RtspServer:轻量级RTSP服务器和推流器
文章目录
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- 项目概述
- 技术分析
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- 支持的编码格式
- 传输方式
- 心跳检测机制
- RTSP 推流
- 安全性
- 架构分析
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- RtspServer 整体架构
- 流程分析
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- 1. 客户端连接和会话建立
- 2. 媒体数据传输
- 3. 心跳检测和连接维护
- xop 基础库
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- 项目介绍
- 功能特性
- xop 整体架构
- 应用场景
- 社区问题收集与解答
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- 问题一：刚开始播放时有些花屏
- 问题二：推送 H.265 流时播放器无法播放
- Bug 修复与代码分析
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- 问题描述
- 分析与解决方案
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- 1. 修改 RTP 包的最大负载大小
- 2. 调整 RTP TCP 头部大小
- 3. 修正 H.264 视频源的帧处理
- 4. 修正 H.265 视频源的帧处理
- 总结
- 进一步的技术分析
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- 深入理解 RTP 分片与 NALU 处理
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- H.264 中的 FU-A 分片
- H.265 中的 FU 分片
- 起始码的处理
- 播放器兼容性
项目概述
RtspServer 是由 PHZ76 开发的高效、可定制的实时流媒体服务器解决方案。它基于作者编写的网络基础库 xop，允许开发者轻松处理和分发实时音视频流。项目提供了一个名为 DesktopSharing 的示例应用，可以捕获桌面和麦克风声音，并在编码后通过 RTSP 协议进行转发和推流。该项目支持 Windows 和 Linux 平台，代码量少，相比于 live555 等经典的流媒体库，RtspServer 更加轻量级，易于集成和二次开发，已在公司的项目中应用。
技术分析
支持的编码格式
RtspServer 支持多种音视频编码格式，涵盖了广泛的应用场景：
- 视频编码：H.264、H.265
- 音频编码：G.711A、AAC
传输方式
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单播 (Unicast)：
- RTP_OVER_UDP：通过 UDP 协议传输 RTP 数据，延迟低，但在网络不稳定时可能会丢包。
- RTP_OVER_RTSP (TCP)：通过 RTSP 协议在 TCP 连接上传输 RTP 数据，可靠性高，适用于防火墙或 NAT 环境。
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组播 (Multicast)：
- 适用于需要将同一流媒体数据发送给多个客户端的场景，节省网络带宽。
心跳检测机制
针对单播传输，RtspServer 内置了心跳检测机制，可以及时发现和处理连接异常，确保数据传输的稳定性。
RTSP 推流
RtspServer 支持 RTSP 推流功能，使用 TCP 协议进行数据传输，保证了数据的可靠传输，适用于对传输可靠性要求较高的应用场景。
安全性
RtspServer 内置了摘要认证（Digest Authentication），为服务提供了安全保障，防止未经授权的访问。
架构分析
RtspServer 整体架构
RtspServer 的架构主要包括以下组件：
- RTSP Server：处理客户端的 RTSP 请求，包括 SETUP、PLAY、PAUSE、TEARDOWN 等指令，管理会话和媒体流。
- Media Session：表示一个媒体会话，包含媒体流的相关信息，如流名称、媒体类型、编码格式等。
- Media Source：媒体源，负责提供音视频帧数据，可以来自文件、摄像头、麦克风或其他实时数据源。
- RTP Connection：负责通过 RTP 协议发送音视频数据，支持单播和组播传输。
流程分析
1. 客户端连接和会话建立
- 客户端通过 RTSP 协议发送连接请求到服务器。
- RTSP Server 接收到请求后，解析并创建一个新的 Media Session。
- 为每个媒体流（音频或视频）创建对应的 Media Source。
2. 媒体数据传输
- Media Source 获取音视频数据帧（可能来自编码器或实时采集设备）。
- RTP Connection 负责将媒体数据打包成 RTP 包，通过网络传输给客户端。
- 支持的传输方式包括 RTP_OVER_UDP、RTP_OVER_RTSP 和组播。
3. 心跳检测和连接维护
- 为了保持连接的稳定性，服务器会定期发送心跳检测，确认客户端的在线状态。
- 如果检测到连接异常，服务器会及时释放资源，防止资源泄漏。
xop 基础库
项目介绍
xop 是 RtspServer 的基础网络库，参考了 muduo 和 live555 的设计，封装了一个简单高效的网络框架，提供了构建高性能网络应用的基础组件。
功能特性
- 跨平台支持：兼容 Windows 和 Linux 操作系统。
- Windows 下：使用
select实现事件循环。 - Linux 下：使用
epoll实现高效的事件通知机制。
- Windows 下：使用
- 事件驱动模型：基于 Reactor 模式，实现非阻塞 IO 和事件驱动。
- 定时器：提供高精度的定时任务调度。
- 内存管理：实现了环形缓冲区和内存池，提升内存分配和释放的效率。
- 日志系统：内置简洁的日志功能，方便调试和运行监控。
xop 整体架构
- EventLoop：事件循环，核心组件，负责监听和分发 IO 事件、定时器事件等。
- Channel：通道，封装了文件描述符及其感兴趣的事件类型，如可读、可写等。
- TimerQueue：定时器队列，管理所有的定时任务。
- Buffer：缓冲区，提供高效的数据读写接口。
- Acceptor：监听器，负责接受新的客户端连接。
应用场景
- 在线教育平台：提供高清、流畅的远程教学体验，实现教师与学生的实时互动。
- 视频监控系统：实时传输监控摄像头的视频流，实现远程监控和安全管理。
- 远程会议系统：确保音频和视频的同步传输，提高远程会议的质量和效率。
- 桌面共享与远程协助：通过 DesktopSharing 示例应用，实现桌面实时共享和远程协助功能。
社区问题收集与解答
问题一：刚开始播放时有些花屏
问题描述：
在播放开始时，视频出现花屏现象。怀疑是与 GOP（Group of Pictures）有关，没有收到完整的一组 GOP，所以会花屏。是否应该等待下一个 I 帧？
解答：
是的，花屏问题通常是由于解码器没有接收到完整的关键帧（I 帧）导致的。解码器需要从 I 帧开始才能正确解码后续的 P 帧和 B 帧。
