minidlna源碼初探（一）

昵稱7324690 2014-08-07

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前言

minidlna是一種優(yōu)秀的DLNA解決方案。本文將涉及minidlna的upnp以及目錄管理的代碼。minidlna的下載鏈接如下：

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wget http://netcologne.dl./project/minidlna/minidlna/1.1.0/minidlna-1.1.0.tar.gz

控制點(diǎn)使用VLC Media Player，下載鏈接如下：

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http://www./vlc/index.zh.html#download

關(guān)于minidlna的配置，網(wǎng)上已有很多介紹，在這里就不復(fù)述了。

本文中一些關(guān)于UPNP的理論問題參考了IBM的相關(guān)介紹：

UPnP協(xié)議編程實(shí)踐(1)

UPnP協(xié)議編程實(shí)踐(2)

正文

在minidlna，本文描述的主要內(nèi)容分布在minidlna.c（主程序），inotify.c（目錄管理），upnphttp.c（upnp通信），minissdp.c（ssdp設(shè)備發(fā)現(xiàn)相關(guān)），upnpsoap.c（soap設(shè)備控制相關(guān)）等。

照例從main函數(shù)進(jìn)入，這個在~/minidlna.c下。程序首先執(zhí)行了init，open_db等方法：

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ret = init(argc, argv); //這里主要分析配置文件以及命令中的選項(xiàng)
//......
LIST_INIT(&upnphttphead); //初始化upnphttphead
ret = open_db(NULL); //新建sqlite3 db
//......
check_db(db, ret, &scanner_pid);

新建連接用socket：

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sudp = OpenAndConfSSDPReceiveSocket(); //新建一個socket，執(zhí)行setsockopt并且bind之, sudp就是返回的socket , 端口號SSDP_PORT（1900）, 用于接受控制點(diǎn)信息
if (sudp < 0)
{
DPRINTF(E_INFO, L_GENERAL, "Failed to open socket for receiving SSDP. Trying to use MiniSSDPd\n");
if (SubmitServicesToMiniSSDPD(lan_addr[0].str, runtime_vars.port) < 0)
DPRINTF(E_FATAL, L_GENERAL, "Failed to connect to MiniSSDPd. EXITING");
}
/* open socket for HTTP connections. Listen on the 1st LAN address */
shttpl = OpenAndConfHTTPSocket(runtime_vars.port); //新建一個socket，執(zhí)行setsockopt并且bind之, shttpl就是返回的socket , 端口號runtime_vars.port = 8200 , 它來自minidlna.conf
if (shttpl < 0)
DPRINTF(E_FATAL, L_GENERAL, "Failed to open socket for HTTP. EXITING\n");
DPRINTF(E_WARN, L_GENERAL, "HTTP listening on port %d\n", runtime_vars.port);
/* open socket for sending notifications */
if (OpenAndConfSSDPNotifySockets(snotify) < 0) //初始化n_lan_addr個廣播用socket
DPRINTF(E_FATAL, L_GENERAL, "Failed to open sockets for sending SSDP notify "
"messages. EXITING\n");

