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SRS流媒体源码解析--service

本文主要解析一下SRS3.0 service部分源码,主要和srs_service_st模块。

srs_service_st

模块包含了网络服务的基础实现,特别是与套接字(sockets)和网络通信相关的功能。主要功能和特点包括:

(1)初始化和关闭: srs_st_init 和 srs_close_stfd 函数用于初始化网络服务和关闭套接字。
(2)错误处理: 使用 srs_error_t 类型来处理和报告错误。
(3)网络选项设置: 设置套接字选项。
(4)TCP 和 UDP 监听: srs_tcp_listen 和 srs_udp_listen 函数用于创建 TCP 和 UDP 监听服务。
         连接管理: SrsTcpClient 类提供了 TCP 客户端连接的管理,包括连接、读取、写入和关闭连           接。套接字操作: 提供了对套接字文件描述符(srs_netfd_t)的操作,如打开、关闭、读取             和写入。

头文件定义:

(1)对线程/协程的API的抽象

// 存储线程的句柄
typedef void* srs_thread_t;
// 条件变量
typedef void* srs_cond_t;
// 锁
typedef void* srs_mutex_t;
// 获取线程/协程句柄
extern srs_thread_t srs_thread_self();

// 条件变量操作
// 创建一个新的条件变量实例
extern srs_cond_t srs_cond_new();
// 销毁给定的条件变量
extern int srs_cond_destroy(srs_cond_t cond);
// 使当前线程等待条件变量cond。线程会释放锁并阻塞,直到其他线程通过srs_cond_signal或srs_cond_broadcast唤醒它
extern int srs_cond_wait(srs_cond_t cond);
// 带超时的等待版本,如果在指定的timeout时间内条件未被满足,则函数会返回。
extern int srs_cond_timedwait(srs_cond_t cond, srs_utime_t timeout);
// 唤醒一个等待在条件变量cond上的线程。如果没有线程等待,则什么也不做。
extern int srs_cond_signal(srs_cond_t cond);


// 互斥锁操作
// 创建一个新的互斥锁实例。
extern srs_mutex_t srs_mutex_new();
// 销毁给定的互斥锁
extern int srs_mutex_destroy(srs_mutex_t mutex);
// 加锁操作,如果锁已被持有,则调用线程将阻塞,直到锁可用
extern int srs_mutex_lock(srs_mutex_t mutex);
// 解锁操作,释放由当前线程持有的锁
extern int srs_mutex_unlock(srs_mutex_t mutex);

(2)对网络相关的API进一步封装



```cpp
// 定义网络文件描述符类型,通常用于表示网络连接。
typedef void* srs_netfd_t;

// 初始化ST(可能是底层事件处理库,如libevent),要求使用epoll作为事件驱动机制。
extern srs_error_t srs_st_init();

// 关闭网络文件描述符stfd,同时确保底层的文件描述符也被关闭。
extern void srs_close_stfd(srs_netfd_t& stfd);

// 设置文件描述符fd的FD_CLOEXEC标志,使得在执行exec函数族时自动关闭该文件描述符。
extern srs_error_t srs_fd_closeexec(int fd);

// 设置文件描述符fd的SO_REUSEADDR选项,允许立即绑定到最近使用的且处于TIME_WAIT状态的端口。
extern srs_error_t srs_fd_reuseaddr(int fd);

// 设置文件描述符fd的SO_REUSEPORT选项,允许多个套接字绑定到同一个端口上。
extern srs_error_t srs_fd_reuseport(int fd);

// 设置文件描述符fd的SO_KEEPALIVE选项,启用TCP Keepalive机制,检测连接是否存活。
extern srs_error_t srs_fd_keepalive(int fd);

// 客户端发起TCP连接到指定服务器,server为服务器地址,port为端口号,tm为连接超时时间,成功后pstfd中存放新连接的网络文件描述符。
extern srs_error_t srs_tcp_connect(std::string server, int port, srs_utime_t tm, srs_netfd_t* pstfd);

// 服务器端监听TCP端点,ip为监听地址,port为端口号,成功后pfd中存放监听的网络文件描述符。
extern srs_error_t srs_tcp_listen(std::string ip, int port, srs_netfd_t* pfd);

// 服务器端监听UDP端点,与srs_tcp_listen类似,但针对UDP协议。
extern srs_error_t srs_udp_listen(std::string ip, int port, srs_netfd_t* pfd);

// 获取网络文件描述符对应的底层文件描述符。
extern int srs_netfd_fileno(srs_netfd_t stfd);

// 暂停当前线程执行指定的微秒数。
extern int srs_usleep(srs_utime_t usecs);

// 根据现有的操作系统文件描述符osfd创建一个网络文件描述符。
extern srs_netfd_t srs_netfd_open_socket(int osfd);

// 直接从现有操作系统文件描述符osfd创建一个网络文件描述符,不特指socket。
extern srs_netfd_t srs_netfd_open(int osfd);

// 接收来自stfd的数据,支持UDP,buf为接收缓冲区,len为缓冲区大小,from为发送方地址信息,fromlen为发送方地址长度,tm为超时时间。
extern int srs_recvfrom(srs_netfd_t stfd, void *buf, int len, struct sockaddr *from, int *fromlen, srs_utime_t timeout);

// 接受stfd上的连接请求,针对TCP服务器,成功后返回新的连接文件描述符及客户端地址信息。
extern srs_netfd_t srs_accept(srs_netfd_t stfd, struct sockaddr *addr, int *addrlen, srs_utime_t timeout);

// 从stfd读取数据,nbyte指定要读取的字节数,tm为读取操作的超时时间。
extern ssize_t srs_read(srs_netfd_t stfd, void *buf, size_t nbyte, srs_utime_t timeout);

// 判断给定的超时时间tm是否表示永不超时。
extern bool srs_is_never_timeout(srs_utime_t tm);
```

