專利名稱：基于內(nèi)核進行rtp數(shù)據(jù)收發(fā)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備及其實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，尤其涉及一種基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。
背景技術(shù)：
家庭網(wǎng)關(guān)的在寬帶接入領(lǐng)域內(nèi)的使用越來越多。芯片商一般都提供整體的解決方案，當(dāng)前的方案多為Linux。對于語音接入這一塊，芯片商只在應(yīng)用層為設(shè)備商提供DSP/SLIC的API。對于媒體的轉(zhuǎn)發(fā)實現(xiàn)，芯片商一般只提供了從應(yīng)用層中獲取DSP模塊產(chǎn)生媒體和接收媒體的方法。具體的轉(zhuǎn)發(fā)實現(xiàn)一般由設(shè)備商完成。考慮到成本以及供貨的原因，一般設(shè)備商要實現(xiàn)多個芯片商的方案。由于芯片商的方案各不相同，針對媒體的轉(zhuǎn)發(fā)實現(xiàn)，總是會造成重復(fù)勞動。另外，更重要的一點是，由于在通話時，RTP包一般10ms/20ms —個，RTP在應(yīng)用層的轉(zhuǎn)發(fā)，將導(dǎo)致頻繁的內(nèi)核和應(yīng)用層切換，影響系統(tǒng)的效率，特別是在WiFi或者三層轉(zhuǎn)發(fā)等業(yè)務(wù)開啟時，語音質(zhì)量將嚴(yán)重受到影響。現(xiàn)有的方案都是在用戶層創(chuàng)建socket然后通過如select函數(shù)的輪詢監(jiān)聽socket,然后通過系統(tǒng)調(diào)用取包，這樣一來，在語音流通時，就有很多rtp包送往dsp以及從dsp收包發(fā)往網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)調(diào)用需要從用戶空間陷入內(nèi)核空間，處理完后，又需要返回用戶空間，其中除了系統(tǒng)的syscall服務(wù)例程的實際耗時外，陷入/返回過程和syscall處理程序(查系統(tǒng)調(diào)用表，存儲/恢復(fù)用戶現(xiàn)場等)也需要花費一些時間，這些時間加起來就是一個syscall的響應(yīng)速度，所以過于頻繁的調(diào)用syscall，就會導(dǎo)致響應(yīng)速度降低，造成語音質(zhì)量的削減。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上所述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，以減少內(nèi)核和應(yīng)用層之間的頻繁切換，提高系統(tǒng)的運行效率。具體的技術(shù)方案如下所示:基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其中，所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備包括一驅(qū)動模塊，所述驅(qū)動模塊包括RTP接收子模塊以及RTP讀取子模塊；所述驅(qū)動模塊與RTP應(yīng)用程序的接口包括創(chuàng)建接口、修改接口以及關(guān)閉接口 ；所述RTP接收子模塊分別與所述內(nèi)核的socket和所述RTP讀取子模塊連接，所述RTP讀取子模塊與一 DSP模塊連接；所述驅(qū)動模塊通過所述RTP接收子模塊從所述內(nèi)核的socket中接收網(wǎng)絡(luò)RTP包，并將所述RTP包送入系統(tǒng)緩存隊列；所述驅(qū)動模塊通過所述RTP讀取子模塊從所述系統(tǒng)緩存隊列中讀取所述RTP包，并將所述RTP包發(fā)送到所述DSP模塊。上述的基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其中， 所述驅(qū)動模塊還包括RTP發(fā)送子模塊，所述RTP發(fā)送子模塊與所述DSP模塊連接；所述驅(qū)動模塊通過所述RTP發(fā)送子模塊從所述DSP模塊接收RTP凈荷，并封裝成IP包格式，并通過所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備的物理接口向外發(fā)送。上述的基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其中，所述RTP接收子模塊和所述RTP讀取子模塊通過數(shù)據(jù)隊列同步鎖同步操作。