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  • PJSIP开源库详解

    PJSIP是一个包含了SIP、SDP、RTP、RTCP、STUN、ICE等协议实现的开源库。它把基于信令协议SIP的多媒体框架和NAT穿透功能整合成高层次、抽象的多媒体通信API,这套API能够很容易的一直到各种构架中,不管是桌面计算机,还是嵌入式设备等。

    一,PJSIP的编译与安装

        PJSIP的下载地址 :

        http://www.pjsip.org/release/2.6/pjproject-2.6.tar.bz2

       生成makefile

    ./configure

       编译与安装

    make && make dep && make install

        注意,如果使用老版本的gcc编译pjsip-2.6可能出现错误,此时或升级gcc或在./configure的时候disable某些模块。

    二、PJSIP的组织架构介绍

        PJSIP开源库中主要包含两部分,一部分是SIP协议栈(SIP消息处理),另一部分媒体流处理模块(RTP包的处理)。

        SIP协议栈模块

        SIP协议栈这个模块,开源库由底层往上层做了各个层次的封装。

        pjlib是最底层的,最基础的库,它实现的是平台抽象与框架(数据结构、内存分配、文件I/O、线程、线程同步等),是SIP协议栈的基石。其他所有与SIP相关的模块都是基于PJLIB来实现的。

        pjlib-util则是封装了一些常用的算法,例如MD5、CRC32等,除此之外封装了一些涉及到字符串、文件格式解析操作的API,例如XML格式解析。

        pjsip-core则是SIP协议栈的核心,在该库中,包含了三个非常重要的模块,分别是SIP endpoint、SIP transaction module、SIP dialog module、transport layer。后续会着重介绍前三个模块。

        pjsip-simple则是SIP事件与出席框架,如果你程序中要实现出席制定,则该库是必备的。

        pjsip-ua是INVITE会话的高层抽象,使用该套API比较容易创建一个SIP会话。此外该库还实现了SIP client的注册API。

        pjsua是PJSIP开源库中能够使用到的最高层次抽象API,该库是基于pjsip-ua及以下库做了高层次的分装。

        基于上图,SIP endpoint是整个协议栈模块的核心,一般来说,一个进程内只能创建一个SIP endpoint。因此SIP endpoint是基于PJSIP开发的应用程序内所有SIP objects的管理与拥有者。根据官方文档的描述,SIP endpoint主要承担了一下角色:

    • 为所有的SIP对象管理内存池的分配与释放(在基于pjsip的应用程序中,动态内存的分配是在内存池基础上进行的)
    • 接收来自于传输层的消息,并将消息分配到上层,这里的上层指的是图中的SIP transaction module、SIP dialog module、application module。优先级顺序是SIP transaction module > SIP dialog module > application module。如果消息被上层接收处理,则消息由接收的那层继续往上传递处理。例如,SIP endpoint收到的SIP消息,会先较低给SIP transaction module,如果SIP transaction module在transaction hash table中找到消息所对应的transaction,则SIP transaction module在完成相应的处理后,会将消息尝试继续往上传递;如果SIP transaction module在transaction hash table中没有找到消息所对应的transaction,则该SIP消息由SIP endpoint继续往上传递。当SIP消息不能被上层所有module处理,则该消息由SIP endpoint来做默认处理。
    • SIP endpoint负责管理模块(module),module在这里是对该库进行扩展的一种方法,在代码里代表的是一个结构体数据,上面会定义module名字、优先级、以及一些函数指针。开发者可以自己定义一些优先级高于SIP transaction module的module来截获对SIP消息的处理。
    • 它为所有对象和分发事件提供单个轮询函数。

        transport layer是sip消息的接收与发送模块,目前支持TCP、UDP、TLS三种方式。

        媒体流处理模块

        该模块主要包含两部分,一是media transport,负责接收媒体流;二是媒体端口(media port)框架,该框架实现了各种媒体端口,每一个media port上定义各种操作(创建、销毁、get/put等),常用媒体端口有:File writer(记录媒体文件),File player(播放媒体文件)、stream port 、conference port(可以实现多方通话)、master port等。

        media transport目前支持RTP(UDP)、SRTP(加密)、ICE(NAT穿透)

        当SIP会话建立后,底层的媒体流处理流程可参考下图:

        

        在上图上,从左往右,以此是media transport、stream port、conference port、sound device port、sound device 。前四个需要自己在程序里创建,最后一个sound device 是与sound device port相关联的,创建sound device port的时候便会关联到sound device。媒体流数据是通过各个media port操作进行传递的,在上图中驱动媒体流由左往右流动的“驱动器是”sound device port,该端口是通过sound device的硬件驱动不停向与它连接的media port实施/get or put fram 操作,从而媒体流得以流动。