(3)实现自动管理互斥锁的功能

// 快速创建锁,##instance是宏参数,会被替换为&instance并且和_srs_auto_free_拼接
#define SrsLocker(instance) \
    impl__SrsLocker _srs_auto_free_##instance(&instance)


class impl__SrsLocker
{
private:
    srs_mutex_t* lock;  // 指向互斥锁的指针
public:
    // 构造函数,初始化时加锁
    impl__SrsLocker(srs_mutex_t* l) {
        lock = l;
        int r0 = srs_mutex_lock(*lock);  // 加锁
        srs_assert(!r0);  // 断言加锁成功
    }
    
    // 析构函数,自动解锁
    virtual ~impl__SrsLocker() {
        int r0 = srs_mutex_unlock(*lock);  // 解锁
        srs_assert(!r0);  // 断言解锁成功
    }
};

(4)网络通信。

// SrsStSocket 类实现了基于ST(Simple Transport)的TCP套接字封装,
// 提供了同步的socket通信机制,集成于ISrsProtocolReadWriter接口,用于网络数据的读写操作。

class SrsStSocket : public ISrsProtocolReadWriter
{
private:
    // 接收和发送超时时间,单位为微秒(srs_utime_t)。
    // 使用SRS_UTIME_NO_TIMEOUT表示无超时。
    srs_utime_t rtm; // 接收超时时间
    srs_utime_t stm; // 发送超时时间

    // 已接收和已发送的数据量,单位为字节。
    int64_t rbytes; // 已接收的总字节数
    int64_t sbytes; // 已发送的总字节数

    // 底层ST网络文件描述符,用于实际的I/O操作。
    srs_netfd_t stfd;

public:
    // 默认构造函数
    SrsStSocket();

    // 析构函数,释放资源
    virtual ~SrsStSocket();

public:
    // 初始化函数,使用给定的st网络文件描述符fd来设置套接字。
    // 注意:用户需自行管理fd的生命期。
    virtual srs_error_t initialize(srs_netfd_t fd);

public:
    // 设置接收超时时间
    virtual void set_recv_timeout(srs_utime_t tm);
    // 获取当前接收超时时间设置
    virtual srs_utime_t get_recv_timeout();
    // 设置发送超时时间
    virtual void set_send_timeout(srs_utime_t tm);
    // 获取当前发送超时时间设置
    virtual srs_utime_t get_send_timeout();
    // 获取已接收的总字节数
    virtual int64_t get_recv_bytes();
    // 获取已发送的总字节数
    virtual int64_t get_send_bytes();

public:
    // 从套接字读取数据到buf,可指定实际读取的字节数。
    // @param buf 目标缓冲区
    // @param size 缓冲区大小
    // @param nread 输出参数,实际读取的字节数,可选
    virtual srs_error_t read(void* buf, size_t size, ssize_t* nread);

    // 确保从套接字完全读取size个字节到buf。
    // @param buf 目标缓冲区
    // @param size 必须读取的字节数
    // @param nread 输出参数,实际读取的字节数,可选
    virtual srs_error_t read_fully(void* buf, size_t size, ssize_t* nread);

    // 向套接字写入数据,可指定实际写入的字节数。
    // @param buf 源数据缓冲区
    // @param size 要写入的数据大小
    // @param nwrite 输出参数,实际写入的字节数,可选
    virtual srs_error_t write(void* buf, size_t size, ssize_t* nwrite);

    // 批量写入io矢量数据到套接字,常用于一次写多个缓冲区数据。
    // @param iov 指向io矢量数组的指针
    // @param iov_size io矢量数组的元素数量
    // @param nwrite 输出参数,实际写入的总字节数,可选
    virtual srs_error_t writev(const iovec *iov, int iov_size, ssize_t* nwrite);
};



// SrsTcpClient 类实现了ISrsProtocolReadWriter接口,专用于创建TCP客户端连接。
class SrsTcpClient : public ISrsProtocolReadWriter
{
private:
    // 网络文件描述符,用于表示与服务器的TCP连接。
    srs_netfd_t stfd;
    
    // 持有一个SrsStSocket实例,用于实际的TCP套接字读写操作。
    SrsStSocket* io;
    
    // 服务器的主机名或IP地址。
    std::string host;
    
    // 服务器监听的端口号。
    int port;
    
    // 连接超时时间,单位为srs_utime_t。
    srs_utime_t timeout;

public:
    // 构造函数,初始化TCP客户端实例。
    // @param h 服务器的IP地址或主机名。
    // @param p 服务器端口号。
    // @param tm 连接超时时间。
    SrsTcpClient(std::string h, int p, srs_utime_t tm);
    
    // 析构函数,释放资源。
    virtual ~SrsTcpClient();
    
public:
    // 建立与服务器的TCP连接。
    // @remark 在尝试连接前,会先关闭现有的连接(如果有)。
    virtual srs_error_t connect();
    
private:
    // 关闭与服务器的连接。
    // @remark 用户在调用此方法后不应再使用该客户端实例。
    virtual void close();
    
// 以下为ISrsProtocolReadWriter接口的实现
public:
    // 设置接收数据的超时时间。
    virtual void set_recv_timeout(srs_utime_t tm);
    
    // 获取当前接收数据的超时时间设置。
    virtual srs_utime_t get_recv_timeout();
    
    // 设置发送数据的超时时间。
    virtual void set_send_timeout(srs_utime_t tm);
    
    // 获取当前发送数据的超时时间设置。
    virtual srs_utime_t get_send_timeout();
    
    // 获取已接收的数据字节数。
    virtual int64_t get_recv_bytes();
    
    // 获取已发送的数据字节数。
    virtual int64_t get_send_bytes();
    
    // 从连接中读取数据。
    // @param buf 存储读取数据的缓冲区。
    // @param size 缓冲区大小。
    // @param nread 实际读取的字节数,输出参数。
    virtual srs_error_t read(void* buf, size_t size, ssize_t* nread);
    
