第三季2：ORTP库与RTP发送实验的源码分析
穆乐逸
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本文首先分析ORTP库的组成，然后以rtpsend.c为例说明ORTP库的使用方法，最后分析第三季1中的RTP发送实验的源码。
一、ORTP库的源码分析
1、ORTP库概览
（1）库提供一堆功能函数（本身没有main），在ortp-master/src目录下。
root@ubuntu:/home/xjh/iot/hisi_development/ortp/ortp-master/src# ls
avprofile.c jitterctl.c master ortp_srtp.c rtcp.c rtpsession.c rtptimer.c sessionset.c system utils.h
b64.c jitterctl.h netsim.c payloadtype.c rtcpparse.c rtpsession_inet.c rtptimer.h str_utils.c telephonyevents.c zrtp.c
dll_entry.c logging.c ortp.c port.c rtpparse.c rtpsession_priv.h scheduler.c stun.c tests
event.c Makefile.am ortp-config-win32.h posixtimer.c rtpprofile.c rtpsignaltable.c scheduler.h stun_udp.c utils.c
root@ubuntu:/home/xjh/iot/hisi_development/ortp/ortp-master/src#（2）库的使用给了案例（有main），在ortp-master/src/tests目录下。
root@ubuntu:/home/xjh/iot/hisi_development/ortp/ortp-master/src/tests# ls
Makefile.am mrtpsend.c rtprecv.c rtpsend_stupid.c tevmrtprecv.c tevrtpsend.c win_sender
mrtprecv.c rtpmemtest.c rtpsend.c test_timer.c tevrtprecv.c win_receiver
root@ubuntu:/home/xjh/iot/hisi_development/ortp/ortp-master/src/tests# （3）相关数据结构和头文件，在ortp-master/include/ortp目录下。
root@ubuntu:/home/xjh/iot/hisi_development/ortp/ortp-master/include/ortp# ls
b64.h logging.h ortp.h payloadtype.h rtcp.h rtpprofile.h rtpsignaltable.h str_utils.h stun_udp.h zrtp.h
event.h Makefile.am ortp_srtp.h port.h rtp.h rtpsession.h sessionset.h stun.h telephonyevents.h
root@ubuntu:/home/xjh/iot/hisi_development/ortp/ortp-master/include/ortp#（4）ortp实现了rtp和rtcp协议，前者负责传输，后者负责控制和同步协调。
2、ORTP库的使用案例分析
这里以ortp-master/src/tests/rtpsend.c文件为例进行说明，该文件内容如下：
#include <ortp/ortp.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#ifndef _WIN32
#include <sys/types.h>
#include <sys/time.h>
#include <stdio.h>
#endif
int runcond=1;
void stophandler(int signum)
{
runcond=0;
}
static const char *help="usage: rtpsend filename dest_ip4addr dest_port [ --with-clockslide <value> ] [ --with-jitter <milliseconds>]\n";
int main(int argc, char *argv[])
{
RtpSession *session;//定义一个会话
unsigned char buffer[160];
int i;
FILE *infile;
char *ssrc;
uint32_t user_ts=0;
int clockslide=0;
int jitter=0;
if (argc<4){
printf("%s", help);
return -1;
}
for(i=4;i<argc;i++){
if (strcmp(argv[i],"--with-clockslide")==0){
i++;
if (i>=argc) {
printf("%s", help);
return -1;
}
clockslide=atoi(argv[i]);
ortp_message("Using clockslide of %i milisecond every 50 packets.",clockslide);
}else if (strcmp(argv[i],"--with-jitter")==0){