        在媒体流处理模块中,像sound device port的端口,我们成为主动型端口或者驱动型端口。媒体流处理模块中另外一个主动型端口就是master port。

        在上图中最重要的是stream port ,如果你使用了pjmedia库,则必少不了stream port 。在stream port 中,从接收RTP包的角度讲,RTP包会被做一下处理:

                                decode RTP into frame ---> put each frame into jitter buffer ---> decode frame into samples with codec

        从发送RTP包的角度讲,除了包含媒体流数据的RTP包外,还会存在keep alive UDP pakcet。

        stream port 与media transport之间的连接是通过attach和detach操作完成的,该操作是在创建stream port执行。除此之外,为了能正常接收RTP流,我们需要为media transport提供轮训机制,通常我们使用SIP endpoint的IO queue即可,这个是在创建media transport时通过参数设置的。

       注:* jitter buffer是一种缓冲技术,主要用于音频视频流的缓冲处理。

         

    三,基于PJSIP的VOIP程序开发

    1.     创建module,目的处理来自于SIP UAS的invite 请求,因为该invite 请求初次被处理的时候,它不属于任何Dialog或者transaction。所以由自己创建的application module 处理。
      static pjsip_module mod_pjsip =
      {
          NULL, NULL,                     /* prev, next.              */
          { "mod-pjsip", 9 },		    /* Name.                    */
          -1,                             /* Id                       */
          PJSIP_MOD_PRIORITY_APPLICATION, /* Priority                 */
          NULL,                           /* load()                   */
          NULL,                           /* start()                  */
          NULL,                           /* stop()                   */
          NULL,                           /* unload()                 */
          &on_rx_request,                 /* on_rx_request()          */
          NULL,                           /* on_rx_response()         */
          NULL,                           /* on_tx_request.           */
          NULL,                           /* on_tx_response()         */
          NULL,                           /* on_tsx_state()           */
      };
      

        

    2.      初始化: (一下代码仅供参考,如有疑问邮件联系vslinux@qq.com)
      PJLIB-UTIL初始化 ---> 创建 pool factory ---> 创建SIP endpoint ---> 创建SIP transport ---> 初始化transaction layer ---> 初始化UA layer ---> 初始化 100rel module(处理临时响应) ---> 创建invite session module ---> 创建media endpoint ---> 创建media transport
          /* Then init PJLIB-UTIL: */
          status = pjlib_util_init();
          PJ_ASSERT_RETURN(status == PJ_SUCCESS, 1);
      
          /* Must create a pool factory before we can allocate any memory. */
          pj_caching_pool_init(&sip_config.cp, &pj_pool_factory_default_policy, 0);
          sip_config.pool = pj_pool_create(&sip_config.cp.factory, "pjsip-app", 1000, 1000, NULL);
      
       
          /* Create global endpoint: */
          {
              const pj_str_t *hostname;
              const char *endpt_name;
      
              /* Endpoint MUST be assigned a globally unique name.*/
              hostname = pj_gethostname();
              endpt_name = hostname->ptr;
      
              /* Create the endpoint: */
      
              status = pjsip_endpt_create(&sip_config.cp.factory, endpt_name,
                                          &sip_config.g_endpt);
              PJ_ASSERT_RETURN(status == PJ_SUCCESS, 1);
          }
          
          for (i=0; i<sip_config.thread_count; ++i) {
              pj_thread_create( sip_config.pool, "app", &sip_worker_thread, NULL,
                                0, 0, &sip_config.sip_thread[i]);
          }
          /* 
           *  Add UDP transport, with hard-coded port 
           *  Alternatively, application can use pjsip_udp_transport_attach() to
           *  start UDP transport, if it already has an UDP socket (e.g. after it
           *  resolves the address with STUN).
           *	*/
          {
      	/* ip address of localhost */
              pj_sockaddr addr;
      
              pj_sockaddr_init(AF, &addr, NULL, (pj_uint16_t)SIP_PORT);
      
              if (AF == pj_AF_INET()) {
                  status = pjsip_udp_transport_start( sip_config.g_endpt, &addr.ipv4, NULL,
                                                      1, &sip_config.tp);
              } else if (AF == pj_AF_INET6()) {
                  status = pjsip_udp_transport_start6(sip_config.g_endpt, &addr.ipv6, NULL,
                                                      1, &sip_config.tp);
              } else {
                  status = PJ_EAFNOTSUP;
              }
      
              if (status != PJ_SUCCESS) {
                  app_perror(THIS_FILE, "Unable to start UDP transport", status);
                  return 1;
              }
      	PJ_LOG(3,(THIS_FILE, "SIP UDP listening on %.*s:%d",
      	(int)sip_config.tp->local_name.host.slen, sip_config.tp->local_name.host.ptr,
      	sip_config.tp->local_name.port));
          }
           /* Set transport state callback */
          {
              pjsip_tp_state_callback tpcb;
              pjsip_tpmgr *tpmgr;
      
              tpmgr = pjsip_endpt_get_tpmgr(sip_config.g_endpt);
              tpcb = pjsip_tpmgr_get_state_cb(tpmgr);
      
