DLNA设备、服务的注册及响应

系统管理员 2024-04-17 17:40 52阅读 0赞

DLNA设备、服务的注册及发现（依赖开源库cling）

本文是跟踪代码的记录，因为wifi网络不太好，不能debug跟踪，后面在能够但不跟踪时，会理一下，设备之间的连接过程，及音视频数据的传递过程。

DLNA中设备的注册、发现主要基于UPNP协议实现，这是微软推行的一个标准。Upnp最大的愿景是希望任何设备只要一接入网络，所有网上的设备马上就能知道有新设备加入，这些设备之间就可以彼此通信。

以下代码分析是基于Cling这个开源库。

首先看设备注册：

*  DLNA设备、服务的注册

设备跟服务的注册流程是一样的，以Device的注册为例，注册的过程实际就是通知router这个设备已经存在了，所以会有一个alive类型的notify到多播地址：239.255.255.250:1900

1.  设备实例的创建

LocalDevice

第一个参数是设备ID，其中的UDN是全球唯一的标识符，无论是根设备还是其中的嵌入式设备，而且要保持不变，即使设备重启。这个UND将在SSDP中被使用，有统一格式，前缀是uuid:，后面是Upnp厂商指定的UUID后缀。

如：uuid:b7c7c900-6983-f00b-0000-0000264ce182，其中后面的数字实际是一段hashcode，根据自定义的名字加设备标识生成的hashcode。

第二个参数是设备类型，设备类型有固定的命名空间schemas-upnp-org，然后才是具体的类型，如果是渲染端为MediaRenderer，最后是版本号。

完整的设备类型是命名空间+设备类型+版本号。

如：urn:schemas-upnp-org:device:MediaRenderer:1

第三个参数是设备详情，其中friendlyname是给设备起的一个比较友好的显示名字，另外一个列表DLNACaps，标识DLNA的能力，通常是"av-upload", "image-upload", "audio-upload"。

最后一个参数是服务列表，就是这个设备需要支持哪些服务，比如渲染设备要支持：

ConnectionManagerService，AVTransportService，AudioRenderingControl。

1.  获取UpnpService实例，

Android环境下对应的是AndroidUpnpService接口类型的。这也是Android Upnp应用服务组件的接口。所以UpnpService是以后台服务的形式运行，这样即使应用的Activity退出，后台的服务依然可以继续工作。

应用以bindservice的形式启动运行UpnpService的服务，具体是AndroidUpnpServiceImpl实例。这里提供了一个带有android配置的Upnp堆栈，任何想要访问Upnp stack的activity都要绑定和解绑定这个AndroidUpnpServiceImpl。

这个service的默认实现需要配置一些权限，需要指出的是其中的：<uses-permission android:name="android.permission.CHANGE\_WIFI\_MULTICAST\_STATE"/>

获取wifi多播锁的权限，按照开源库的规范api，设备需要获取多播锁，才能正常发送搜索的多播消息，及宣告存在的多播消息。但是咨询了wifi同事，wifi在工作时默认所有数据包都会发送，不会过滤组播包，所以这里对多播锁的获取不是必须的。另外，app本身不需要明确去获取组播锁，这个操作在AndroidRouter工作时已经做了。（测试时，把组播锁相关的代码注释掉，也是可以正常使用的）

Android环境下需要重写对Upnp stack的配置数据，通过AndroidUpnpServiceConfiguration来实现，使用jetty构建streamClient，streamServer。

通过getRegistryMaintenanceIntervalMillis()可以重写registry 维护线程周期间隔，这个维护线程会周期性的更新设备列表，这个函数可以设置间隔多久去更新一次，实际就是每隔多长时间让registry线程运行一次。

通过getExclusiveServiceTypes()过滤掉你不感兴趣的message。

创建AndroidUpnpServiceImpl实例的过程中，会构建RegistryImpl实例，设备的添加就是通过RegistryImpl来完成的，这个RegistryImpl会启动一个后台的维护线程，执行移除过期设备，执行pending的操作等。

创建AndroidUpnpServiceImpl实例的过程中，会构建RouterImpl 实例，具体有AndroidUpnpServiceImpl 完成创建AndroidRouter实例，会配置流监听端口，xml解析库等（AndroidUpnpServiceConfiguration）。AndroidRouter监听网络状态的变化。

