SkillAgentSearch skills...

RtspServer

基于muduo（多线程网络服务框架）在应用层实现了RTSP服务器

GenerateConvertImprove

Install / Use

/learn @ouweibin/RtspServer
About this skill

Quality Score

0/100

Supported Platforms

Universal

README

RtspServer

基于muduo（多线程网络服务框架）在应用层实现了RTSP服务器，支持传输H264视频格式文件，并在VLC上进行播放测试

  • 网络库使用Reactor模式，基于非阻塞IO+IO复用，采用epoll的LT模式
  • 使用了异步日志、应用层Buffer、线程池技术，采用eventfd进行线程同步，基于timefd和小根堆实现定时
  • 主线程accept请求，采用RR轮询分发给IO线程，计算线程解析H264文件数据并转发给IO线程
  • 支持基于UDP和TCP的单播功能，同时支持RTSP摘要认证

使用

  • 服务器使用监听端口554，因为0~1024为公认端口，所以需要root权限运行程序
  • VLC测试时用真正的服务器IP地址替换掉rtsp://0.0.0.0:554/live的IP地址

muduo

事件和线程

epoll会监听三种类型的事件，一种是网络IO事件，一种是定时器事件，还有一种是自身线程唤醒事件

多线程服务器中的线程一般分为几类：

  • IO线程：负责网络IO
  • 计算线程：负责复杂计算
  • 其它线程：日志线程，视频数据转发线程等

核心类

  • Channel

    每一个Channel对象负责一个文件描述符的IO事件，在Channel对象中保存着IO事件的类型以及相应的回调函数，程序中的文件描述符一般都会和一个Channel对象关联，包括eventfd，listenfd，timefd等

  • EventLoop

    每个线程只有一个EventLoop对象，线程运行loop函数，每次从epoll获得活跃事件，并通过Channel的回调函数进行处理

  • EventLoopThreadPool

    线程池，可设置线程数并创建对应数量的EventLoopThread对象，可通过round-robin或hash两种策略获取某个线程使用

  • EventLoopThread

    创建线程，包含一个EventLoop对象，线程运行loop函数

One Loop per Thread模型

主流程

  • 主线程负责accept请求，建立连接后采用Round-Robin轮询方式分配给线程池中的某个线程，每个线程都运行EventLoop来维护一定数量的连接，管理这些连接的IO事件和定时器事件，每个线程初始时对自己的eventfd进行监听，便于主线程进行异步唤醒
  • 当主线程把新连接分配给某个线程后，该线程可能阻塞在epoll_wait中，通过eventfd异步唤醒线程，线程得到活跃事件进行处理
  • queueInLoop是跨线程调用的精髓所在，使用了异步唤醒

定时器事件

  • 以最小堆管理定时器组（以每个定时器的发生时间在最小堆中排序）
  • 以timerfd作为通知方式，交给epoll监听，将超时事件转为IO事件
  • timerfd所设置的时间总是最小堆的堆顶定时器的发生时间

timerfd是Linux为用户程序提供的一个定时器接口。这个接口基于文件描述符，通过文件描述符的可读事件进行超时通知，读取的数据是超时的次数，所以能够被用于select/epoll的应用场景

#include <sys/timerfd.h>
int timerfd_create(int clockid, int flags);   // 创建一个定时器描述符timerfd
// clockid:
// 	CLOCK_REALTIME 		相对时间，从1970.1.1到目前的时间
// 	CLOCK_MONOTONIC 	绝对时间，获取的时间为系统重启到现在的时间
// flags:
// 	TFD_NONBLOCK/TFD_CLOEXEC
// 返回值:
//	timerfd（文件描述符）

int timerfd_settime(int fd, int flags, const struct itimerspec *new_value, struct itimerspec *old_value);       // 启动或关闭fd指定的定时器
// fd: timerfd（文件描述符）
// flags: 0表示设置的是相对时间，1表示设置的是绝对时间
// new_value:
// 	指定新的超时时间，设定new_value.it_value非零则启动定时器，否则关闭定时器，如果
// 	new_value.it_interval为0，则定时器只定时一次，即初始那次，否则之后每隔设定时间超时一次
// old_value:
// 	不为null则返回定时器这次设置之前的超时时间
int timerfd_gettime(int fd, struct itimerspec *curr_value);
// 此函数用于获得定时器距离下次超时还剩下的时间
// 如果调用时定时器已经到期，并且该定时器处于循环模式，那么调用此函数之后定时器重新开始计时

struct itimerspec {
    struct timespec it_interval;  /* Interval for periodic timer */
    struct timespec it_value;     /* Initial expiration */
};
struct timespec {
    time_t tv_sec;                /* Seconds */
    long   tv_nsec;               /* Nanoseconds */
};