進(jìn)入一個標(biāo)準(zhǔn)的select模型：

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while (!quitting) //init quitting = 0
{
/* Check if we need to send SSDP NOTIFY messages and do it if
* needed */
if (gettimeofday(&timeofday, 0) < 0)
{
DPRINTF(E_ERROR, L_GENERAL, "gettimeofday(): %s\n", strerror(errno));
timeout.tv_sec = runtime_vars.notify_interval;
timeout.tv_usec = 0;
}
else
{
/* the comparison is not very precise but who cares ? */
if (timeofday.tv_sec >= (lastnotifytime.tv_sec + runtime_vars.notify_interval)) //如果超時
{
SendSSDPNotifies2(snotify,
(unsigned short)runtime_vars.port,
(runtime_vars.notify_interval << 1)+10); //心跳廣播ssdp:alive消息,通知其他接入點(diǎn)自己就緒
memcpy(&lastnotifytime, &timeofday, sizeof(struct timeval));
timeout.tv_sec = runtime_vars.notify_interval;
timeout.tv_usec = 0;
}
else
{
timeout.tv_sec = lastnotifytime.tv_sec + runtime_vars.notify_interval
- timeofday.tv_sec;
if (timeofday.tv_usec > lastnotifytime.tv_usec)
{
timeout.tv_usec = 1000000 + lastnotifytime.tv_usec
- timeofday.tv_usec;
timeout.tv_sec--;
}
else
timeout.tv_usec = lastnotifytime.tv_usec - timeofday.tv_usec;
//..............
FD_ZERO(&readset);
if (sudp >= 0)
{
FD_SET(sudp, &readset); //將sudp加入readset
max_fd = MAX(max_fd, sudp);
}
if (shttpl >= 0)
{
FD_SET(shttpl, &readset); //將shttpl加入readset
max_fd = MAX(max_fd, shttpl);
}
//......
i = 0; /* active HTTP connections count */
// struct upnphttp *e
for (e = upnphttphead.lh_first; e != NULL; e = e->entries.le_next)
{
if ((e->socket >= 0) && (e->state <= 2))
{
FD_SET(e->socket, &readset); //添加記錄的socket進(jìn)入readset
max_fd = MAX(max_fd, e->socket);
i++;
}
}
//.......
FD_ZERO(&writeset);
upnpevents_selectfds(&readset, &writeset, &max_fd);
ret = select(max_fd+1, &readset, &writeset, 0, &timeout);
if (ret < 0)
{
if(quitting) goto shutdown;
if(errno == EINTR) continue;
DPRINTF(E_ERROR, L_GENERAL, "select(all): %s\n", strerror(errno));
DPRINTF(E_FATAL, L_GENERAL, "Failed to select open sockets. EXITING\n");
}
upnpevents_processfds(&readset, &writeset);
/* process SSDP packets */
if (sudp >= 0 && FD_ISSET(sudp, &readset))
{
/*DPRINTF(E_DEBUG, L_GENERAL, "Received UDP Packet\n");*/
ProcessSSDPRequest(sudp, (unsigned short)runtime_vars.port); //接受控制點(diǎn)傳來的ssdp信息，并回傳給控制點(diǎn)設(shè)備描述信息
}
//......
for (e = upnphttphead.lh_first; e != NULL; e = e->entries.le_next)
{
if ((e->socket >= 0) && (e->state <= 2) && (FD_ISSET(e->socket, &readset)))
{
Process_upnphttp(e); //這里會回送消息給控制點(diǎn)（設(shè)備信息xml或遠(yuǎn)程目錄信息等）， port:8200
}
}
/* process incoming HTTP connections */
if (shttpl >= 0 && FD_ISSET(shttpl, &readset))
{
int shttp;
socklen_t clientnamelen;
struct sockaddr_in clientname;
clientnamelen = sizeof(struct sockaddr_in);
shttp = accept(shttpl, (struct sockaddr *)&clientname, &clientnamelen); //獲取遠(yuǎn)程socket shttp
if (shttp<0)
{
DPRINTF(E_ERROR, L_GENERAL, "accept(http): %s\n", strerror(errno));
}
else
{
struct upnphttp * tmp = 0;
DPRINTF(E_DEBUG, L_GENERAL, "HTTP connection from %s:%d\n",
inet_ntoa(clientname.sin_addr),
ntohs(clientname.sin_port) );
/*if (fcntl(shttp, F_SETFL, O_NONBLOCK) < 0) {
DPRINTF(E_ERROR, L_GENERAL, "fcntl F_SETFL, O_NONBLOCK\n");
}*/
/* Create a new upnphttp object and add it to
* the active upnphttp object list */
tmp = New_upnphttp(shttp); //初始化 struct upnphttp ，并且將shttp賦予其socket字段
if (tmp)
{
tmp->clientaddr = clientname.sin_addr;
LIST_INSERT_HEAD(&upnphttphead, tmp, entries); //將tmp插入鏈表upnphttphead中
}
else
{
DPRINTF(E_ERROR, L_GENERAL, "New_upnphttp() failed\n");
close(shttp);
}
}
}
//......
}

設(shè)備發(fā)現(xiàn)是UPnP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的第一步。在這里，minidlna啟動后，本機(jī)作為一個設(shè)備加入到網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備發(fā)現(xiàn)過程允許設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)上的控制點(diǎn)告知它提供的服務(wù)(ssdp:alive)。當(dāng)一個控制點(diǎn)加入到網(wǎng)絡(luò)中時，設(shè)備發(fā)現(xiàn)過程允許控制點(diǎn)尋找網(wǎng)絡(luò)上感興趣的設(shè)備(ssdp:discover)。在這兩種情況下，基本的交換信息就是發(fā)現(xiàn)消息。發(fā)現(xiàn)消息包括設(shè)備的一些特定信息或者某項(xiàng)服務(wù)的信息，例如它的類型、標(biāo)識符、和指向XML設(shè)備描述文檔的指針。簡單發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SSDP）定義了在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，控制點(diǎn)定位網(wǎng)絡(luò)上相關(guān)資源和設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)上聲明其可用性的方法。