              if (tpcb != &on_tp_state_callback) {
                  sip_config.old_tp_cb = tpcb;
                  pjsip_tpmgr_set_state_cb(tpmgr, &on_tp_state_callback);
              }
          }
          /* 
           *  Init transaction layer.
           *  This will create/initialize transaction hash tables etc.
           *	*/
          status = pjsip_tsx_layer_init_module(sip_config.g_endpt);
          if (status != PJ_SUCCESS) {
              app_perror(THIS_FILE, "Unable to initialize transaction layer", status);
      	return status;
          }
          /* 
           *	Initialize UA layer module.
           *  This will create/initialize dialog hash tables etc.
           *  */
          status = pjsip_ua_init_module( sip_config.g_endpt, NULL );
          if (status != PJ_SUCCESS) {
              app_perror(THIS_FILE, "Unable to initialize UA layer", status);
      	return status;
          }
      
          status = pjsip_100rel_init_module(sip_config.g_endpt);
          if (status != PJ_SUCCESS) {
              app_perror(THIS_FILE, "Unable to initialize 100rel", status);
      	return status;
          }
          /* 
           *  Init invite session module.
           *	The invite session module initialization takes additional argument,
           *	i.e. a structure containing callbacks to be called on specific
           *  occurence of events.
           *  We use on_media_update() callback in this application to start
           *	media transmission.
           *  */
          {
              /* Init the callback for INVITE session: */
              pj_bzero(&sip_config.inv_cb, sizeof(sip_config.inv_cb));
              sip_config.inv_cb.on_state_changed = &call_on_state_changed;
              sip_config.inv_cb.on_new_session = &call_on_forked;
              sip_config.inv_cb.on_media_update = &call_on_media_update;
      
              /* Initialize invite session module:  */
              status = pjsip_inv_usage_init(sip_config.g_endpt, &sip_config.inv_cb);
      	if (status != PJ_SUCCESS) {
      	    app_perror(THIS_FILE, "Unable to initialize invite session module", status);
      	    return 1;
      	}
          }
          /*	Register our module to receive incoming requests. */
          status = pjsip_endpt_register_module( sip_config.g_endpt, &mod_pjsip);
          if (status != PJ_SUCCESS) {
      	app_perror(THIS_FILE, "Unable to register pjsip app module", status);
      	return 1;
          }
      
          /* 
           *	Initialize media endpoint.
           *	This will implicitly initialize PJMEDIA too.
           *	*/
          status = pjmedia_endpt_create(&sip_config.cp.factory, NULL, 1, &sip_config.g_med_endpt);
          if (status != PJ_SUCCESS) {
      	app_perror(THIS_FILE, "Unable to create media endpoint", status);
      	return 1;
          }
      
          /* Add PCMA/PCMU codec to the media endpoint. */
          status = pjmedia_codec_g711_init(sip_config.g_med_endpt);
          if (status != PJ_SUCCESS) {
      	app_perror(THIS_FILE, "Unable to add codec", status);
      	return 1;
          }
      
          /*	Create media transport used to send/receive RTP/RTCP socket.
           *	One media transport is needed for each call. Application may
           *	opt to re-use the same media transport for subsequent calls.
           *	*/
          rtp_port = (pj_uint16_t)(sip_config.rtp_start_port & 0xFFFE);
          /* Init media transport for all calls. */
          for (i=0, count=0; i<sip_config.max_calls; ++i, ++count) {
      	unsigned j;
          	for (j = 0; j < PJ_ARRAY_SIZE(sip_config.call[i].transport); ++j) {
      	    /* Repeat binding media socket to next port when fails to bind
      	     * * to current port number.
      	     * */
      	    int retry;
      	    sip_config.call[i].media_index = j;
      	    for (retry=0; retry<100; ++retry,rtp_port+=2)  {
      		status = pjmedia_transport_udp_create3(sip_config.g_med_endpt, AF, NULL, NULL,
          	                                           rtp_port, 0,
          	                                           &sip_config.call[i].transport[j]);
      		if (status == PJ_SUCCESS) {
      		    rtp_port += 2;
      		    /* 
          	    	     *  Get socket info (address, port) of the media transport. We will
          	    	     *  need this info to create SDP (i.e. the address and port info in
          	    	     *  the SDP).
          	    	     *  */
      		    pjmedia_transport_info_init(&sip_config.call[i].tpinfo[j]);
      		    pjmedia_transport_get_info(sip_config.call[i].transport[j], &sip_config.call[i].tpinfo[j]);
      		    PJ_LOG(3,(THIS_FILE,"create media TP for call %d success!",i));
      		    break;
      		}
      	    }
          	}
      	if (status != PJ_SUCCESS) {
      	    app_perror(THIS_FILE, "Unable to create media transport", status);
      	    goto err;
      	}
          }
      

        

    3. none
    
    
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