到这里UpnpService实例创建完成，后面可以通过UpnpService添加设备。

1.  通过RegistryImpl的addDevice来完成设备注册。

接着调用LocalItems的add方法继续干活，先是判断是否已经注册过了，如果已经注册过，不重复执行，直接返回。然后进一步完成添加设备的过程。

没有添加过，一步步完成添加过程：

第一步，添加设备下的资源，根据命名空间/upnp下提供的资源，主要有DeviceDescriptor,ServiceDescriptor,ServiceControl,ServiceEvent等资源。

第二步，生成RegistryItem对象，添加到DeviceItems集合中。

第三步，如果需要通告设备存在，发出存在的通知advertiseAlive()。

第四步，回调监听，告诉RegistryListener有本地localDevice设备添加。监听类通常继承DefaultRegistryListener类，并重写其中的设备添加，设备删除方法，具体是在应用的activity中，upnpService实例构建完成，通过upnpService获取到其中的RegistryImpl来添加监听。

DefaultRegistryListener的实现类，通常需要实现：

localDeviceAdded(),

localDeviceRemoved(),

remoteDeviceAdded(),

remoteDeviceRemoved()等方法。

1.  宣告设备存在

LocalItems.java中的advertiseAlive（），处理设备存在的通知。

这里是通过异步的方式提交一个通知任务，通常任务先睡眠100毫米后在执行，避免对网络造成拥塞。

接着通过RegistryImpl中创建的ProtocolFactoryImpl实例生成一个通知消息。具体是SendingNotificationAlive实例。

这个通知的类型是NotificationSubtype.ALIVE，也就是ALIVE("ssdp:alive"),

SendingNotification这个类，实际是一个Runnable实例，是为注册的本地设备发送一个通知消息。

最后，看下这个通知存在的消息发给了谁？

在确定消息发给谁之前，先看是如何发现本机的网络地址的？也就是本机在局域网中的IP地址。

调用堆栈是：

new UpnpServiceImpl() @ AndroidUpnpServiceImpl.java >

new AndroidRouter().enable() @UpnpServiceImpl.java >

enable() @RouterImpl.java >

new AndroidNetworkAddressFactory() @ AndroidUpnpServiceConfiguration.java

discoverNetworkInterfaces() @NetworkAddressFactoryImpl.java

通过NetworkInterface.getNetworkInterfaces()枚举出当前设备所有的网络接口，包括虚拟的，物理的，从中过滤出本地的IP地址：

tworkAddressFactoryImpl: Discovered usable network interface: wlan0

tworkAddressFactoryImpl: Discovered usable network interface address: 10.21.247.171

enable() @ RouterImpl.java

startInterfaceBasedTransports()在本机的IP地址上初始化一个多播消息的接受端MulticastReceiver。

startAddressBasedTransports()在本地的IP地址上初始化一个StreamServer。

之所以要分析上面的本机IP地址的获取，是因为发送通知消息时会涉及到。应用程序仅仅将数据包发送给组播地址，然后路由器将确保数据包被发送到组播组中的全部主机。

继续看前面的遗留问题，通知存在的消息发给了谁？

Execute() @SendingNotification.java

第一步，获取本机IP地址上初始化的streamServer,

List<NetworkAddress> activeStreamServers =

getUpnpService().getRouter().getActiveStreamServers(null);

NetworkAddress.java类型，包含了三个属性，本机IP地址，端口，本机物理地址（MAC）。

第二步，封装一个带有本地设备（渲染器，非当前手机），本机上streamServer的描述对象Location。

List<Location> descriptorLocations = new ArrayList();

for (NetworkAddress activeStreamServer : activeStreamServers) \{

descriptorLocations.add(

new Location(

activeStreamServer,

getUpnpService().getConfiguration().getNamespace().getDescriptorPath(getDevice())

)

);

其中的参数，getDevice()，是最开始创建的LocalDevice 实例。

Location实例包含了两个属性，一个是本机当前可用的streamServer，一个是本地设备对应的URI值。Web上可用的每一种资源都有一个通用资源标识符URI进行定位。