上述的基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其中，所述創(chuàng)建接口用于接收所述RTP應(yīng)用程序創(chuàng)建一個RTP流的指令，并設(shè)置所述RTP流參數(shù)；所述修改接口用于修改所述RTP流參數(shù)；所述關(guān)閉接口用于接收所述RTP應(yīng)用程序關(guān)閉所述RTP流的指令，并釋放系統(tǒng)資源。上述的基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其中，所述參數(shù)包括DSP通道號、本地端口、本地IP、遠端端口、遠端IP以及媒體方向。上述的基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其中，所述驅(qū)動模塊對所述RTP數(shù)據(jù)的收發(fā)同樣適用于對RTCP數(shù)據(jù)的收發(fā)?；趦?nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的方法，其中，通過上述的網(wǎng)關(guān)設(shè)備進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)，所述方法具體包括如下步驟:步驟S1.在用戶層通過所述RTP應(yīng)用程序的創(chuàng)建接口，創(chuàng)建一RTP流，并在系統(tǒng)內(nèi)核中創(chuàng)建與所述RTP流對應(yīng)的RTP接收內(nèi)核線程、RTP讀取內(nèi)核線程以及RTP發(fā)送內(nèi)核線程;步驟S2.所述RTP接收內(nèi)核線程從內(nèi)核socket中接收RTP包，并將其送入系統(tǒng)緩存隊列；步驟S3.所述RTP讀取內(nèi)核線程從所述系統(tǒng)緩存隊列中讀取所述RTP包，并利用DSP模塊的接口，發(fā)送到所述DSP模塊的消息隊列中。上述的基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的方法，其中，所述方法還包括:步驟S4.所述RTP發(fā)送內(nèi)核線程從所述DSP模塊接收所述RTP凈荷，并封裝成IP包形式，從所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備的物理接口發(fā)送出去。上述的基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的方法，其中，所述步驟S2中還包括:步驟S2.1所述RTP接收內(nèi)核線程從內(nèi)核socket中接收RTP包后，得到一數(shù)據(jù)隊列同步鎖；步驟S2.2所述RTP接收內(nèi)核線程將所述RTP包加入到緩存隊列，并釋放可用數(shù)據(jù)包信號量，同時釋放所述數(shù)據(jù)隊列同步鎖；所述步驟S3中還包括:步驟S3.1所述RTP讀取內(nèi)核線程不斷嘗試獲得數(shù)據(jù)包信號量，當(dāng)所述RTP讀取內(nèi)核線程不能獲得所述數(shù)據(jù)包信號量，所述RTP讀取內(nèi)核線程睡眠，并被系統(tǒng)內(nèi)核的定時器定時喚醒；步驟S3.2當(dāng)所述RTP讀取內(nèi)核線程獲得所述數(shù)據(jù)包信號量，所述RTP讀取內(nèi)核就去拿所述數(shù)據(jù)隊列同步鎖，并在從所述緩存隊列中獲得RTP包后，釋放所述數(shù)據(jù)隊列同步鎖。上述的基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的方法，同樣適用于對RTCP數(shù)據(jù)的收發(fā)。本技術(shù)方案的有益效果是:通過直接在內(nèi)核層處理RTP的收發(fā)，而不需要頻繁的通過系統(tǒng)調(diào)用來處理RTP包，減少了在應(yīng)用層和內(nèi)核之間的切換，大大減小RTP的轉(zhuǎn)發(fā)時延，增強了語音模塊的健壯性。


圖1為本發(fā)明實施例的一種基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明實施例的基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的方法的流程示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。如圖1所示為本發(fā)明一種基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，其中，網(wǎng)關(guān)設(shè)備包括一驅(qū)動模塊，驅(qū)動模塊包括RTP接收子模塊以及RTP讀取子模塊；驅(qū)動模塊與RTP應(yīng)用程序的接口包括創(chuàng)建接口、修改接口以及關(guān)閉接口 ；RTP接收子模塊分別與內(nèi)核的socket和RTP讀取子模塊連接，RTP讀取子模塊與一 DSP模塊連接；驅(qū)動模塊通過RTP接收子模塊從內(nèi)核的socket中接收網(wǎng)絡(luò)RTP包，并將RTP包送入系統(tǒng)緩存隊列；驅(qū)動模塊通過RTP讀取子模塊從系統(tǒng)緩存隊列中讀取出RTP包，并將RTP包發(fā)送到DSP模塊的消息隊列，由DSP芯片等設(shè)備對數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的解碼還原處理。