    // 确保读取指定大小的数据到缓冲区。
    // @param buf 存储读取数据的缓冲区。
    // @param size 需要读取的字节数。
    // @param nread 实际读取的字节数,输出参数。
    virtual srs_error_t read_fully(void* buf, size_t size, ssize_t* nread);
    
    // 向连接写入数据。
    // @param buf 包含待写数据的缓冲区。
    // @param size 缓冲区中数据的大小。
    // @param nwrite 实际写入的字节数,输出参数。
    virtual srs_error_t write(void* buf, size_t size, ssize_t* nwrite);
    
    // 批量写入数据到连接。
    // @param iov 指向iovec结构体数组的指针,每个结构体描述一块缓冲区。
    // @param iov_size 数组中iovec结构体的数量。
    // @param nwrite 实际写入的总字节数,输出参数。
    virtual srs_error_t writev(const iovec *iov, int iov_size, ssize_t* nwrite);
};

源文件实现:

检测是否支持epoll,因为有些老的系统可能不支持epoll

// 设置服务器监听socket的backlog大小为512,这是一个推荐值,用以保证服务器能够有效管理待处理的连接请求队列,
// 特别是在高并发情况下。这个值也是nginx等高性能服务器常用的配置。
#define SERVER_LISTEN_BACKLOG 512

// 下面的代码块仅在Linux系统上编译和执行。
#ifdef __linux__

// 引入epoll相关的头文件,epoll是Linux特有的I/O多路复用技术,适用于处理大量并发的文件描述符。
#include <sys/epoll.h>

// 检查当前Linux系统是否支持epoll功能。
// 这个函数通过尝试执行一个不可能成功的epoll_ctl调用来间接判断。
// 如果系统支持epoll,调用应该失败但是错误码不应该是表示函数未实现的ENOSYS。
bool srs_st_epoll_is_supported(void)
{
    // 初始化一个epoll_event结构体,设置其感兴趣的事件为EPOLLIN(表示关心读事件),
    // data.ptr字段设置为NULL,因为这次调用只是试探性检查并不关心事件的具体处理。
    struct epoll_event ev;
    ev.events = EPOLLIN;
    ev.data.ptr = NULL;
    
    // 尝试执行一个无效的epoll_ctl操作:使用-1作为epoll_fd(表示不存在的epoll实例),
    // 并尝试添加一个同样无效的文件描述符(-1)到epoll集合中。
    // 这样的操作必然会失败,但关键在于检查失败的具体原因。
    epoll_ctl(-1, EPOLL_CTL_ADD, -1, &ev);
    
    // 如果调用失败且错误码是ENOSYS,说明系统不支持epoll;
    // 否则,即使调用失败,只要错误码不是ENOSYS,就认为系统支持epoll。
    return (errno != ENOSYS);
}

#endif // __linux__

协程初始化

// 初始化SRS使用的st库(simple thread library),并根据操作系统选择最高效的事件处理系统。
srs_error_t srs_st_init() {
#ifdef __linux__
    // 检查Linux系统是否支持epoll。epoll是Linux下用于多路复用I/O的高效接口,
    // 但一些较旧的Linux版本可能不支持。如果检测到不支持,则返回错误。
    if (!srs_st_epoll_is_supported()) {
        return srs_error_new(ERROR_ST_SET_EPOLL, "linux epoll disabled");
    }
#endif
    
    // 根据操作系统选择最佳的事件处理系统。在Linux上,默认尝试使用epoll(),
    // 而在BSD等系统上则可能使用kqueue。st_set_eventsys(ST_EVENTSYS_ALT)尝试设置为替代的高效事件系统。
    // 如果设置失败,则返回错误信息。
    if (st_set_eventsys(ST_EVENTSYS_ALT) == -1) {
        return srs_error_new(ERROR_ST_SET_EPOLL, "st enable st failed, current is %s", st_get_eventsys_name());
    }
    
    // 调用st_init初始化st库。如果初始化失败(返回非零值),则记录错误并返回。
    int r0 = 0;
    if((r0 = st_init()) != 0){
        return srs_error_new(ERROR_ST_INITIALIZE, "st initialize failed, r0=%d", r0);
    }
    
    // 如果一切顺利,打印日志表明st初始化成功,并指明当前使用的事件系统。
    srs_trace("st_init success, use %s", st_get_eventsys_name());
    
    // 初始化成功,返回srs_success表示无错误。
    return srs_success;
}

// 获取当前协程句柄
srs_thread_t srs_thread_self()
{
    return (srs_thread_t)st_thread_self();
}

网络文件的关闭和重用

/**
 * 关闭指定的网络文件描述符并设置错误检查。
 *
 * @param stfd 待关闭的网络文件描述符引用。
 * 
 * 此函数确保安全地关闭给定的网络文件描述符(stfd)。在关闭前,
 * 它会检查stfd是否有效,然后调用st_netfd_close进行关闭操作。
 * 如果关闭操作失败(返回-1),则会触发一个断言错误(srs_assert)。
 * 成功关闭后,将stfd设置为NULL,以防止重复关闭或误用。
 */
void srs_close_stfd(srs_netfd_t& stfd) {
    if (stfd) {
        // 确保关闭操作成功执行
        int err = st_netfd_close((st_netfd_t)stfd);
        srs_assert(err != -1); // 如果关闭失败,触发断言
        stfd = NULL;           // 成功关闭后,清空引用
    }
}