ortp_message("Jitter will be added to outgoing stream.");
i++;
if (i>=argc) {
printf("%s", help);
return -1;
}
jitter=atoi(argv[i]);
}
}
ortp_init();
ortp_scheduler_init();
ortp_set_log_level_mask(ORTP_MESSAGE|ORTP_WARNING|ORTP_ERROR);
session=rtp_session_new(RTP_SESSION_SENDONLY);
rtp_session_set_scheduling_mode(session,1);
rtp_session_set_blocking_mode(session,1);
rtp_session_set_connected_mode(session,TRUE);
rtp_session_set_remote_addr(session,argv[2],atoi(argv[3]));
rtp_session_set_payload_type(session,0);
ssrc=getenv("SSRC");
if (ssrc!=NULL) {
printf("using SSRC=%i.\n",atoi(ssrc));
rtp_session_set_ssrc(session,atoi(ssrc));
}
#ifndef _WIN32
infile=fopen(argv[1],"r");
#else
infile=fopen(argv[1],"rb");
#endif
if (infile==NULL) {
perror("Cannot open file");
return -1;
}
signal(SIGINT,stophandler);
while( ((i=fread(buffer,1,160,infile))>0) && (runcond) )
{
rtp_session_send_with_ts(session,buffer,i,user_ts);
user_ts+=160;
if (clockslide!=0 && user_ts%(160*50)==0){
ortp_message("Clock sliding of %i miliseconds now",clockslide);
rtp_session_make_time_distorsion(session,clockslide);
}
/*this will simulate a burst of late packets */
if (jitter && (user_ts%(8000)==0)) {
struct timespec pausetime, remtime;
ortp_message("Simulating late packets now (%i milliseconds)",jitter);
pausetime.tv_sec=jitter/1000;
pausetime.tv_nsec=(jitter%1000)*1000000;
while(nanosleep(&pausetime,&remtime)==-1 && errno==EINTR){
pausetime=remtime;
}
}
}
fclose(infile);
rtp_session_destroy(session);
ortp_exit();
ortp_global_stats_display();
return 0;
}
（1）RTP中的会话（session）
RTP通过会话来管理数据发送和接收。
会话的本质，是RtpSession这个结构体类型的实例化（或者这个类型的一个变量），比如这里就定义了一个RtpSession类型的指针变量session。
创建会话用rtp_session_new函数，发送数据包用rtp_session_send_with_ts函数，而底层真正干活的还是socket接口那一套，参考rtpsession_inet.c文件。
（2）ortp_init函数
该函数主要用来初始化ORTP库，其内容如下：
/**
* Initialize the oRTP library. You should call this function first before using
* oRTP API.
**/
void ortp_init()
{
if (ortp_initialized) return;
ortp_initialized++;
//省略部分
av_profile_init(&av_profile);//函数返回时，
ortp_global_stats_reset();
init_random_number_generator();
//省略部分
ortp_message("oRTP-" ORTP_VERSION " initialized.");
}其中主要是av_profile_init函数，我们来重点分析这个函数。此函数主要用来初始化RtpProfile类型的变量av_profile，该变量记录着可以识别哪些profile，当需要识别新的profile时，要在该函数里添加相应的内容。这就是在博文第三季1：ORTP库的移植与视频的实时传输第二节第2点中进行那样操作的原因。
av_profile变量的数据类型，即RtpProfile类型的定义如下：
/**
* The RTP profile is a table RTP_PROFILE_MAX_PAYLOADS entries to make the matching
* between RTP payload type number and the PayloadType that defines the type of
* media.