驅(qū)動模塊還包括RTP發(fā)送子模塊，RTP發(fā)送子模塊與DSP模塊連接。驅(qū)動模塊通過RTP發(fā)送子模塊從DSP模塊中接收到RTP凈荷，并封裝成IP包格式，并通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備的物理接口向外發(fā)送。本發(fā)明的技術(shù)原理是:操作系統(tǒng)如Linux的運行空間可分為內(nèi)核空間與用戶空間，它們各自運行在不同的級別中，邏輯上相互隔離。本發(fā)明通過直接在內(nèi)核中調(diào)用socket等syscall的服務(wù)例程，就能將對RTP數(shù)據(jù)的收發(fā)從應(yīng)用層遷移到內(nèi)核中，同時統(tǒng)一針對RTP收發(fā)操作的接口，從而可以直接在內(nèi)核層處理RTP的收發(fā)，而不需要頻繁的通過系統(tǒng)調(diào)用來處理RTP包，減少了在應(yīng)用層和內(nèi)核之間的切換，大大減小RTP的轉(zhuǎn)發(fā)時延，增強了語音模塊的健壯性。上述的基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其中，RTP接收子模塊和RTP讀取子模塊通過數(shù)據(jù)隊列同步鎖同步操作。在模塊初始化的時候，創(chuàng)建數(shù)據(jù)隊列同步鎖和可用數(shù)據(jù)包同步鎖，當(dāng)接收線程收到RTP包時就去拿數(shù)據(jù)隊列同步鎖，然后將收到的包加入到緩存數(shù)據(jù)隊列，然后釋放可用數(shù)據(jù)包信號量，然后釋放數(shù)據(jù)隊列同步鎖。同時發(fā)包給DSP的線程會不斷去拿可用數(shù)據(jù)包信號量，如果拿不到，進程睡眠，如果拿到可用數(shù)據(jù)包信號量，就去獲得數(shù)據(jù)隊列同步鎖，然后去拿緩存數(shù)據(jù)隊列里的包，最后釋放數(shù)據(jù)隊列同步鎖。創(chuàng)建接口用于接收RTP應(yīng)用程序創(chuàng)建一個RTP流的指令，并設(shè)置RTP流參數(shù)，該接口也需要返回的內(nèi)部句柄；修改接口用于修改RTP流參數(shù)；關(guān)閉接口用于接收RTP應(yīng)用程序關(guān)閉RTP流的指令，并釋放系統(tǒng)資源。于上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，參數(shù)包括DSP通道號、本地端口、本地IP、遠端端口、遠端IP以及媒體方向。根據(jù)用戶層傳下來的方向的判斷來決定是否收發(fā)數(shù)據(jù)包以及與DSP的交互。在一個具體實施例中，通過用戶層創(chuàng)建ipline(ip流)的方式來抽象創(chuàng)建socket與內(nèi)核線程,每個ip流對應(yīng)一個ip流上下文(iplinecontext), ipline context 里包括 socket、dsp channel、localip、remoteip、ipline 方向，以及線程描述符等參數(shù)。每個ip流都有一個內(nèi)核線程與之對應(yīng)，每個內(nèi)核線程為與之對應(yīng)的ip流服務(wù)。當(dāng)從DSP收到RTP凈荷時,通過對應(yīng)ipline context里DSP channel的socket,發(fā)往網(wǎng)絡(luò)。上述的驅(qū)動模塊對RTP數(shù)據(jù)的收發(fā)同樣適用于對RTCP數(shù)據(jù)的收發(fā)。在某些應(yīng)用中，需要RTP模塊提供RFC2833事件包的接收功能，本發(fā)明的基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備也提供了該功能。如圖2所示為基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的方法的流程示意圖，通過采用上述的網(wǎng)關(guān)設(shè)備進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)，方法具體包括如下步驟:步驟S1.