/**
 * 设置文件描述符为close-on-exec并处理错误。
 *
 * @param fd 要设置的文件描述符。
 * @return srs_error_t 操作状态,成功时返回srs_success,失败时返回具体错误信息。
 * 
 * 该函数通过fcntl系统调用来获取文件描述符(fd)的当前标志,并设置FD_CLOEXEC位,
 * 确保在执行exec函数族创建新进程时,该文件描述符自动关闭,避免泄露到子进程中。
 * 如果设置操作失败,则使用srs_error_new创建并返回一个表示错误的srs_error_t对象。
 */
srs_error_t srs_fd_closeexec(int fd) {
    int flags = fcntl(fd, F_GETFD); // 获取当前文件描述符标志
    flags |= FD_CLOEXEC;            // 设置close-on-exec标志
    if (fcntl(fd, F_SETFD, flags) == -1) { // 尝试设置标志
        // 设置失败,返回错误信息
        return srs_error_new(ERROR_SOCKET_SETCLOSEEXEC, "无法设置FD_CLOEXEC,文件描述符: %d", fd);
    }

    return srs_success; // 操作成功,返回成功状态
}


// 设置套接字选项:允许地址重用,以便快速重启服务时不被TIME_WAIT状态阻塞
srs_error_t srs_fd_reuseaddr(int fd) {
    int v = 1; // 值设为1,启用选项
    if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &v, sizeof(int)) == -1) { // 尝试设置SO_REUSEADDR
        // 如果设置失败,返回一个错误描述
        return srs_error_new(ERROR_SOCKET_SETREUSEADDR, "设置SO_REUSEADDR失败,文件描述符: %d", fd);
    }
    return srs_success; // 设置成功,返回成功状态
}

// 尝试设置套接字选项以启用端口共享(如果操作系统支持)
srs_error_t srs_fd_reuseport(int fd) {
#if defined(SO_REUSEPORT) // 检查SO_REUSEPORT是否被当前系统支持
    int v = 1; // 启用选项的值
    if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, &v, sizeof(int)) == -1) { // 尝试设置SO_REUSEPORT
        // 如果设置失败,记录一个警告(而非错误),因为并非所有系统都支持此选项
        srs_warn("设置SO_REUSEPORT失败,文件描述符: %d", fd);
    }
#else // 如果SO_REUSEPORT未定义,提示用户该特性不受支持
    #warning "您的操作系统不支持SO_REUSEPORT功能"
    srs_warn("您的操作系统不支持SO_REUSEPORT,该功能在Linux内核3.9及以上版本可用");
#endif
    return srs_success; // 不管是否设置成功(取决于支持情况),都视为操作成功并返回
}

心跳检测:

/**
 * 设置文件描述符的TCP Keepalive选项。
 *
 * @param fd 需要设置Keepalive选项的文件描述符。
 * @return srs_error_t 函数执行结果,成功返回srs_success,失败返回相应的错误信息。
 *
 * 此函数尝试为给定的文件描述符(fd)启用TCP Keepalive功能。TCP Keepalive是一种机制,
 * 用于探测对端是否仍然在线以及连接是否活跃。如果连接在一定时间内没有数据传输,
 * 系统将自动发送Keepalive探针以检查连接的状态。这有助于及时发现并关闭空闲或已断开的连接,
 * 防止资源的无效占用。
 *
 * 注意:此功能的可用性依赖于操作系统定义的SO_KEEPALIVE常量。在不支持该选项的平台上,
 * 此函数将直接返回成功,因为在那些环境下无法执行Keepalive设置。
 */
srs_error_t srs_fd_keepalive(int fd) {
#ifdef SO_KEEPALIVE // 检查当前平台是否支持SO_KEEPALIVE选项
    int v = 1; // 启用Keepalive的标志值
    if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_KEEPALIVE, &v, sizeof(int)) == -1) { // 尝试设置SO_KEEPALIVE选项
        // 如果设置失败,返回错误信息
        return srs_error_new(ERROR_SOCKET_SETKEEPALIVE, "设置SO_KEEPALIVE失败,文件描述符: %d", fd);
    }
#endif

    return srs_success; // 设置成功或在不支持的平台上直接返回成功
}

建立TCP连接

/**
 * 建立一个TCP连接到指定的服务器和端口。
 *
 * @param server 服务器的地址(域名或IP)。
 * @param port 目标服务器的端口号。
 * @param tm 连接超时时间(以微秒计),若为SRS_UTIME_NO_TIMEOUT则无超时限制。
 * @param pstfd 输出参数,成功连接后存储连接的文件描述符指针。
 * @return srs_error_t 操作结果,成功返回srs_success,失败返回具体的错误信息。
 *
 * 此函数执行以下步骤建立TCP连接:
 * 1. 根据输入的超时时间初始化连接超时变量。
 * 2. 清零并准备用于存储连接文件描述符的输出参数。
 * 3. 将端口号转换为字符串格式,用于DNS解析。
 * 4. 初始化addrinfo结构,设置地址族为任意(AF_UNSPEC),套接字类型为SOCK_STREAM。
 * 5. 调用getaddrinfo进行地址解析,获取服务器地址信息。
 * 6. 创建一个TCP套接字,根据解析得到的地址族。
 * 7. 使用st_netfd_open_socket将原始套接字包装为SRS使用的网络文件描述符。
 * 8. 使用st_connect尝试连接到目标服务器,应用超时设置。
 * 9. 若连接成功,将网络文件描述符存储到输出参数*pstfd中;失败则关闭文件描述符并返回错误。
 */

srs_error_t srs_tcp_connect(string server, int port, srs_utime_t tm, srs_netfd_t* pstfd) {
    // 定义一个变量来存储超时时间,初始设为无超时。
    st_utime_t timeout = ST_UTIME_NO_TIMEOUT;
    // 如果传入的超时时间tm不是默认值,则设置超时时间。
    if (tm != SRS_UTIME_NO_TIMEOUT) {
        timeout = tm;
    }
    
    // 初始化传出参数pstfd为NULL。
    *pstfd = NULL;
    // 定义一个局部变量stfd,初始设为NULL。
    srs_netfd_t stfd = NULL;

    // 定义一个字符数组来存储端口号的字符串表示。
    char sport[8];
    // 使用snprintf函数将端口号格式化为字符串。
    snprintf(sport, sizeof(sport), "%d", port);
    
    // 定义addrinfo结构体变量hints,用于指定getaddrinfo的搜索条件。
    addrinfo hints;
    // 将hints清零。
    memset(&hints, 0, sizeof(hints));
    // 设置搜索条件为协议族不指定,即IPv4和IPv6都搜索。
    hints.ai_family = AF_UNSPEC;
    // 设置搜索条件为流式套接字。
    hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
    