本地设备（DMR）对应的

URI:/upnp/dev/b7c7c900-6983-f00b-0000-0000264ce182/desc

第三步，发送消息，因为是基于udp协议发送，默认间隔150毫秒，重复发送三次。

Execute()@SendingNotification.java

for (Location descriptorLocation : descriptorLocations) \{

sendMessages(descriptorLocation);

把descriptorLocation添加上localdevice包装成OutgoingNotificationRequest消息类型。

这个过程会添加消息头：

UpnpHeader.Type.NT: (RootDeviceHeader) 'upnp:rootdevice'

UpnpHeader.Type.USN: (USNRootDeviceHeader) 'uuid:b7c7c900-6983-f00b-0000-0000264ce182'

如有物理地址：

UpnpHeader.Type.EXT\_IFACE\_MAC: (InterfaceMacHeader) '00:0A:F5:06:0F:24'

1.  数据包IO口的初始化（负责数据包的发送）

从上一步转入RouterImpl.java中的send()方法，这里用DatagramIO完成数据包的发送。

先看DatagramIO的初始化，因为绑定到一个IP地址上，这个过程是在startAddressBasedTransports()中，获取到本机IP地址后完成的。

DatagramIOImpl是具体的类实现，构造实例时，可以配置发送参数，如跳数，发送数据包的最大值。

数据包内容的读写通过DatagramProcessorImpl.java来完成。

接着看DatagramIOImpl的初始化。

Init() @ DatagramIOImpl.java

在本机IP地址的基础上封装端口：

localAddress = new InetSocketAddress(bindAddress, 0);

封装一个多播端口，以便把数据包发送到多个client端：

socket = new MulticastSocket(localAddress);

最后数据包的发送是通过MulticastSocket完成。

send() @ DatagramIOImpl.java

发送的数据包会通过DatagramProcessorImpl.java的write方法来构建DatagramPacket对象。

数据包发给谁了呢？这要看message中目标地址destinationAddress是谁？

消息报的目标地址，是在OutgoingNotificationRequest.java的构造函数中设置的。

前面说过，要发送的消息会被包装成OutgoingNotificationRequest类型，或者其子类型OutgoingNotificationRequestRootDevice, OutgoingNotificationRequestUDN,或OutgoingNotificationRequestDeviceType，具体是在:

createDeviceMessages()@SendingNotification.java

最后看OutgoingNotificationRequest.java的构造函数：

super(

new UpnpRequest(UpnpRequest.Method.NOTIFY),

ModelUtil.getInetAddressByName(Constants.IPV4\_UPNP\_MULTICAST\_GROUP),

Constants.UPNP\_MULTICAST\_PORT

);

其中，消息类型是NOTIFY，

相应的目标地址：IPV4\_UPNP\_MULTICAST\_GROUP = "239.255.255.250";

目标端口：UPNP\_MULTICAST\_PORT = 1900;

这是IANA（互联网数字分配组织）保留的多播地址。

*  DLNA设备的发现

这个过程是从发出search请求开始，到收到匹配设备返回的响应消息，最后，应用程序根据响应消息显示出RemoteDevice信息。

1，发送请求

首先，注册监听DefaultRegistryListener.java，可以统一来用添加、删除、更新本地或远端设备。

upnpService.getRegistry().addListener(deviceListRegistryListener);

它的实现类可以被多个线程并发调用，所以他应该是线程安全的。其中监听的方法都是在一个单独的线程被调用的。

如remoteDeviceAdded()，在一个新发现的设备的完整元数据可用时被调用。

然后，从应用中的upnpService.getControlPoint().search();开始。通过ControlPointImpl.java发起搜索。

不带参数的search()发起搜索类型是：STAllHeader() > "ssdp:all"。

通过DefaultUpnpServiceConfiguration.java中的，ClingExecutor实例将搜索任务被放入一个线程池。

具体搜索任务的类型，通过ProtocolFactoryImpl.java 中的createSendingSearch()来创建。

接着看SendingSearch.java，搜索数据包的信息，搜索请求消息没间隔500毫秒，发送一次，共发送5次。

execute()@SendingSearch.java

OutgoingSearchRequest.java

super(

new UpnpRequest(UpnpRequest.Method.MSEARCH),

ModelUtil.getInetAddressByName(Constants.IPV4\_UPNP\_MULTICAST\_GROUP),

Constants.UPNP\_MULTICAST\_PORT

);

