学习 rtmp 开发 (Part 5: rtmp protocol)

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学习rtmp协议应以adobe spec为主，网上文章和代码只能作为cookie，不要太当回事情，包括这篇，在读pdf的过程中辅以wireshark，事半功倍。

• H. Parmar, M. Thornburgh rtmp_specification_1.0 December 21, 2012
• Adobe Video File Format Specification Version 10
• amf0-file-format-specification.pdf

RTMP全称Real Time Messaging Protocol, 我们分别理解Messaging和Real Time。

Messaging

Spec的chapter 6 RTMP Message Formats (p21) 中说到RTMP Message设计就是用来广泛支持audio-video applications, 包括one-to-one, one-to-mang以及video-on-demand等各种应用服务。所以说Message在这里是一个高度抽象的概念，适合各种情况。

• RTMP message 有两个部分: header和payload。
• header 采用固定的11个字节: Message Type (1 byte)+Payload length (3 bytes) + Timestamp (4 bytes) + Stream ID (3 bytes)
• Message Type 采用1个字节可以支持到255个type，RTMP给出的类型主要包括3大类:
  • Protocol Control Messages
    • Set Chunk Size (1)
    • Abort Message (2)
    • Acknowledgement (3)
    • User Control Message (4)
      • Stream Begin (0)
      • Stream EOF (1)
      • StreamDry (2)
      • SetBufferLength (3)
      • StreamIsRecorded (4)
      • PingRequest (6)
      • PingResponse (7)
    • Window Acknowledgment Size (5)
    • Set Peer Bandwidth (6)
  • RTMP Media Message
    • Audio Message (8)
    • Video Message (9)
  • RTMP Command Message
    • Command Message (20, 17): RPC, 20采用AMF0, 17采用AMF3
      • NetConnection commands: connect, call, close, createStream
      • NetStream commands: play, play2, deleteStream, closeStream, receiveAudio, receiveVideo, pulish, seek, pause
    • Data Message (18, 15): Metadata or any user data to the peer. 18采用AMF0, 15采用AMF3
    • Shared Object Message (19, 16): A shared object is a Flash object (a collection of name value pairs) , 各端同步数据
    • Aggregate Message (22)
• Timestamp: Time in milliseconds at which the data in this message applied.
• Stream ID
  • Protocol Control Messages MUST stream ID =0，且 chunk stream ID 2
  • Media Messages走的Stream ID为client通过createStream创建后得到Stream ID
  • Command Message中NetConnection采用默认的stream ID 0, 后面stream的play, publish中通过stream name告诉server, 但同时也会设置对应的stream id

Real Time

所以Real Time就是对应chunk，将Message拆分成多个chunk进行传输，wireshark抓到的一个个RTMP packet就是chunk, chunk通过拆分message后可以根据消息的timestamp和优先级排序进行发送，比如Protocol Control Message就会优先在Media Message chunk之前发送。

• Chunk 有2个部分：Chunk Header 和 Chunk Data
• Chunk Header 有3部分组成:
  • Basic Header (1 to 3 bytes)
  • Message Header (0, 3, 7, or 11 bytes)
  • Extended Timestamp (0 or 4 bytes)
• Chunk Data (variable size): The payload of this chunk, up to the configured maximum chunk size.

几点说明:

• Basic Header的开头2个bit表示fmt, 决定了Chunk Message Header的format

  • 0x00 对应 Type 0, 即 Chunk Message Header (0 byte)
  • 0x01 对应 Type 1, 即 Chunk Message Header (3 bytes)
  • 0x10 对应 Type 2, 即 Chunk Message Header (7 bytes)
  • 0x11 对应 Type 3, 即 Chunk Message Header (11 bytes)

• 具体含义和sample在Spec都有说明，无非就是为了重复的audio,video时尽可能节省byte

• Basic Header到底长度由csid (chunk stream id) 的大小决定，spec说协议保留0,1,2这3个csid，实现时可以用到3-65599共65597个csid，An implementation SHOULD use the smallest representation that can hold the ID. 如果csid控制在63以内则只需要一个字节(fmt+csid)，如果64-319则采用2个字节，更大的话就用3个字节，实践中basic header都是1个字节。

• csid的唯一原则就是一个相同的message在拆分成多个chunk时采用唯一的csid，否则后续无法还原成原始message，协议并没有规定如何使用csid，你自己看着办，反正我支持65599个，我能想到的是如果一个server同时支持10000个rtmp流并发，且每个video message都大于max chunk size，则确实需要10000个csid来对应，否则关联不上。

Media Message Payload

RTMP Spec中没有描述audio和video的message payload，这个就需要参考 Adobe Video File Format Specification Version 10

FLV的Tag Header完美对应Message Header:

• TagType (UI8): 对应 Message Type (1 byte)
• DateSize (UI24): 对应 Length (3 bytes)
• Timestamp (UI24), Timestamp Extended (UI8): 对应 Timestamp (4 bytes)
• StreamID (UI24): Always 0. 表示flv只关联一个stream，保留这个字段就是为了struct reuse

所以FLV录制可以理解为如下2个步骤：

• 构建一个FLV Header

• 然后将RTMP audio message (8), video message (9), data message (18, AMF0)3个类型的消息直接append到flv文件，然后跟一个PreviousTagSize

• 最后就形成 FLV Header - PreviousTagSize(0) - data message - PreviousTagSize(1) - audio - PreviousTagSize(2) - video - PreviousTagSize(3) 一路下去

• RTMP video payload对应FLV中的VIDEODATA, audio payload对应AUDIODATA，根据spec解析即可
  参考 学习 rtmp 开发 (Part 3: FLV Format) #271

扩展

很多时候我们都被Implementation所限制住，其实RTMP本身只是messaging protocol，并没有任何限制，比如说你完全可以通过多个stream传送多股流，或者通过command message实现让client按需推流，然后再给implementation加一个http api, 通过curl就可以直接控制推流，所以有很多想象空间。

参考文档

• 三种视频流浏览器播放解决方案 · Issue #54 · Rashomon511/MyBlog