关于PJSIP介绍的的一篇很好的文章

关于PJSIP介绍的的一篇很好的文章[z]

如果你对SIP/VoIP技术感兴趣,哪希望你不要错过,如果你对写出堪称优美的Code感兴趣 ,那么你也不可错过 这期间我想分析一下一个实际的协议栈的设计到实现的相关技术,算是自己的一个学习经 历记录. 最初选择这个库做分析的原因很简单,文档齐全,其它良好的特征则是慢慢发现的 www.pjsip.org 1. PJSIP简介 PJSIP的实现是为了能在嵌入式设备上高效实现SIP/VOIP.其主要特征包括: 1).极具移植性.(Extremely portable) 当前可支持平台包括: * Win32/x86 (Win95/98/ME, NT/2000/XP/2003, mingw). * arm, WinCE and Windows Mobile. * Linux/x86, (user mode and as kernel module(!)). * Linux/alpha * Solaris/ultra. * MacOS X/powerpc * RTEMS (x86 and powerpc). 正移植到: * Symbian OS 2).非常小的足印.(Very small footprint) 官方宣称编译后的库<150Kb,我在PC上编译后加上strip后大概173Kb,这对于嵌入 式设备,是个好消息 3).高性能.(High performance) 这点我们后面可以看看是否如作者宣称的 4).支持众多的特征.(Many features) 这点可以从http://www.pjsip.org/sip_media_features.htm#sip_features看出. 5).充足的SIP文档.(Extensive SIP documentation) 这是我最初选择该库的原因,当然不是最终的原因,最终的原因是它的code 2. PJSIP的组成. 其实说是PJSIP不是特别贴切,这个库实际上是几个部分组成的. 1).PJSIP - Open Source SIP Stack[开源的SIP协议栈] 2).PJMEDIA - Open Source Media Stack[开源的媒体栈] 3).PJNATH - Open Source NAT Traversal Helper Library[开源的NAT-T辅助库] 4).PJLIB-UTIL - Auxiliary Library[辅助工具库] 5).PJLIB - Ultra Portable Base Framework Library[基础框架库] 而在最上层库的目录分为(可以使用tree -d -L 1 查看) $TOP/build [包含Makefile] $TOP/build.symbian [针对symbian的Makefile] $TOP/pjlib [参考上面] $TOP/pjlib-util [参考上面] $TOP/pjnath [参考上面] $TOP/pjmedia [参考上面] $TOP/pjsip [参考上面] $TOP/pjsip-apps $TOP/third_party 而在每个子目录,可以看到分为: bin [编译后产生的二进制文件] build [Makefile] build/output build/wince-evc4 docs [doxygen的文档,用doxygen docs/doxygen.cfg产生] include [头文件] lib [编译后产生的库] src [源代码] 3. PJLIB简介 要理解好PJSIP，就不得不先说说PJLIB，PJLIB算的上是这个库中最基础的库，正是这个 库的优美实现，才让PJSIP变得如此优越。 PJLIB提供了一系列特征，这是我们下面分析的重点，涉及到： 1).非动态内存分配[No Dynamic Memory Allocations] 实现了内存池，获取内存是从与分配的内存池中获取，高性能程序多会自己构造内存池 ，后面我们会解释该内存池的使用以及基本的原理。根据作者的比较，是常规的 malloc( )/free()函数的30倍。 2).OS抽象[Operating System Abstraction] 实现OS抽象的根本原因在与可移植性，毋庸置疑. 涉及到： a).线程[Threads.] b).线程本地存储[Thread Local Storage.] c).互斥[Mutexes.] d).信号灯[Semaphores.] e).原子变量[Atomic Variables.] f).临届区[Critical sections.] g).锁对象[Lock Objects.] h).事件对象[Event Object.] i).时间管理[Time Data Type and Manipulation.] j).高解析的时间戳[High Resolution Timestamp.] 等等，这些我们后面分析代码时一一看来 3).低层的网络相关IO[Low-Level Network I/O] 这涉及到： a).Socket抽象[Socket Abstraction.] b).网络地址解析[Network Address Resolution.] c).实现针对Socket的select API[Socket select() API.] 4).时间管理[Timer Management] 这主要涉及到两个部分，一个时定时器的管理，还有就是时间解析的精度(举例说来，就 是能精确到哪个时间等级，比如 POSIX sleep(),就只能以秒为单位，而使用select()则可 以实现毫秒级别的计时) 5).各种数据结构[Various Data Structures] 主要有: a).针对字符串的操作[String Operations] b).数组辅助[Array helper] c).Hash表[Hash Tabl] d).