异步唤醒事件

eventfd用于异步唤醒

int eventfd(unsigned int initval, int flags)
// 创建一个eventfd对象，该对象是一个内核维护的无符号的64位整型计数器。初始化为initval的值
// flags可以是以下三个标志位的OR结果:
// 	EFD_CLOEXEC		fork子进程时不继承
// 	EFD_NONBLOCK	设置成非阻塞
//	EFD_SEMAPHORE	（2.6.30以后支持）支持semophore语义的read，简单说就值递减1
read()
// 读操作就是将counter值置0，如果是semophore就减1
write()
// 设置counter的值

文件描述符使用

// stdin, stdout, and stderr are 0, 1,and 2
// EpollPoller epoll_create1() fd = 3 - EpollPoller.cc:36
// createTimerfd createTimerfd() fd = 4 - TimerQueue.cc:35
// createEventfd createEventfd() fd = 5 - EventLoop.cc:36
// createNonblockingOrDie sockets::createNonblockingOrDie() fd = 6 - SocketUtil.cc:44

gtest的安装和使用

# 在目录/usr/src/下生成gtest目录存放源码
sudo apt-get install libgtest-dev

# 编译源码
cd /usr/src/gtest
sudo mkdir build
cd build
sudo cmake ..
sudo make

# 将编译生成的库拷贝到系统目录下
sudo cp libgtest*.a /usr/local/lib

RTSP服务器

在网络库的基础上，增加一个线程负责视频数据的转发

主线程

  • 创建RtspServer，创建MediaSession，添加具体的MediaSource到MediaSession，添加MediaSession到RTSPServer，启动loop循环
  • Acceptere接收新连接，创建RtspConnection对象处理RTSP请求
  • 在处理DESCRIBE请求时，创建RtpConnection，同时给MediaSession添加RtpConnection
  • 在处理PLAY请求时，调用RtpConnection的play函数，设置isPlay标志

视频数据转发线程

  • 调用RTSPServer的pushFrame函数
  • 调用MediaSession的handleFrame函数
  • 调用了具体的MediaSource的handleFrame函数
  • MediaSource的handleFrame对帧进行封包，然后调用RtpConnection的sendRtpPacket函数
  • sendRtpPacket判断isPlay标志开始发送数据

H264文件操作

H264码流由一系列NAL单元组成，NAL单元由起始码，NALU头部和NALU载荷组成。起始码一般为"00 00 01"或"00 00 00 01"，它用于标志一个NAL单元的开始，NALU头部占一个字节，后面都是NALU载荷的内容

RTSP协议

RTP协议

  • RTP/RTCP协议是传输层协议
  • RTP协议对流媒体数据进行封包和传输，RTCP协议用于数据传输过程的控制和同步
  • 每个RTP数据报由头部和载荷组成，头部固定为12个字节
                  0                   1                   2                   3
                  0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
                 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
                 |V=2|P|X|  CC   |M|     PT      |       sequence number         |
                 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
                 |                           timestamp                           |
                 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
                 |           synchronization source (SSRC) identifier            |
                 +=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+
                 |            contributing source (CSRC) identifiers             |
                 |                             ....                              |
                 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

载荷则规定了三种不同的结构模式：单一封包模式、 组合封包模式和分片封包模式

RTP协议的封包规则是：如果NAL单元小于最大传输单元MTU，就采用单一封包模式，否则采用分片封包模式

                  refer to RFC 3984
                  0                   1                   2                   3
                  0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
                 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
                 |F|NRI|  type   |                                               |
                 +-+-+-+-+-+-+-+-+                                               |
                 |                                                               |
                 |             one or more aggregation units                     |
                 |                                                               |
                 |                               +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
                 |                               :...OPTIONAL RTP padding        |
                 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