搜索请求，类型："M-SEARCH"

目标地址：IPV4\_UPNP\_MULTICAST\_GROUP = "239.255.255.250";

目标端口：UPNP\_MULTICAST\_PORT = 1900;

getUpnpService().getRouter().send(msg); 转到RouterImpl.java通过数据包IO接口实例发出消息。

Send()@DatagramIOImpl.java

通过DatagramProcessorImpl.java的write完成发送数据包的填充。

最后通过MulticastSocket的send完成发送。

2，接受响应

MulticastSocket是绑定了本机IP地址的套接字，能发送单播、多播数据包，也能接受单播数据包。

在RouterImpl.java中的startAddressBasedTransports()方法，对DatagramIOImpl初始化后，会将其放入线程池运行，所以直接看DatagramIOImpl的run方法。

run() @DatagramIOImpl.java

这里的socket是MulticastSocket对象，负责监听所有发送到本机IP的UDP数据包。

byte\[\] buf = new byte\[getConfiguration().getMaxDatagramBytes()\];

DatagramPacket datagram = new DatagramPacket(buf, buf.length);

socket.receive(datagram);

这里的router是RouterImpl.java对象，处理前还是由DatagramProcessorImpl.java中的read方法解读DatagramPacket，转成IncomingDatagramMessage类型对象。

router.received(datagramProcessor.read(localAddress.getAddress(), datagram));

然后看RouterImpl.java如何把接收的响应信息，回到到监听处。

根据消息类型，ProtocolFactoryImpl.java中createReceivingAsync方法负责构建搜索响应的实例。

具体是createReceivingSearchResponse(incomingResponse)方法，最终创建的ReceivingSearchResponse实例，这个实例来处理搜索响应消息的接收。

同样的，ReceivingSearchResponse实例，也会被添加到线程池执行，具体看其execute方法。

execute()@ReceivingSearchResponse.java

这里获取返回搜索响应的远端设备的描述信息，

RemoteDeviceIdentity rdIdentity = new RemoteDeviceIdentity(getInputMessage());

根据远端设备的描述信息，构建RemoteDevice对象。

rd = new RemoteDevice(rdIdentity);

因为这个时候并不知道，这个远端设备是根设备，还是嵌入设备，所以还要去解析它的描述符，然后在处理添加。具体是：

new RetrieveRemoteDescriptors(getUpnpService(), rd)

这个runnable也会在线程池被执行。

run()@RetrieveRemoteDescriptors.java

其中describe()的调用非常耗时，需要确保每次的调用都是必须的，且尽量少的调用。

出去描述符文件等的解析外，跟设备添加有关的调用是：

getUpnpService().getRegistry().addDevice(hydratedDevice);

addDevice(RemoteDevice remoteDevice) @ RegistryImpl.java

add(final RemoteDevice device) @ RemoteItems.java

如下循环完成远端设备的添加：

for (final RegistryListener listener : registry.getListeners()) \{

registry.getConfiguration().getRegistryListenerExecutor().execute(

new Runnable() \{

public void run() \{

listener.remoteDeviceAdded(registry, device);

);

通过RegistryListener的具体实现类，把远端设备添加到应用列表中。如DefaultRegistryListener.java，通常应用程序都会集成这个类，并实现其中的接口：

remoteDeviceAdded()

remoteDeviceUpdated()

等。

[https://www.cnblogs.com/guxia/p/8076099.html][https_www.cnblogs.com_guxia_p_8076099.html] Jetty使用

[https://blog.csdn.net/qq\_37878579/article/details/78404931][https_blog.csdn.net_qq_37878579_article_details_78404931] Jetty使用

[https://blog.csdn.net/hknock/article/details/44243675][https_blog.csdn.net_hknock_article_details_44243675] multicastSocket使用

[https_www.cnblogs.com_guxia_p_8076099.html]: https://www.cnblogs.com/guxia/p/8076099.html
[https_blog.csdn.net_qq_37878579_article_details_78404931]: https://blog.csdn.net/qq_37878579/article/details/78404931
[https_blog.csdn.net_hknock_article_details_44243675]: https://blog.csdn.net/hknock/article/details/44243675