    // 定义addrinfo指针r,用于存储getaddrinfo的结果。
    addrinfo* r  = NULL;
    // 使用SrsAutoFree宏自动释放r指向的内存。
    SrsAutoFree(addrinfo, r);
    // 调用getaddrinfo获取服务器地址信息。
    if(getaddrinfo(server.c_str(), sport, (const addrinfo*)&hints, &r)) {
        // 如果失败,返回错误。
        return srs_error_new(ERROR_SYSTEM_IP_INVALID, "get address info");
    }
    
    // 根据getaddrinfo的结果创建套接字。
    int sock = socket(r->ai_family, r->ai_socktype, r->ai_protocol);
    // 如果创建失败,返回错误。
    if(sock == -1){
        return srs_error_new(ERROR_SOCKET_CREATE, "create socket");
    }
    
    // 断言stfd当前是NULL。
    srs_assert(!stfd);
    // 打开套接字为网络文件描述符。
    stfd = st_netfd_open_socket(sock);
    // 如果打开失败,关闭套接字并返回错误。
    if(stfd == NULL){
        ::close(sock);
        return srs_error_new(ERROR_ST_OPEN_SOCKET, "open socket");
    }
    
    // 尝试连接到服务器。
    if (st_connect((st_netfd_t)stfd, r->ai_addr, r->ai_addrlen, timeout) == -1){
        // 如果连接失败,关闭网络文件描述符并返回错误。
        srs_close_stfd(stfd);
        return srs_error_new(ERROR_ST_CONNECT, "connect to %s:%d", server.c_str(), port);
    }
    
    // 将打开的网络文件描述符赋值给传出参数pstfd。
    *pstfd = stfd;
    // 如果连接成功,返回成功状态。
    return srs_success;
}

设置TCP监听套接字的参数并开始监听指定地址上的连接请求

// 定义一个函数,用于在指定的IP地址和端口上创建并设置TCP监听套接字。
srs_error_t srs_tcp_listen(std::string ip, int port, srs_netfd_t* pfd) {
    // 初始化错误变量为成功状态。
    srs_error_t err = srs_success;

    // 定义一个字符数组,用于存储端口号的字符串表示。
    char sport[8];
    // 使用snprintf函数将端口号格式化为字符串。
    snprintf(sport, sizeof(sport), "%d", port);

    // 定义addrinfo结构体变量hints,用于指定getaddrinfo的搜索条件。
    addrinfo hints;
    // 将hints清零。
    memset(&hints, 0, sizeof(hints));
    // 设置搜索条件为协议族不指定,即IPv4和IPv6都搜索。
    hints.ai_family = AF_UNSPEC;
    // 设置搜索条件为流式套接字。
    hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
    // 设置搜索条件为只接受数值IP地址。
    hints.ai_flags = AI_NUMERICHOST;

    // 定义addrinfo指针r,用于存储getaddrinfo的结果。
    addrinfo* r = NULL;
    // 使用SrsAutoFree宏自动释放r指向的内存。
    SrsAutoFree(addrinfo, r);
    // 调用getaddrinfo获取IP地址信息。
    if(getaddrinfo(ip.c_str(), sport, (const addrinfo*)&hints, &r)) {
        // 如果失败,创建一个新的错误并返回,错误信息中包含hints的值。
        return srs_error_new(ERROR_SYSTEM_IP_INVALID, "getaddrinfo hints=(%d,%d,%d)",
            hints.ai_family, hints.ai_socktype, hints.ai_flags);
    }

    // 定义一个整型变量fd,用于存储套接字描述符。
    int fd = 0;
    // 创建套接字。
    if ((fd = socket(r->ai_family, r->ai_socktype, r->ai_protocol)) == -1) {
        // 如果创建失败,创建一个新的错误并返回,错误信息中包含套接字的域、类型和协议。
        return srs_error_new(ERROR_SOCKET_CREATE, "socket domain=%d, type=%d, protocol=%d",
            r->ai_family, r->ai_socktype, r->ai_protocol);
    }

    // 调用do_srs_tcp_listen函数来设置TCP监听套接字。
    if ((err = do_srs_tcp_listen(fd, r, pfd)) != srs_success) {
        // 如果设置失败,关闭套接字并包装错误信息后返回。
        ::close(fd);
        return srs_error_wrap(err, "fd=%d", fd);
    }

    // 如果所有操作都成功,返回初始设置的成功状态。
    return err;
}



// 定义一个函数,用于设置TCP监听套接字并返回操作结果。
srs_error_t do_srs_tcp_listen(int fd, addrinfo* r, srs_netfd_t* pfd) {
    // 初始化错误变量为成功状态。
    srs_error_t err = srs_success;

    // 检测TCP连接的存活性,参考GitHub上SRs的1044号问题。
    // @see https://github.com/ossrs/srs/issues/1044 
    if ((err = srs_fd_keepalive(fd)) != srs_success) {
        // 如果设置TCP keepalive失败,返回错误。
        return srs_error_wrap(err, "set keepalive");
    }

    // 设置文件描述符在exec系列函数调用后关闭。
    if ((err = srs_fd_closeexec(fd)) != srs_success) {
        // 如果设置失败,返回错误。
        return srs_error_wrap(err, "set closeexec");
    }

    // 设置套接字地址重用,允许立即重用本地地址。
    if ((err = srs_fd_reuseaddr(fd)) != srs_success) {
        // 如果设置失败,返回错误。
        return srs_error_wrap(err, "set reuseaddr");
    }

    // 设置端口重用,允许多个套接字绑定到同一端口。
    if ((err = srs_fd_reuseport(fd)) != srs_success) {
        // 如果设置失败,返回错误。
        return srs_error_wrap(err, "set reuseport");
    }

    // 绑定套接字到指定的地址和端口。
    if (bind(fd, r->ai_addr, r->ai_addrlen) == -1) {
        // 如果绑定失败,返回错误。
        return srs_error_new(ERROR_SOCKET_BIND, "bind");
    }

