关于PJSIP介绍的的一篇很好的文章

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.

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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

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