VLC源碼分析總結 ——入門綱領

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VLC源碼分析總結

1． 概述

VLC屬於Video LAN開源項目組織中的一款全開源的流媒體服務器和多媒體播放器。做爲流媒體服務器，VLC跨平臺，支持多操做系統和計算機體系結構；做爲多媒體播放器，VLC能夠播放多種格式的媒體文件。主要包括有：WMV、ASF、MPG、MP、AVI、H.264等多種常見媒體格式。

VLC採用全模塊化結構，在系統內部，經過動態的載入所需的模塊，放入一個module_bank的結構體中統一管理，連VLC的Main模塊也是經過插件的方式動態載入的（經過module_InitBank函數在初始化創建module_bank時）。對於不支持動態載入插件的系統環境中，VLC也能夠採用builtin的方式，在VLC啓動的時候靜態載入所須要的插件，並放入module_bank統一管理。

VLC的模塊分紅不少類別主要有：access、access_filter、access_output、audio_filter、audio_mixer、audio_output、codec、control、demux、gui、misc、mux、packetizer、stream_output、video_filter、video_output、interface、input、playlist等（其中黑體爲核心模塊）。VLC不管是做爲流媒體服務器仍是多媒體播放器，它的實質思路就是一個「播放器」，之因此這麼形象描述，是由於（The core gives a framework to do the media processing, from input (files, network streams) to output (audio or video, on ascreen or a network), going through various muxers, demuxers, decoders and filters. Even the interfaces are plugins for LibVLC. It is up to the developer to choose which module will be loaded. 摘於官網說明）它實質處理的是ES、PES、PS、TS等流間的轉換、傳輸與顯示。對於流媒體服務器，若是從文件做爲輸入即：PS->DEMUX->ES->MUX->TS；對於多媒體播放器若是採用UDP方式傳輸即：TS->DEMUX->ES。

2． 插件管理框架

在VLC中每種類型的模塊中都有一個抽象層/結構體，在抽象層或結構體中定義了若干操做的函數指針，經過這些函數指針就能實現模塊的動態載入，賦值相關的函數指針的函數地址，最後經過調用函數指針能調用實際模塊的操做。

對於VLC全部的模塊中，有且僅有一個導出函數：vlc_entry__(MODULE_NAME)。（其中MODULE_NAME爲宏定義，對於main模塊，在\include\modules_inner.h中定義爲main）動態載入模塊的過程是：使用module_Need函數，在module_bank中根據各個插件的capability等相關屬性，尋找第一個能知足要求並激活的模塊。所謂激活是指，調用插件的初始化函數成功。對於各個插件的初始化函數和析構函數均在vlc_entry__(MODULE_NAME)函數中指定了相關函數地址。所以載入各個插件（動態庫）的過程，就成爲了解析動態庫文件，並找到其中vlc_entry__函數的地址，而後運行。這樣各個模塊的激活函數就會賦值各個操做的函數地址，以待後面函數動態調用。

具體函數調用過程以下：

l  Main模塊的載入過程：

int main( int i_argc, char *ppsz_argv[] )（src\vlc.c）－>i_ret = VLC_Init( 0, i_argc, ppsz_argv )－>module_InitBank( p_vlc )（src\libvlc.c void __module_InitBank( vlc_object_t *p_this )）－> module_LoadMain( p_this )（src\misc\modules.c）－>AllocateBuiltinModule( p_this, vlc_entry__main )－>pf_entry( p_module )（激活了main模塊，以上爲main模塊的載入過程，對於main模塊調用的實際函數爲導出函數vlc_entry__main，其它模塊導出的均爲vlc_entry__0_8_6）

l  Module_Need函數實現載入任意模塊的過程：

module_t * __module_Need( vlc_object_t *p_this, const char *psz_capability,

                          const char *psz_name, vlc_bool_t b_strict )（src\misc\modules.c）－> vlc_list_find（將全部已經載入的模塊查詢出來）－>而後循環，根據capability查找第一個最合適的module－>AllocatePlugin（動態載入所須要的插件，該函數會在動態庫所在目錄，遍歷全部動態庫文件，）－>p_module->pf_activate（調用激活函數）

l  VLC_Init函數流程：

module_InitBank－>module_LoadBuiltins（載入靜態插件）－>module_LoadPlugins（載入動態插件－>VLC_AddIntf（添加interface插件，VLC會靜態載入hotkeys模塊）