    // 开始监听传入的连接请求。
    if (::listen(fd, SERVER_LISTEN_BACKLOG) == -1) {
        // 如果监听失败,返回错误。
        return srs_error_new(ERROR_SOCKET_LISTEN, "listen");
    }

    // 打开套接字为网络文件描述符。
    if ((*pfd = srs_netfd_open_socket(fd)) == NULL){
        // 如果打开失败,返回错误。
        return srs_error_new(ERROR_ST_OPEN_SOCKET, "st open");
    }

    // 如果所有操作都成功,返回初始设置的成功状态。
    return err;
}

创建UDP套接字并且监听端口

// 函数:do_srs_udp_listen
// 作用:为UDP套接字设置监听相关选项。
srs_error_t do_srs_udp_listen(int fd, addrinfo* r, srs_netfd_t* pfd) {
    // 初始化错误状态为成功。
    srs_error_t err = srs_success;

    // 设置文件描述符在exec()调用后自动关闭。
    if ((err = srs_fd_closeexec(fd)) != srs_success) {
        // 如果设置失败,包装错误并返回。
        return srs_error_wrap(err, "set closeexec");
    }

    // 允许套接字地址重用,忽略TIME_WAIT状态。
    if ((err = srs_fd_reuseaddr(fd)) != srs_success) {
        // 如果设置失败,包装错误并返回。
        return srs_error_wrap(err, "set reuseaddr");
    }

    // 允许端口重用,用于负载均衡。
    if ((err = srs_fd_reuseport(fd)) != srs_success) {
        // 如果设置失败,包装错误并返回。
        return srs_error_wrap(err, "set reuseport");
    }

    // 将套接字绑定到指定的地址和端口。
    if (bind(fd, r->ai_addr, r->ai_addrlen) == -1) {
        // 如果绑定失败,创建新错误并返回。
        return srs_error_new(ERROR_SOCKET_BIND, "bind");
    }

    // 将文件描述符包装为srs_netfd_t类型的套接字。
    if ((*pfd = srs_netfd_open_socket(fd)) == NULL){
        // 如果打开失败,创建新错误并返回。
        return srs_error_new(ERROR_ST_OPEN_SOCKET, "st open");
    }

    // 如果所有设置成功,返回初始成功状态。
    return err;
}

// 函数:srs_udp_listen
// 作用:创建并初始化UDP监听套接字。
srs_error_t srs_udp_listen(std::string ip, int port, srs_netfd_t* pfd) {
    // 初始化错误状态为成功。
    srs_error_t err = srs_success;

    // 将端口号转换为字符串形式。
    char sport[8];
    snprintf(sport, sizeof(sport), "%d", port);

    // 设置getaddrinfo搜索条件。
    addrinfo hints;
    memset(&hints, 0, sizeof(hints));
    hints.ai_family   = AF_UNSPEC; // 协议族不指定,支持IPv4和IPv6。
    hints.ai_socktype = SOCK_DGRAM; // 使用数据报套接字。
    hints.ai_flags    = AI_NUMERICHOST; // 只接受数值IP地址。

    // 动态分配内存用于存储getaddrinfo结果。
    addrinfo* r  = NULL;
    SrsAutoFree(addrinfo, r);
    // 获取IP地址信息。
    if(getaddrinfo(ip.c_str(), sport, (const addrinfo*)&hints, &r)) {
        // 如果失败,创建新错误并返回。
        return srs_error_new(ERROR_SYSTEM_IP_INVALID, "getaddrinfo hints=(%d,%d,%d)",
            hints.ai_family, hints.ai_socktype, hints.ai_flags);
    }

    // 创建套接字。
    int fd = 0;
    if ((fd = socket(r->ai_family, r->ai_socktype, r->ai_protocol)) == -1) {
        // 如果创建失败,创建新错误并返回。
        return srs_error_new(ERROR_SOCKET_CREATE, "socket domain=%d, type=%d, protocol=%d",
            r->ai_family, r->ai_socktype, r->ai_protocol);
    }

    // 调用do_srs_udp_listen函数设置监听选项。
    if ((err = do_srs_udp_listen(fd, r, pfd)) != srs_success) {
        // 如果设置失败,关闭套接字,包装错误并返回。
        ::close(fd);
        return srs_error_wrap(err, "fd=%d", fd);
    }

    // 如果所有操作成功,返回初始成功状态。
    return err;
}

协程的封装和网络文件描述符的相关操作

// 创建一个新的条件变量。
srs_cond_t srs_cond_new() {
    return (srs_cond_t)st_cond_new(); // 调用st_cond_new创建条件变量并转换类型。
}

// 销毁条件变量。
int srs_cond_destroy(srs_cond_t cond) {
    return st_cond_destroy((st_cond_t)cond); // 调用st_cond_destroy销毁条件变量。
}

// 等待条件变量。
int srs_cond_wait(srs_cond_t cond) {
    return st_cond_wait((st_cond_t)cond); // 调用st_cond_wait等待条件变量。
}

// 带超时的等待条件变量。
int srs_cond_timedwait(srs_cond_t cond, srs_utime_t timeout) {
    return st_cond_timedwait((st_cond_t)cond, (st_utime_t)timeout); // 调用st_cond_timedwait带超时等待条件变量。
}

// 发送条件变量信号。
int srs_cond_signal(srs_cond_t cond) {
    return st_cond_signal((st_cond_t)cond); // 调用st_cond_signal发送条件变量信号。
}

// 创建一个新的互斥锁。
srs_mutex_t srs_mutex_new() {
    return (srs_mutex_t)st_mutex_new(); // 调用st_mutex_new创建互斥锁并转换类型。
}

// 销毁互斥锁。
int srs_mutex_destroy(srs_mutex_t mutex) {
    if (!mutex) {
        return 0; // 如果互斥锁为空,直接返回0。
    }
    return st_mutex_destroy((st_mutex_t)mutex); // 调用st_mutex_destroy销毁互斥锁。
}