在上面的select模型中，程序通過定時執(zhí)行SendSSDPNotifies2方法，廣播設(shè)備就緒消息（心跳包），它的實(shí)現(xiàn)如下：

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void
SendSSDPNotifies2(int *sockets,
unsigned short port,
unsigned int lifetime)
{
int i;
DPRINTF(E_DEBUG, L_SSDP, "Sending SSDP notifies\n");
for (i = 0; i < n_lan_addr; i++) //向本地的網(wǎng)絡(luò)接口循環(huán)發(fā)送ssdp:alive消息
{
SendSSDPNotifies(sockets[i], lan_addr[i].str, port, lifetime); //發(fā)送ssdp:alive
}
}

發(fā)送的ssdp:alive消息格式如下：

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NOTIFY * HTTP/1.1
HOST:239.255.255.250:1900 #協(xié)議保留多播地址和端口，必須是239.255.255.250:1900
CACHE-CONTROL:max-age=1810 #max-age指定通知消息存活時間，如果超過此時間間隔，控制點(diǎn)可以認(rèn)為設(shè)備不存在
LOCATION:http://192.168.1.20:8200/rootDesc.xml #包含根設(shè)備描述得URL地址
SERVER: 3.4.72-rt89 DLNADOC/1.50 UPnP/1.0 MiniDLNA/1.1.0
NT:upnp:rootdevice #在此消息中，NT頭必須為服務(wù)的服務(wù)類型
USN:uuid:4d696e69-444c-164e-9d41-001ec92f0378::upnp:rootdevice #表示不同服務(wù)的統(tǒng)一服務(wù)名，它提供了一種標(biāo)識出相同類型服務(wù)的能力
NTS:ssdp:alive #表示通知消息的子類型，必須為ssdp:alive

UPnP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的第二步是設(shè)備描述。在控制點(diǎn)發(fā)現(xiàn)了一個設(shè)備之后，控制點(diǎn)仍然對設(shè)備知之甚少，控制點(diǎn)可能僅僅知道設(shè)備或服務(wù)的UPnP類型，設(shè)備的UUID和設(shè)備描述的URL地址。為了讓控制點(diǎn)更多的了解設(shè)備和它的功能或者與設(shè)備交互，控制點(diǎn)必須從發(fā)現(xiàn)消息中得到設(shè)備描述的URL，通過URL取回設(shè)備描述。
在程序中，我們發(fā)送完ssdp:alive廣播后，網(wǎng)絡(luò)上的控制點(diǎn)就會發(fā)送相應(yīng)的消息到程序，在上邊的select模型中，我們會通過以下程序接收控制點(diǎn)傳來的ssdp消息：

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if (sudp >= 0 && FD_ISSET(sudp, &readset))
{
/*DPRINTF(E_DEBUG, L_GENERAL, "Received UDP Packet\n");*/
ProcessSSDPRequest(sudp, (unsigned short)runtime_vars.port); //接受控制點(diǎn)傳來的ssdp信息，并回傳給控制點(diǎn)設(shè)備描述信息
}

在ProcessSSDPRequest中實(shí)現(xiàn)了接收控制點(diǎn)傳來的消息，以及回傳給控制點(diǎn)的信息（設(shè)備描述URL），接收的控制點(diǎn)消息格式如下（ssdp:discover）：

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M-SEARCH * HTTP/1.1
Host: 239.255.255.250:1900 #設(shè)置為協(xié)議保留多播地址和端口，必須是239.255.255.250:1900。
Man: "ssdp:discover" #設(shè)置協(xié)議查詢的類型，必須是"ssdp:discover"。
MX: 5 #設(shè)置設(shè)備響應(yīng)最長等待時間，設(shè)備響應(yīng)在0和這個值之間隨機(jī)選擇響應(yīng)延遲的值。這樣可以為控制點(diǎn)響應(yīng)平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。
ST: upnp:rootdevice #設(shè)置服務(wù)查詢的目標(biāo)