**/
struct _RtpProfile
{
char *name;
PayloadType *payload[RTP_PROFILE_MAX_PAYLOADS];
};av_profile_init函数内容如下：
void av_profile_init(RtpProfile *profile)
{
rtp_profile_clear_all(profile);
profile->name="AV profile";//名字是不变的
//省略部分代码
//即profile->payload[32]= &payload_type_mpv
rtp_profile_set_payload(profile,32,&payload_type_mpv);
//即profile->payload[34]= &payload_type_h263
rtp_profile_set_payload(profile,34,&payload_type_h263);
//即profile->payload[96]= &payload_type_h264
rtp_profile_set_payload(profile,96,&payload_type_h264);//这个就是后来添加的
}
//其中payload_type_h264定义如下
PayloadType payload_type_h264={
TYPE( PAYLOAD_VIDEO),
CLOCK_RATE(90000),
BITS_PER_SAMPLE(0),
ZERO_PATTERN(NULL),
PATTERN_LENGTH(0),
NORMAL_BITRATE(256000),
MIME_TYPE ("H264"),
CHANNELS(0)
};（3）ortp_scheduler_init函数
该函数是ORTP调度器或者说仲裁机构（一段代码），功能是在一个任务中完成多个会话的发送和接收，类似于select。
3、ORTP的一些细节
（1）port.c中对OS的常用机制（任务创建和销毁、进程管理和信号量等）进行了封装，便于将ortp移植到不同平台中。
（2）utils.c中实现了一个双向链表。
（3）str_util.c中实现了一个队列管理。
（4）rtpparse.c和rtcpparse.c文件实现了解析收到的rtp数据包的部分。
（5）jitterctl.c中实现了jitter buffer来防抖。jitter buffer技术是ip 音视频通信里相对比较高级的主题，jitter buffer模块好坏通常是衡量一个voip客户端/服务器好坏的技术点之一，尤其是在网络抖动比较严重，如3g, wifi环境，数据包的rtt值不均衡往往会导致语音卡顿，丢字等现象，jitter buffer 模块通过缓存一段数据包，把数据包重排，并均匀的送给播放端，一个好的jitter buffer实现通长是动态调整缓存大小的，在网络延迟大，抖动严重时会动态增加缓存大小，在网络恢复时动态减小缓存大小以减少端到端的播放延迟。
二、RTP发送实验的源码分析
RTP发送实验的源码，是指博文第三季1：ORTP库的移植与视频的实时传输中提到的修改后的两个文件：mpp/sample/venc/sample_venc.c、mpp/sample/common/sample_common_venc.c。
使用ORTP库的sample和第二季的sample，它们的步骤相同，只是在“ 如何处理编码得到的码流 ”这个问题上不同。第二季的sample中是将码流保存为裸流文件，而使用 ORTP库的 sample是将码流数据以包的形式在网络上传输。因此修改点就在第二季的sample中将码流保存为裸流文件的代码处。
博文第三季1：ORTP库的移植与视频的实时传输中提到，修改点主要有以下两处。
（1）在SAMPLE_COMM_VENC_GetVencStreamProc函数的step2之前，添加下面代码：
/******************************************************************************
* funciton : get stream from each channels and save them
******************************************************************************/
HI_VOID* SAMPLE_COMM_VENC_GetVencStreamProc(HI_VOID *p)
{
//省略部分代码
#if ORTP_ENABLE
/***rtp init****/
pRtpSession = rtpInit( LOCAL_HOST_IP ,8080);
if (pRtpSession==NULL)
{
printf( "error rtpInit" );
exit(-1);
return 0;
}
#endif
/******************************************
step 2: Start to get streams of each channel.
***********************************************/
//省略部分代码上面调用了rtpInit函数，这个函数主要用来初始化RTP及其他参数，函数内容如下。分析可知，它和ortp-master/src/tests/rtpsend.c文件中main函数部分代码很类似。
/** 初始化
*
* 主要用于对ortp以及其它参数进行初始化
* @param: char * ipStr 目的端IP地址描述串
* @param: int port 目的端RTP监听端口
* @return: RtpSession * 返回指向RtpSession对象的指针,如果为NULL，则初始化失败
* @note:
*/
RtpSession * rtpInit( char * ipStr, int port)
{
RtpSession *session;
char *ssrc;
printf("********oRTP for H.264 Init********\n");
ortp_init();
ortp_scheduler_init();