// 加锁互斥锁。
int srs_mutex_lock(srs_mutex_t mutex) {
    return st_mutex_lock((st_mutex_t)mutex); // 调用st_mutex_lock加锁。
}

// 解锁互斥锁。
int srs_mutex_unlock(srs_mutex_t mutex) {
    return st_mutex_unlock((st_mutex_t)mutex); // 调用st_mutex_unlock解锁。
}

// 获取网络文件描述符的文件编号。
int srs_netfd_fileno(srs_netfd_t stfd) {
    return st_netfd_fileno((st_netfd_t)stfd); // 调用st_netfd_fileno获取文件编号。
}

// 使当前线程休眠指定的微秒数。
int srs_usleep(srs_utime_t usecs) {
    return st_usleep((st_utime_t)usecs); // 调用st_usleep使线程休眠。
}

// 将操作系统文件描述符包装为网络文件描述符。
srs_netfd_t srs_netfd_open_socket(int osfd) {
    return (srs_netfd_t)st_netfd_open_socket(osfd); // 调用st_netfd_open_socket并转换类型。
}

// 将操作系统文件描述符包装为通用文件描述符。
srs_netfd_t srs_netfd_open(int osfd) {
    return (srs_netfd_t)st_netfd_open(osfd); // 调用st_netfd_open并转换类型。
}

// 从网络文件描述符接收数据。
int srs_recvfrom(srs_netfd_t stfd, void *buf, int len, struct sockaddr *from, int *fromlen, srs_utime_t timeout) {
    return st_recvfrom((st_netfd_t)stfd, buf, len, from, fromlen, (st_utime_t)timeout); // 调用st_recvfrom接收数据。
}

// 接受连接请求。
srs_netfd_t srs_accept(srs_netfd_t stfd, struct sockaddr *addr, int *addrlen, srs_utime_t timeout) {
    return (srs_netfd_t)st_accept((st_netfd_t)stfd, addr, addrlen, (st_utime_t)timeout); // 调用st_accept并转换类型。
}

// 从网络文件描述符读取数据。
ssize_t srs_read(srs_netfd_t stfd, void *buf, size_t nbyte, srs_utime_t timeout) {
    return st_read((st_netfd_t)stfd, buf, nbyte, (st_utime_t)timeout); // 调用st_read读取数据。
}

// 检查超时时间是否为永不超时。
bool srs_is_never_timeout(srs_utime_t tm) {
    return tm == SRS_UTIME_NO_TIMEOUT; // 比较是否为永不超时的标记值。
}

// SrsStSocket类的构造函数。
SrsStSocket::SrsStSocket() {
    // 初始化成员变量。
    stfd = NULL;
    stm = rtm = SRS_UTIME_NO_TIMEOUT;
    rbytes = sbytes = 0;
}

// SrsStSocket类的析构函数。
SrsStSocket::~SrsStSocket() {
    // 清理工作,当前为空。
}

// 初始化SrsStSocket对象。
srs_error_t SrsStSocket::initialize(srs_netfd_t fd) {
    stfd = fd; // 设置网络文件描述符。
    return srs_success; // 返回成功状态。
}

// 设置接收超时时间。
void SrsStSocket::set_recv_timeout(srs_utime_t tm) {
    rtm = tm; // 设置接收超时。
}

// 获取接收超时时间。
srs_utime_t SrsStSocket::get_recv_timeout() {
    return rtm; // 返回接收超时。
}

// 设置发送超时时间。
void SrsStSocket::set_send_timeout(srs_utime_t tm) {
    stm = tm; // 设置发送超时。
}

// 获取发送超时时间。
srs_utime_t SrsStSocket::get_send_timeout() {
    return stm; // 返回发送超时。
}

// 获取接收的字节数。
int64_t SrsStSocket::get_recv_bytes() {
    return rbytes; // 返回接收字节数。
}

// 获取发送的字节数。
int64_t SrsStSocket::get_send_bytes() {
    return sbytes; // 返回发送字节数。
}

从套接字读取数据

// SrsStSocket类成员函数,用于从套接字读取数据。
srs_error_t SrsStSocket::read(void* buf, size_t size, ssize_t* nread) {
    // 初始化错误状态为成功。
    srs_error_t err = srs_success;
    
    // 声明用于存储读取字节数的变量。
    ssize_t nb_read;
    // 如果接收超时时间设置为永不超时,则使用ST_UTIME_NO_TIMEOUT。
    if (rtm == SRS_UTIME_NO_TIMEOUT) {
        nb_read = st_read((st_netfd_t)stfd, buf, size, ST_UTIME_NO_TIMEOUT);
    } else {
        // 否则使用设置的超时时间。
        nb_read = st_read((st_netfd_t)stfd, buf, size, rtm);
    }
    
    // 如果nread指针不为空,将读取的字节数赋值给它。
    if (nread) {
        *nread = nb_read;
    }
    
    // 成功时返回实际读取的非负整数(值为0表示网络连接关闭或文件结束)。
    // 失败时返回-1,并设置errno以指示错误。
    if (nb_read <= 0) {
        // 参见GitHub上ossrs/srs的200号问题。
        // 如果读取失败,并且errno设置为ETIME,表示超时。
        if (nb_read < 0 && errno == ETIME) {
            return srs_error_new(ERROR_SOCKET_TIMEOUT, "timeout %d ms", srsu2msi(rtm));
        }
        
        // 如果读取的字节数为0,设置errno为ECONNRESET。
        if (nb_read == 0) {
            errno = ECONNRESET;
        }
        
        // 创建一个新的错误,表示读取失败。
        return srs_error_new(ERROR_SOCKET_READ, "read");
    }
    
    // 将读取的字节数累加到接收字节计数器。
    rbytes += nb_read;
    