在用戶層通過RTP應(yīng)用程序的創(chuàng)建接口，創(chuàng)建一RTP流，并在系統(tǒng)內(nèi)核中創(chuàng)建與RTP流對應(yīng)的RTP接收內(nèi)核線程、RTP讀取內(nèi)核線程以及RTP發(fā)送內(nèi)核線程；步驟S2.RTP接收內(nèi)核線程從內(nèi)核socket中接收RTP包，并將其送入系統(tǒng)緩存隊列；步驟S3.RTP讀取內(nèi)核線程從系統(tǒng)緩存隊列中讀取RTP包，并利用DSP模塊的接口，發(fā)送到DSP模塊的消息隊列中；步驟S4.RTP發(fā)送內(nèi)核線程從DSP模塊接收RTP凈荷，并封裝成IP包形式，從網(wǎng)關(guān)設(shè)備的物理接口發(fā)送出去。在步驟S2中還具體包括以下步驟:步驟S2.1 RTP接收內(nèi)核線程從內(nèi)核socket中接收RTP包后，得到一數(shù)據(jù)隊列同步鎖;步驟S2.2 RTP接收內(nèi)核線程將RTP包加入到緩存隊列，并釋放可用數(shù)據(jù)包信號量，同時釋放數(shù)據(jù)隊列同步鎖；在步驟S3中還具體包括以下步驟:步驟S3.1 RTP讀取內(nèi)核線程不斷嘗試獲得數(shù)據(jù)包信號量，當(dāng)RTP讀取內(nèi)核線程不能獲得數(shù)據(jù)包信號量，RTP讀取內(nèi)核線程睡眠，并被系統(tǒng)內(nèi)核的定時器定時喚醒；喚醒間隔時間設(shè)置為10ms。步驟S3.2當(dāng)RTP讀取內(nèi)核線程獲得數(shù)據(jù)包信號量，RTP讀取內(nèi)核就去拿數(shù)據(jù)隊列同步鎖，并在從緩存隊列中獲得RTP包后，釋放數(shù)據(jù)隊列同步鎖。上述的用于進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的方法，同樣適用于對RTCP數(shù)據(jù)的收發(fā)。以上僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非因此限制本發(fā)明的實施方式及保護范圍，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識到凡運用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其特征在于， 所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備包括一驅(qū)動模塊，所述驅(qū)動模塊包括RTP接收子模塊以及RTP讀取子模塊；所述驅(qū)動模塊與RTP應(yīng)用程序的接口包括創(chuàng)建接口、修改接口以及關(guān)閉接口 ； 所述RTP接收子模塊分別與所述內(nèi)核的socket和所述RTP讀取子模塊連接，所述RTP讀取子模塊與一 DSP模塊連接； 所述驅(qū)動模塊通過所述RTP接收子模塊從所述內(nèi)核的socket中接收網(wǎng)絡(luò)RTP包，并將所述RTP包送入系統(tǒng)緩存隊列；所述驅(qū)動模塊通過所述RTP讀取子模塊從所述系統(tǒng)緩存隊列中讀取所述RTP包，并將所述RTP包發(fā)送到所述DSP模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其特征在于， 所述驅(qū)動模塊還包括RTP發(fā)送子模塊，所述RTP發(fā)送子模塊與所述DSP模塊連接； 所述驅(qū)動模塊通過所述RTP發(fā)送子模塊從所述DSP模塊接收RTP凈荷，封裝成IP包格式，并通過所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備的物理接口向外發(fā)送。
3.如權(quán)利要求1所述的基于內(nèi)核進行RTP 數(shù)據(jù)收發(fā)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其特征在于，所述RTP接收子模塊和所述RTP讀取子模塊通過數(shù)據(jù)隊列同步鎖同步操作。
4.如權(quán)利要求1所述的基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其特征在于， 所述創(chuàng)建接口用于接收所述RTP應(yīng)用程序創(chuàng)建一個RTP流的指令，并設(shè)置所述RTP流參數(shù)；所述修改接口用于修改所述RTP流參數(shù)；所述關(guān)閉接口用于接收所述RTP應(yīng)用程序關(guān)閉所述RTP流的指令，并釋放系統(tǒng)資源。
5.如權(quán)利要求4所述的基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其特征在于， 所述參數(shù)包括DSP通道號、本地端口、本地IP、遠端端口、遠端IP以及媒體方向。
6.如權(quán)利要求1至權(quán)利要求5任一項所述的基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其特征在于，所述驅(qū)動模塊對所述RTP數(shù)據(jù)的收發(fā)同樣適用于對RTCP數(shù)據(jù)的收發(fā)。