在VLC中根據處理任務不一樣，會靜態載入不一樣的模塊，main、memcpy、hotkeys等；動態載入的模塊根據處理任務不一樣，差別很大。

3． VLC流媒體服務器體系結構

如下主要討論VLC做爲流媒體服務器時的體系結構。針對一個節目單文件，調試其運行過程，並最後給出總結。

該實例的播放節目單爲以下：

New br broadcast enabled

Setup br input /mnt/hgfs/movie/caiyan.mpg

Setup br output #standard{mux=ts,access=udp,url=234.0.1.4,sap,name=ch1}

在例子中，經過VLC提供API：libvlc_new，libvlc_vlm_new，libvlc_vlm_play_media，libvlc_vlm_load_file等（有些API是本身添加的）能夠完成對廣播節目br的播放。

下面讓咱們仔細看看經過這幾個接口，VLC內部究竟是怎麼工做完成了流媒體發佈的。

1.  首先程序調用libvlc_new（\src\control\core.c）接口，實現建立一個VLC運行實例libvlc_instance_t，該實例在程序運行過程當中惟一。

2.  在libvlc_new接口中，調用了VLC_Init函數實現具體的初始化工做。

3.  VLC_Init（\src\libvlc.c）函數中，首先經過system_Init函數完成傳入參數對系統的相關初始化，接着經過module_InitBank（\src\misc\modules.c）函數初始化module_bank結構體，並建立了main模塊，而後經過module_LoadBuiltins載入靜態模塊，經過module_LoadPlugins（\src\misc\modules.c）函數載入動態模塊，經過module_Need（\src\misc\modules.c）函數載入並激活memcpy模塊，經過playlist_Create（\src\playlist\playlist.c）函數，建立了一個playlist播放管理的線程，其線程處理函數爲RunThread（\src\playlist\playlist.c），經過VLC_AddIntf（\src\libvlc.c）函數添加並激活hotkeys模塊，最後根據系統設置定義了宏HAVE_X11_XLIB_H，所以還須要添加screensaver模塊。

4.  總結：此時加載的模塊有main，hotkeys，screensaver，memcpy；多建立了一個線程，用於管理playlist，該線程無限循環，直到p_playlist->b_die狀態爲止。

5.  其次程序中調用libvlc_vlm_new接口，建立VLM對象（該接口爲本身添加的）。

6.  該接口調用的是vlm_New（\src\misc\vlm.c）函數，實現VLM對象的建立，函數返回值是指向vlm_t的指針。

7.  Vlm_new函數中，建立了一個vlm管理線程，線程處理函數爲Manage（\src\misc\vlm.c）。該函數循環處理當前各類媒體（vod、broadcast、schedule）的播放實例，控制其每一個播放細節（如：從一個input切換到下一個input；schedule週期循環調度等）。與playlist線程不一樣的是，Manage主要針對播放實例的操做，而RunThread主要針對播放列表的管理，也就是說VLC管理是分級的，播放列表級和播放列表中媒體播放實例級。