ortp_set_log_level_mask(ORTP_MESSAGE|ORTP_WARNING|ORTP_ERROR);
session=rtp_session_new(RTP_SESSION_SENDONLY);
rtp_session_set_scheduling_mode(session,1);
rtp_session_set_blocking_mode(session,0);
//rtp_session_set_connected_mode(session,TRUE);
rtp_session_set_remote_addr(session,ipStr,port);
rtp_session_set_payload_type(session,Y_PLOAD_TYPE);
ssrc=getenv("SSRC");
if (ssrc!=NULL) {
printf("using SSRC=%i.\n",atoi(ssrc));
// 设置输出流的SSRC。不做此步的话将会给个随机值
rtp_session_set_ssrc(session,atoi(ssrc));
}
return session;
}（2）修改SAMPLE_COMM_VENC_SaveH264函数，如下所示：
/******************************
* funciton : save H264 stream
*******************************/
HI_S32 SAMPLE_COMM_VENC_SaveH264(FILE* fpH264File, VENC_STREAM_S *pstStream)
{
HI_S32 i;
for (i = 0; i < pstStream->u32PackCount; i++)
{
#if ORTP_ENABLE//这里修改过
rtpSend(pRtpSession,pstStream->pstPack[i].pu8Addr, pstStream->pstPack[i].u32Len);
#else
fwrite(pstStream->pstPack[i].pu8Addr+pstStream->pstPack[i].u32Offset,pstStream->pstPack[i].u32Len-pstStream->pstPack[i].u32Offset, 1, fpH264File);
fflush(fpH264File);
#endif
}
return HI_SUCCESS;
}上面调用了rtpSend函数，这个函数主要用来发送RTP数据包。该函数位于修改后的/sample_comm_venc.c文件中，内容如下。
/** 发送rtp数据包
*
* 主要用于发送rtp数据包
* @param: RtpSession *session RTP会话对象的指针
* @param: const char *buffer 要发送的数据的缓冲区地址
* @param: int len 要发送的数据长度
* @return: int 实际发送的数据包数目
* @note: 如果要发送的数据包长度大于BYTES_PER_COUNT，本函数内部会进行分包处理
*/
int rtpSend(RtpSession *session, char *buffer, int len)
{
int sendBytes = 0;
int status;
uint32_t valid_len=len-4;
unsigned char NALU=buffer[4];
//如果数据小于MAX_RTP_PKT_LENGTH字节，直接发送：单一NAL单元模式
if(valid_len <= MAX_RTP_PKT_LENGTH)
{
sendBytes = rtp_session_send_with_ts(session,
&buffer[4],
valid_len,
g_userts);
}
else if (valid_len > MAX_RTP_PKT_LENGTH)
{
//切分为很多个包发送，每个包前要对头进行处理，如第一个包
valid_len -= 1;
int k=0,l=0;
k=valid_len/MAX_RTP_PKT_LENGTH;
l=valid_len%MAX_RTP_PKT_LENGTH;
int t=0;
int pos=5;
if(l!=0)
{
k=k+1;
}
while(t<k)//||(t==k&&l>0))
{
if(t<(k-1))//(t<k&&l!=0)||(t<(k-1))&&(l==0))//(0==t)||(t<k&&0!=l))
{
buffer[pos-2]=(NALU & 0x60)|28;
buffer[pos-1]=(NALU & 0x1f);
if(0==t)
{
buffer[pos-1]|=0x80;
}
sendBytes = rtp_session_send_with_ts(session,
&buffer[pos-2],
MAX_RTP_PKT_LENGTH+2,
g_userts);
t++;
pos+=MAX_RTP_PKT_LENGTH;
}
else //if((k==t&&l>0)||((t==k-1)&&l==0))
{
int iSendLen;
if(l>0)
{
iSendLen=valid_len-t*MAX_RTP_PKT_LENGTH;
}
else
iSendLen=MAX_RTP_PKT_LENGTH;
buffer[pos-2]=(NALU & 0x60)|28;
buffer[pos-1]=(NALU & 0x1f);
buffer[pos-1]|=0x40;
sendBytes = rtp_session_send_with_ts(session,
&buffer[pos-2],
iSendLen+2,
g_userts);
t++;
}
}
}
g_userts += DefaultTimestampIncrement;//timestamp increase
return len;
}三、可拓展的内容
（1）将这个sample裁剪到最简化。
（2）修改一些参数做实验（譬如每包字节数、IP地址、端口号等）。
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