回傳給控制點(diǎn)的消息格式如下：

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HTTP/1.1 200 OK
CACHE-CONTROL: max-age=1810 #max-age指定通知消息存活時間，如果超過此時間間隔，控制點(diǎn)可以認(rèn)為設(shè)備不存在
DATE: Tue, 11 Feb 2014 08:16:14 GMT #指定響應(yīng)生成的時間
ST: upnp:rootdevice #內(nèi)容和意義與查詢請求的相應(yīng)字段相同
USN: uuid:4d696e69-444c-164e-9d41-001ec92f0378::upnp:rootdevice #表示不同服務(wù)的統(tǒng)一服務(wù)名，它提供了一種標(biāo)識出相同類型服務(wù)的能力。
EXT: #向控制點(diǎn)確認(rèn)MAN頭域已經(jīng)被設(shè)備理解
SERVER: 3.4.72-rt89 DLNADOC/1.50 UPnP/1.0 MiniDLNA/1.1.0
LOCATION: http://192.168.1.20:8200/rootDesc.xml #包含根設(shè)備描述得URL地址
Content-Length: 0

設(shè)備控制是UPnP網(wǎng)絡(luò)的第三步。在接收設(shè)備和服務(wù)描述之后，控制點(diǎn)可以向這些服務(wù)發(fā)出動作，同時控制點(diǎn)也可以輪詢服務(wù)的狀態(tài)變量值。發(fā)出動作實(shí)質(zhì)上是一種遠(yuǎn)程過程調(diào)用，控制點(diǎn)將動作送到設(shè)備服務(wù)，在動作完成之后，服務(wù)返回相應(yīng)的結(jié)果。在這里，我們利用minidlna的基本功能——遠(yuǎn)程目錄瀏覽，來說明。當(dāng)我們在控制點(diǎn)VLC Media Player中點(diǎn)擊“通用即插即播”，它會自動完成前面描述的設(shè)備發(fā)現(xiàn)和設(shè)備描述，顯示可用的設(shè)備信息列表（在這里，可用設(shè)備就是minidlna服務(wù)）

點(diǎn)擊這里的Jane，就會顯示minidlna設(shè)備指定的目錄下的目錄信息。當(dāng)我們做這些操作的時候，控制點(diǎn)正在向minidlna設(shè)備發(fā)送請求消息。這個請求的格式如下：

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POST /ctl/ContentDir HTTP/1.1
HOST: 192.168.1.20:8200
CONTENT-LENGTH: 488
CONTENT-TYPE: text/xml; charset="utf-8"
SOAPACTION: "urn:schemas-upnp-org:service:ContentDirectory:1#Browse"
USER-AGENT: 6.1.7600 2/, UPnP/1.0, Portable SDK for UPnP devices/1.6.18
<s:Envelope xmlns:s="http://schemas./soap/envelope/" s:encodingStyle="http://schemas./soap/encoding/">
<s:Body><u:Browse xmlns:u="urn:schemas-upnp-org:service:ContentDirectory:1">
<ObjectID>64$4</ObjectID>
<BrowseFlag>BrowseDirectChildren</BrowseFlag>
<Filter>id,dc:title,res,sec:CaptionInfo,sec:CaptionInfoEx</Filter>
<StartingIndex>0</StartingIndex>
<RequestedCount>0</RequestedCount>
<SortCriteria></SortCriteria>
</u:Browse>
</s:Body>
</s:Envelope>

注意這里SOAPACTION: "urn:schemas-upnp-org:service:ContentDirectory:1#Browse"，Browse將決定我們遠(yuǎn)程執(zhí)行何種方法（有點(diǎn)類似信令）。在上邊的select模型中，我們收到該請求：

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for (e = upnphttphead.lh_first; e != NULL; e = e->entries.le_next)
{
if ((e->socket >= 0) && (e->state <= 2) && (FD_ISSET(e->socket, &readset)))
{
Process_upnphttp(e); //這里會回送消息給控制點(diǎn)（設(shè)備信息xml或遠(yuǎn)程目錄信息等）， port:8200
}
}

Process_upnphttp會在底層調(diào)用upnpsoap.c中的ExecuteSoapAction方法，在upnpsoap.c定義了相關(guān)信令和它們對應(yīng)的方法，如下：