    // 返回初始设置的错误状态。
    return err;
}

从套接字完全读取数据大小

// SrsStSocket类成员函数,用于从套接字完全读取指定大小的数据。
srs_error_t SrsStSocket::read_fully(void* buf, size_t size, ssize_t* nread) {
    // 初始化错误状态为成功。
    srs_error_t err = srs_success;
    
    // 声明用于存储读取字节数的变量。
    ssize_t nb_read;
    // 如果接收超时时间设置为永不超时,则使用ST_UTIME_NO_TIMEOUT。
    if (rtm == SRS_UTIME_NO_TIMEOUT) {
        nb_read = st_read_fully((st_netfd_t)stfd, buf, size, ST_UTIME_NO_TIMEOUT);
    } else {
        // 否则使用设置的超时时间。
        nb_read = st_read_fully((st_netfd_t)stfd, buf, size, rtm);
    }
    
    // 如果nread指针不为空,则将实际读取的字节数赋值给它。
    if (nread) {
        *nread = nb_read;
    }
    
    // 成功时返回实际读取的非负整数,如果读取的字节数小于请求的nbyte,
    // 则表示网络连接关闭或文件结束。
    // 失败时返回-1,并设置errno以指示错误。
    if (nb_read != (ssize_t)size) {
        // 参见GitHub上ossrs/srs的200号问题。
        if (nb_read < 0 && errno == ETIME) {
            // 如果读取失败,并且errno设置为ETIME,表示超时。
            return srs_error_new(ERROR_SOCKET_TIMEOUT, "timeout %d ms", srsu2msi(rtm));
        }
        
        // 如果读取的字节数大于等于0但不等于请求的大小,则设置errno为ECONNRESET。
        if (nb_read >= 0) {
            errno = ECONNRESET;
        }
        
        // 创建一个新的错误,表示没有完全读取数据。
        return srs_error_new(ERROR_SOCKET_READ_FULLY, "read fully");
    }
    
    // 将实际读取的字节数累加到接收字节计数器。
    rbytes += nb_read;
    
    // 返回初始设置的错误状态。
    return err;
}

TCP连接

// SrsTcpClient类的构造函数,初始化TCP客户端。
SrsTcpClient::SrsTcpClient(string h, int p, srs_utime_t tm) {
    // 初始化套接字文件描述符为NULL。
    stfd = NULL;
    // 创建SrsStSocket类的实例。
    io = new SrsStSocket();
    
    // 存储提供的主机和端口。
    host = h;
    port = p;
    // 存储超时时间。
    timeout = tm;
}

// SrsTcpClient类的析构函数,清理资源。
SrsTcpClient::~SrsTcpClient() {
    close(); // 关闭连接并清理套接字资源。
    
    // 释放SrsStSocket实例。
    srs_freep(io);
}

// 连接到服务器的成员函数。
srs_error_t SrsTcpClient::connect() {
    // 初始化错误状态为成功。
    srs_error_t err = srs_success;
    
    close(); // 先关闭任何现有的连接。
    
    // 断言确保套接字文件描述符是NULL。
    srs_assert(stfd == NULL);
    // 尝试通过srs_tcp_connect函数创建TCP连接。
    if ((err = srs_tcp_connect(host, port, timeout, &stfd)) != srs_success) {
        // 如果连接失败,包装错误并返回。
        return srs_error_wrap(err, "tcp: connect %s:%d to=%dms", host.c_str(), port, srsu2msi(timeout));
    }
    
    // 使用创建的套接字文件描述符初始化I/O对象。
    if ((err = io->initialize(stfd)) != srs_success) {
        return srs_error_wrap(err, "tcp: init socket object");
    }
    
    return err; // 返回错误状态。
}

// 关闭TCP连接的成员函数。
void SrsTcpClient::close() {
    // 如果I/O对象不存在,则忽略关闭操作。
    if (!io) {
        return;
    }
    
    // 关闭套接字。
    srs_close_stfd(stfd);
}

// 设置接收超时时间的成员函数。
void SrsTcpClient::set_recv_timeout(srs_utime_t tm) {
    io->set_recv_timeout(tm); // 委托给I/O对象设置。
}

// 获取接收超时时间的成员函数。
srs_utime_t SrsTcpClient::get_recv_timeout() {
    return io->get_recv_timeout(); // 委托给I/O对象获取。
}

// 设置发送超时时间的成员函数。
void SrsTcpClient::set_send_timeout(srs_utime_t tm) {
    io->set_send_timeout(tm); // 委托给I/O对象设置。
}

// 获取发送超时时间的成员函数。
srs_utime_t SrsTcpClient::get_send_timeout() {
    return io->get_send_timeout(); // 委托给I/O对象获取。
}

// 获取接收字节数的成员函数。
int64_t SrsTcpClient::get_recv_bytes() {
    return io->get_recv_bytes(); // 委托给I/O对象获取。
}

// 获取发送字节数的成员函数。
int64_t SrsTcpClient::get_send_bytes() {
    return io->get_send_bytes(); // 委托给I/O对象获取。
}

// 从TCP连接中读取数据的成员函数。
srs_error_t SrsTcpClient::read(void* buf, size_t size, ssize_t* nread) {
    return io->read(buf, size, nread); // 委托给I/O对象执行读取。
}

// 从TCP连接中完全读取数据的成员函数。
srs_error_t SrsTcpClient::read_fully(void* buf, size_t size, ssize_t* nread) {
    return io->read_fully(buf, size, nread); // 委托给I/O对象执行完全读取。
}

// 向TCP连接写入数据的成员函数。
srs_error_t SrsTcpClient::write(void* buf, size_t size, ssize_t* nwrite) {
    return io->write(buf, size, nwrite); // 委托给I/O对象执行写入。
}

// 向TCP连接写入多个缓冲区数据的成员函数。
srs_error_t SrsTcpClient::writev(const iovec *iov, int iov_size, ssize_t* nwrite) {
    return io->writev(iov, iov_size, nwrite); // 委托给I/O对象执行多缓冲区写入。
}

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原文地址:https://blog.csdn.net/weixin_54423699/article/details/140293361

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