7.基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的方法，其特征在于，通過如上述權(quán)利要求1至6任一項所述的網(wǎng)關(guān)設(shè)備進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)，所述方法具體包括如下步驟:步驟S1.在用戶層通過所述RTP應(yīng)用程序的創(chuàng)建接口，創(chuàng)建一RTP流，并在系統(tǒng)內(nèi)核中創(chuàng)建與所述RTP流對應(yīng)的RTP接收內(nèi)核線程、RTP讀取內(nèi)核線程以及RTP發(fā)送內(nèi)核線程；步驟S2.所述RTP接收內(nèi)核線程從內(nèi)核socket中接收RTP包，并將其送入系統(tǒng)緩存隊列； 步驟S3.所述RTP讀取內(nèi)核線程從所述系統(tǒng)緩存隊列中讀取所述RTP包，并利用DSP模塊的接口，發(fā)送到所述DSP模塊的消息隊列中。
8.如權(quán)利要求7所述的基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的方法，其特征在于，所述方法還包括: 步驟S4.所述RTP發(fā)送內(nèi)核線程從所述DSP模塊接收所述RTP凈荷，并封裝成IP包形式，從所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備的物理接口發(fā)送出去。
9.如權(quán)利要求7所述的基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的方法，其特征在于，所述步驟S2中還包括: 步驟S2.1所述RTP接收內(nèi)核線程從內(nèi)核socket中接收RTP包后，得到一數(shù)據(jù)隊列同步鎖; 步驟S2.2所述RTP接收內(nèi)核線程將所述RTP包加入到緩存隊列，并釋放可用數(shù)據(jù)包信號量，同時釋放所述數(shù)據(jù)隊列同步鎖； 所述步驟S3中還包括: 步驟S3.1所述RTP讀取內(nèi)核線程不斷嘗試獲得數(shù)據(jù)包信號量，當(dāng)所述RTP讀取內(nèi)核線程不能獲得所述數(shù)據(jù)包信號量，所述RTP讀取內(nèi)核線程睡眠，并被系統(tǒng)內(nèi)核的定時器定時喚醒； 步驟S3.2當(dāng)所述RTP讀取內(nèi)核線程獲得所述數(shù)據(jù)包信號量，所述RTP讀取內(nèi)核就去拿所述數(shù)據(jù)隊列同步鎖，并在從所述緩存隊列中獲得RTP包后，釋放所述數(shù)據(jù)隊列同步鎖。
10.如權(quán)利要求7至權(quán)利要求9任一項所述的基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的方法，同樣適用于對RTCP數(shù)據(jù) 的收發(fā)。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于內(nèi)核進行RTP數(shù)據(jù)收發(fā)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，屬于一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，網(wǎng)關(guān)設(shè)備包括一驅(qū)動模塊，驅(qū)動模塊包括RTP接收子模塊以及RTP讀取子模塊；驅(qū)動模塊與RTP應(yīng)用程序的接口包括創(chuàng)建接口、修改接口以及關(guān)閉接口；RTP接收子模塊分別與內(nèi)核的socket和RTP讀取子模塊連接，RTP讀取子模塊與一DSP模塊連接；驅(qū)動模塊通過RTP接收子模塊從內(nèi)核的socket中接收網(wǎng)絡(luò)RTP包，并將RTP包送入系統(tǒng)緩存隊列；驅(qū)動模塊通過RTP讀取子模塊從系統(tǒng)緩存隊列中讀取RTP包，并將RTP包發(fā)送到DSP模塊。本發(fā)明的有益效果是通過直接在內(nèi)核層處理RTP的收發(fā)，而不需要頻繁的通過系統(tǒng)調(diào)用來處理RTP包，減少了在應(yīng)用層和內(nèi)核之間的切換，大大減小RTP的轉(zhuǎn)發(fā)時延，增強了語音模塊的健壯性。
文檔編號H04L12/66GK103179028SQ20131000932
公開日2013年6月26日 申請日期2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月10日
發(fā)明者龐駿, 韓永華 申請人:上海斐訊數(shù)據(jù)通信技術(shù)有限公司