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static const struct
{
const char * methodName;
void (*methodImpl)(struct upnphttp *, const char *);
}
soapMethods[] =
{
{ "QueryStateVariable", QueryStateVariable},
{ "Browse", BrowseContentDirectory},
{ "Search", SearchContentDirectory},
{ "GetSearchCapabilities", GetSearchCapabilities},
{ "GetSortCapabilities", GetSortCapabilities},
{ "GetSystemUpdateID", GetSystemUpdateID},
{ "GetProtocolInfo", GetProtocolInfo},
{ "GetCurrentConnectionIDs", GetCurrentConnectionIDs},
{ "GetCurrentConnectionInfo", GetCurrentConnectionInfo},
{ "IsAuthorized", IsAuthorizedValidated},
{ "IsValidated", IsAuthorizedValidated},
{ "X_GetFeatureList", SamsungGetFeatureList},
{ "X_SetBookmark", SamsungSetBookmark},
{ 0, 0 }
};

更具對應(yīng)關(guān)系，ExecuteSoapAction會再調(diào)用BrowseContentDirectory方法。BrowseContentDirectory中會搜索sqlite中的目錄信息，將信息拼接出xml字符串，代碼如下：

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static void
BrowseContentDirectory(struct upnphttp * h, const char * action)
{
static const char resp0[] =
"<u:BrowseResponse "
"xmlns:u=\"urn:schemas-upnp-org:service:ContentDirectory:1\">"
"<Result>"
"<DIDL-Lite"
//......
sql = sqlite3_mprintf( SELECT_COLUMNS
"from OBJECTS o left join DETAILS d on (d.ID = o.DETAIL_ID)"
" where PARENT_ID = '%q' %s limit %d, %d;",
ObjectID, orderBy, StartingIndex, RequestedCount);
DPRINTF(E_DEBUG, L_HTTP, "Browse SQL: %s\n", sql);
/*
* SELECT o.OBJECT_ID, o.PARENT_ID, o.REF_ID, o.DETAIL_ID, o.CLASS, d.SIZE, d.TITLE, d.DURATION,
* d.BITRATE, d.SAMPLERATE, d.ARTIST, d.ALBUM, d.GENRE, d.COMMENT, d.CHANNELS, d.TRACK, d.DATE,
* d.RESOLUTION, d.THUMBNAIL, d.CREATOR, d.DLNA_PN, d.MIME, d.ALBUM_ART, d.DISC from OBJECTS o
* left join DETAILS d on (d.ID = o.DETAIL_ID) where PARENT_ID = '0' limit 0, -1;
*/
ret = sqlite3_exec(db, sql, callback, (void *) &args, &zErrMsg); //查詢目錄信息
// ......
ret = strcatf(&str, "</DIDL-Lite></Result>\n"
"<NumberReturned>%u</NumberReturned>\n"
"<TotalMatches>%u</TotalMatches>\n"
"<UpdateID>%u</UpdateID>"
"</u:BrowseResponse>",
args.returned, totalMatches, updateID); //拼接xml字符串
BuildSendAndCloseSoapResp(h, str.data, str.off); //回送給控制點(diǎn)xml字符串消息
//......
}

通過BuildSendAndCloseSoapResp回傳給控制點(diǎn)，這個xml字符串格式如下：

[plain] view plain copy

<u:BrowseResponse xmlns:u="urn:schemas-upnp-org:service:ContentDirectory:1">
<Result><DIDL-Lite xmlns:dc="http:///dc/elements/1.1/"
xmlns:upnp="urn:schemas-upnp-org:metadata-1-0/upnp/"
xmlns="urn:schemas-upnp-org:metadata-1-0/DIDL-Lite/"><
container id="64$0" parentID="64" restricted="1" ><dc:title>android-14</dc:title><upnp:class>object.container.storageFolder</upnp:class></container><
container id="64$1" parentID="64" restricted="1" ><dc:title>armeabi-v7a</dc:title><upnp:class>object.container.storageFolder</upnp:class></container><
container id="64$2" parentID="64" restricted="1" ><dc:title>libwnck-2.22.0</dc:title><upnp:class>object.container.storageFolder</upnp:class></container><
container id="64$3" parentID="64" restricted="1" ><dc:title>voice-client-example</dc:title><upnp:class>object.container.storageFolder</upnp:class></container></DIDL-Lite>
</Result>
<NumberReturned>6</NumberReturned>
<TotalMatches>6</TotalMatches>
<UpdateID>10</UpdateID></u:BrowseResponse>

這個xml字符串，說明minidlna指定的目錄下有android-14，armeabi-v7a，libwnck-2.22.0和voice-client-example等4個目錄?？刂泣c(diǎn)通過這一信息獲取minidlna服務(wù)。

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