}

connect() 函数
connect() 函数用来建立连接，它的原型为：

int connect(int sock, struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);

3.listen()和accept()函数
对于服务器端程序，使用 bind() 绑定套接字后，还需要使用 listen() 函数让套接字进入被动监听状态，再调用 accept() 函数，就可以随时响应客户端的请求了。
listen() 函数
通过 listen() 函数可以让套接字进入被动监听状态，它的原型为：

int listen(int sock, int backlog);

sock 为需要进入监听状态的套接字，backlog 为请求队列的最大长度。
所谓被动监听，是指当没有客户端请求时，套接字处于“睡眠”状态，只有当接收到客户端请求时，套接字才会被“唤醒”来响应请求。

请求队列
当套接字正在处理客户端请求时，如果有新的请求进来，套接字是没法处理的，只能把它放进缓冲区，待当前请求处理完毕后，再从缓冲区中读取出来处理。如果不断有新的请求进来，它们就按照先后顺序在缓冲区中排队，直到缓冲区满。这个缓冲区，就称为请求队列（Request Queue）。

缓冲区的长度（能存放多少个客户端请求）可以通过 listen() 函数的 backlog 参数指定，但究竟为多少并没有什么标准，可以根据你的需求来定，并发量小的话可以是10或者20。

如果将 backlog 的值设置为 SOMAXCONN，就由系统来决定请求队列长度，这个值一般比较大，可能是几百，或者更多。

当请求队列满时，就不再接收新的请求，对于 Linux，客户端会收到 ECONNREFUSED 错误

注意：listen() 只是让套接字处于监听状态，并没有接收请求。接收请求需要使用 accept() 函数。
accept() 函数
当套接字处于监听状态时，可以通过 accept() 函数来接收客户端请求。它的原型为：

int accept(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

它的参数与 listen() 和 connect() 是相同的：sock 为服务器端套接字，addr 为 sockaddr_in 结构体变量，addrlen 为参数 addr 的长度，可由 sizeof() 求得。

accept() 返回一个新的套接字来和客户端通信，addr 保存了客户端的IP地址和端口号，而 sock 是服务器端的套接字，大家注意区分。后面和客户端通信时，要使用这个新生成的套接字，而不是原来服务器端的套接字。

最后需要说明的是：listen() 只是让套接字进入监听状态，并没有真正接收客户端请求，listen() 后面的代码会继续执行，直到遇到 accept()。accept() 会阻塞程序执行（后面代码不能被执行），直到有新的请求到来。

4. Socket 服务端与客户端数据交互方式
Socket 的服务端和客户端的数据交互是通过读写缓冲区来完成的。
如图可以看到通过write()send()函数写缓冲区，read()recv()函数读缓冲区。而数据何时发送是不受程序员控制的，这取决于当时的网络情况、当前线程是否空闲等诸多因素。我们只要把要写的数据写入缓冲区，从缓冲区里读取我们想要的数据就行了。

注意这里有两种情况，一种是阻塞模式（默认）
在向缓冲区写数据时，如果缓冲区剩余空间长度小于你要写入的数据长度，那么写入操作就会被阻塞(暂停执行)，直到缓冲区数据发送出去了有足够的空间后会唤醒写入操作。
TCP在进行网络传输数据时，输入缓冲区也会被锁定无法写入数据，直到发送完成解锁缓冲区。
在接收方，会检测缓冲区，如果有数据，就会取数据，如果没有，程序会被阻塞，直到有数据之后才会往下跑。
如果要取的数据长度小于缓冲区中有效数据的长度，也会被阻塞，直到缓冲区中数据积累达到要取的数据长度后才会读取返回。

非阻塞模式
非阻塞模式要配合select()函数一起使用。

int select(int maxfd,fd_set *rdset,fd_set *wrset,fd_set *exset,struct timeval *timeout);

参数maxfd是需要监视的最大的文件描述符值+1；rdset,wrset,exset分别对应于需要检测的可读文件描述符的集合，可写文件描述符的集合及异常文件描述符的集合。struct timeval结构用于描述一段时间长度，如果在这个时间内，需要监视的描述符没有事件发生则函数返回，返回值为0。

对于fd_set类型通过下面四个宏来操作：
FD_ZERO(fd_set *fdset) 将指定的文件描述符集清空，在对文件描述符集合进行设置前，必须对其进行初始化，如果不清空，由于在系统分配内存空间后，通常并不作清空处理，所以结果是不可知的。
FD_SET(fd_set *fdset) 用于在文件描述符集合中增加一个新的文件描述符。
FD_CLR(fd_set *fdset) 用于在文件描述符集合中删除一个文件描述符。
FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset) 用于测试指定的文件描述符是否在该集合中。

理解select的用法主要是要理解fd_set，这是一个套接字集合（socket创建的那个套接字），为了说明方便，假设取fd_set长度为一字节就是8位，这个8位的套接字集合fd_set每一位都可以表示一个套接字，这个套接字集合就可以对应8个套接字了。

执行FD_ZERO(fd_set *fdset)将套接字集合清空，即8位为0000 0000
如果要加入的套接字fd = 5，执行FD_SET(fd,&set);后set变为0001,0000(第5位置为1)
若再加入fd＝2，fd=1,调用FD_SET(fd,&set);后则set变为0001,0011
执行select(6,&set,0,0,timeout)(注意最后的struct timeval *timeout这个参数如果设置是NULL的话就是阻塞等待)
若fd=1,fd=2上都发生可读事件，则select返回，此时set变为0000,0011。注意：没有事件发生的fd=5被清空即第五位被清空。
调用FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset)确定指定的套接字是否被清空，如果关心的fd为2则这个函数的作用就是查看fd_set的第二位是否被清空的，如果没清空则返回非零值，所以这个可以拿来做判断条件。若是返回非零值即是这个套接字对应的缓冲区有数据可读，就可以调用read()/recv()函数进行接收。

一般的实现过程是：

fd_set rset;
struct timeval t;
FD_ZERO(&rset);
t.tv_sec=0;                /*select 时间间隔*/
t.tv_usec=100000;
FD_SET(rtsp->fd,&rset);/*调用select等待对应描述符变化*/
if (select(g_s32Maxfd+1,&rset,0,0,&t)<0)
{fprintf(stderr,"select error %s %d\n", __FILE__, __LINE__);send_reply(500, NULL, rtsp);return ERR_GENERIC; //errore interno al server
}
/*有可供读进的rtsp包*/if (FD_ISSET(rtsp->fd,&rset)){recv(s,...);    }

OK，Socket这部分讲完，先告一段落，下一部分讲下RTSP的交互过程，因为RTSP是TCP/IP协议体系中的一个应用层协议，所以我先讲讲socket通讯，打个基础。

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