                  0                   1                   2                   3
                  0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
                 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
                 | FU indicator  |   FU header   |                               |
                 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                               |
                 |                                                               |
                 |                         FU payload                            |
                 |                                                               |
                 |                               +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
                 |                               :...OPTIONAL RTP padding        |
                 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

带认证的RTSP协议流程

OPTIONS rtsp://192.168.1.142:554/live RTSP/1.0
CSeq: 2
User-Agent: LibVLC/2.2.6 (LIVE555 Streaming Media v2016.02.22)

RTSP/1.0 200 OK
CSeq: 2
Public: OPTIONS, DESCRIBE, SETUP, TEARDOWN, PLAY


DESCRIBE rtsp://192.168.1.142:554/live RTSP/1.0
CSeq: 3
User-Agent: LibVLC/2.2.6 (LIVE555 Streaming Media v2016.02.22)
Accept: application/sdp


RTSP/1.0 401 Unauthorized
CSeq: 3
WWW-Authenticate: Digest realm="-_-", nonce="b15ab645fd3d9d17d0905f45527e95e6"


DESCRIBE rtsp://192.168.1.142:554/live RTSP/1.0
CSeq: 4
Authorization: Digest username="admin", realm="-_-", nonce="b15ab645fd3d9d17d0905f45527e95e6", uri="rtsp://192.168.1.142:554/live", response="848666d183dd367fa613e3bd8670bf69"
User-Agent: LibVLC/2.2.6 (LIVE555 Streaming Media v2016.02.22)
Accept: application/sdp


RTSP/1.0 200 OK
CSeq: 4
Content-Length: 129
Content-Type: application/sdp

v=0
o=- 91574916875 1 IN IP4 192.168.1.142
t=0 0
a=control:*
m=video 0 RTP/AVP 96
a=rtpmap:96 H264/90000
a=control:track0


SETUP rtsp://192.168.1.142:554/live/track0 RTSP/1.0
CSeq: 5
Authorization: Digest username="admin", realm="-_-", nonce="b15ab645fd3d9d17d0905f45527e95e6", uri="rtsp://192.168.1.142:554/live", response="1d8f3068153ff01df9c5fe079160dfa4"
User-Agent: LibVLC/2.2.6 (LIVE555 Streaming Media v2016.02.22)
Transport: RTP/AVP;unicast;client_port=60780-60781


RTSP/1.0 200 OK
CSeq: 5
Transport: RTP/AVP;unicast;client_port=60780-60781;server_port=1618-1619
Session: 6880


PLAY rtsp://192.168.1.142:554/live RTSP/1.0
CSeq: 6
Authorization: Digest username="admin", realm="-_-", nonce="b15ab645fd3d9d17d0905f45527e95e6", uri="rtsp://192.168.1.142:554/live", response="575e53b58f49b5a377a9bf32e6077f0f"
User-Agent: LibVLC/2.2.6 (LIVE555 Streaming Media v2016.02.22)
Session: 6880
Range: npt=0.000-


RTSP/1.0 200 OK
CSeq: 6
Range: npt=0.000-
Session: 6880; timeout=60

摘要认证的加密方式使用MD5，同时使用nonce解决重放攻击问题：nonce是由服务器生成的一个随机数，客户端收到nonce后，与用户名，密码一起加密后发送给服务器（response字段），服务器根据用户名在数据库搜索密码后对response进行验证，由于nonce只使用1次，所以防止了重放攻击

参考

  1. https://github.com/chenshuo/muduo
  2. https://github.com/PHZ76/RtspServer

Related Skills

node-connect

345.9k

Diagnose OpenClaw node connection and pairing failures for Android, iOS, and macOS companion apps

frontend-design

106.4k

Create distinctive, production-grade frontend interfaces with high design quality. Use this skill when the user asks to build web components, pages, or applications. Generates creative, polished code that avoids generic AI aesthetics.

openai-whisper-api

345.9k

Transcribe audio via OpenAI Audio Transcriptions API (Whisper).

qqbot-media

345.9k

QQBot 富媒体收发能力。使用 <qqmedia> 标签，系统根据文件扩展名自动识别类型（图片/语音/视频/文件）。

ouweibin

View profile

View on GitHub
GitHub Stars87
CategoryDevelopment
Updated2mo ago
Forks19
ouweibin/RtspServer

Languages

C++

Security Score

100/100

Audited on Jan 20, 2026

No findings