链表[Linked List] e).红黑平衡树[Red/Black Balanced Tree] 6).异常处理[Exception Construct] 使用的是TRY/CATCH,知道C++/JAVA之类面向对象语言的人看过会宛而一笑 7).LOG机制[Logging Facility] 很显然，一个良好的程序，好的LOG机制不可少。这能很方便的让你去调试程序，对此我 是深有体会，任何时候，不要忘记“好的程序，是架构出来的；而能跑的程序，是调试出 来的:)” 8).随机数以及GUID的产生[Random and GUID Generation] GUID指的是"globally unique identifier"，只是一个标识而已，比如说你的省份证， 算的上是一个GUID，当然，准确说来是“china unique identifier”. 看了这么多的特征列举，是不是很完备，的确。 总算是初步列举完了PJLIB的基本特征了，后面我们来说说它的使用与实现: 4. PJLIB的使用 有了上述介绍，是不是很想知道这个库的使用，没关系，我们慢慢说来 首先是头文件和编译出来的库的位置，这就不必多说了，除非你没有使用过手动编译的库 ，如果不太了解步骤，google一下，啊 1).为了使用这个库，需要使用： #include <pjlib.h> 当然，也可以选择： #include <pj/log.h> #include <pj/os.h> 这种分离的方式，不过，简介其间，还是使用第一种吧:),毕竟，你不需要确认到你所 需的函数或者数据结构具体到哪个具体的头文件 2).确保在使用PJLIB之前调用 pj_init()来完成PJLIB库使用前说必须的一些初始化. 这是一个必不可少的步骤. ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 3).使用PJLIB的一些建议 作者对使用PJLIB的程序提出了一些建议，包括如下 ： a).不要使用ANSI C[Do NOT Use ANSI C] 观点很明确，ANSI C并不会让程序具有最大的移植性，应该使用PJSIP库所提供的响 应机制来实现你所需要的功能. b).使用pj_str_t取代C风格的字符串[Use pj_str_t instead of C Strings] 原因之一是移植性，之二则是PJLIB内置的pj_str_t相关操作会更快(性能). c).从内存池分配内存[Use Pool for Memory Allocations] 这很明显，如果你知道为什么会使用内存池的话(提示一下，性能以及易用性:)) d).使用PJLIB的LOG机制做文字显示[Use Logging for Text Display] 很明显 还有些关于移植的一些问题，不在我们的讨论范围，如果你需要移植到其它平台或者 环境，请参考http://www.pjsip.org/pjlib/docs/html/porting_pjlib_pg.htm 5. PJLIB的使用以及原理 终于开始提及实现原理以及具体的编码了:),前面的列举还真是个琐碎的事情,还是奔主题 来:). 5.1快速内存池[Fast Memory Pool] 前面说过,使用内存池的原因在于性能的考虑,原因是C风格的malloc()以及C++风格的new 操作在高性能或实时条件下表现并不太好,原因在于性能的瓶颈在于内存碎片问题. 下面列举其优点与需要主要的问题: 优点： a).不像其它内存池,允许分配不同尺寸的chunks. b).快速. 内存chunks拥有O(1)的复杂度,并且操作仅仅是指针的算术运算,其间不需要使用锁住任 何互斥量. c).有效使用内存. 除了可能因为内存对齐的原因会浪费很少的内存外,内存的使用效率非常高. d).可预防内存泄漏. 在C/C++程序中如果出现内存泄漏问题,其查找过程哪个艰辛,不足为外人道也:( [曾经有次用别人的Code,出现了内存泄漏,在开发板上查找N天,又没工具可在开发板上使 用,哪个痛苦,想自杀~~~ 原因很简单,你的内存都是从内存池中获取的,就算你没有释放你获取的内存,只要你记得 把内存池destroy,那么内存还是会还给系统. 还有设计带来的一些其它益处,比如可用性和灵活性: e).内存泄漏更容易被跟踪. 这是因为你的内存是在指定的内存池中分配的,只要能很快定位到内存池,内存泄漏的侦 测就方便多了. f).设计上从内存池中获取内存这一操作是非线程安全的. 原因是设计者认为内存池被上层对象所拥有,线程安全应该由上层对象去保证,这样的话 ,没有锁的问题会让内存分配变得非常的快. g).内存池的行为像C++中的new的行为,当内存池获取内存chunks会抛出PJ_NO_MEMORY_EX CEPTION异常,当然,因为支持异常处理,也可以使用其它方式让上层程序灵活的定义异常的 处理. [这是异常处理的基本出发点,但是这有大量的争论,原因是这改变了程序的正常流程,谁能 去保证这种流程是用户所需要的呢,因此C++中的异常处理饱受争议,请酌情使用] h). 可以在后端使用任何的内存分配器.默认情况下是使用malloc/free管理内存池的块, 但是应用程序也可以指定自己的策略(strategy),例如从一个全局存储空间分配内存. 恩,要知道,任何事务都是两面的(颇为佩服创造出“双赢”这个词的语言天才, 不过，文 字游戏对于技术人员不能说是件好事情:(),好了,使用时,不要认为这个内存池是哪种"per fect"的技术,要记得"任何设计,都是在各种限制条件中的一个折中,对于'戴着镣铐的舞蹈 ',除了'舞蹈',也不要忘记'镣铐'哦",不要忘了告诫: 告诫[Caveats]: a).使用合适的大小来初始化内存池. 使用内存池时,需要指定一个初始内存池大小, 这个值是内存池的初始值,如果你想要高 性能,要谨慎选择这个值哦,太大的化会