8.  其次程序調用libvlc_vlm_load_file接口，載入播放節目單（該接口也爲本身添加，播放節目單如上所述）。

9.  該接口調用的是vlm_Load（\src\misc\vlm.c）函數，在該函數中，依次調用以下函數：stream_UrlNew、stream_Seek、stream_Read、Load，如下詳細介紹各個函數做用。

a)   首先是stream_UrlNew（\src\input\stream.c）函數。先調MRLSplit（\src\input\input.c）函數完成對access、demux和path的解析。具體對於本例解析的結果爲：access= " ",demux=" ",path=" aa"。而後調用access2_New（\src\input\access.c）函數建立一個access_t結構體並初始化。具體運行時載入模塊的相關參數是：capability="access2"，name="access_file"，psz_filename=access/libaccess_file_plugin.so。最後調用stream_AccessNew（\src\input\stream.c）函數，建立stream_t結構體對象，並初始化對象中全部函數指針；

b)   再調用stream_Seek（\include\vlc_stream.h）內聯函數，設置起始位置；

c)   再調用stream_Size（\include\vlc_stream.h）得到大小；

d)   再調用stream_Read(\include\vlc_stream.h)，讀取到緩衝區；

e)   最後調用Load（\src\misc\vlm.c），完成實際的載入節目單。對於節目單文件，是一行行解析，並調用ExecuteCommand（\src\misc\vlm.c）完成解析的。Load函數的調用僅僅是設置了相關參數，如：設置input字符串值，設置output字符串值，設置mux的值及與播放相關的enabled、loop等參數。Load工做僅僅是爲了下一步發佈流作準備的。

10. 程序中調用libvlc_vlm_play_media接口，將節目流發佈出去。（本身添加接口）

11. 在libvlc_vlm_play_media接口中，實質是建立了命令「control br play」再調用vlm_ExecuteCommand（\src\misc\vlm.c），完成對命令的執行，根據命令類型，由vlm_MediaControl（\src\misc\vlm.c）函數處理。

12. 在vlm_MediaControl函數中，會調用vlc_input_item_Init（\include\vlc_input.h）函數完成播放實例的初始化，並調用input_CreateThread2（\src\input\input.c）函數完成播放線程的建立。該線程的處理函數爲Run（\src\input\input.c）。

13. Run線程是整個VLC做爲流媒體服務器的核心。其主要分爲以下幾個步驟：Init、MainLoop和End。其中MainLoop是一個無限循環，是完成流媒體的整個發佈過程。

a)   首先調用Init（\src\input\input.c）函數，初始化相關統計參數；

b)   其次再調用input_EsOutNew（\src\input\es_out.c）函數，初始化es_out_t結構體對象和es_out_sys_t結構體對象，並設置相關函數指針；

c)   再調用InputSourceInit（\src\input\input.c）函數，初始化input_thread_t對象中的input_source_t對象，主要有access_t、stream_t、demux_t三個結構體對象；

d)   總結此時各個模塊實際載入的狀況：

1)   (access_t)type="access"，name="access_filter"，capability="access2"，psz_filename="access/libaccess_file_plugin.so"；

2)   (stream_t)type="stream"，pf_read="AStreamReadStream"，pf_seek="AStreamPeekStream"，pf_control="AStreamControl"，pf_destory="AStreamDestory"；

3)   (demux_t)type="demux"，capability="demux2"，shortcuts="ps"；

4)   (sout_instance_t)type="stream out"，psz_capability="sout stream"，shortcut="stream_out_standard"，psz_filename="/stream_out/libstream_out_standard_plugin.so"；

5)   (es_out_t)pf_add="ESOutAdd"，pf_send="ESOutSend"，pf_del="ESOutDel"，pf_control="ESOutControl"；

e)   再調用MainLoop（\src\input\input.c）函數，完成讀取、解複用、解碼、複用和傳輸；

f)   MainLoop函數爲無限循環，直到input_thread_t對象存在b_die、b_error、b_eof時爲止。在該函數中，存在以下行代碼：

i_ret=p_input->input.p_demux->pf_demux(p_input->input.p_demux);

        它就是流媒體服務器運行的起點，全部的後續操做都會在該函數中繼續衍生。

g)   Pf_demux調用的是（\modules\demux\ps.c）中的Demux函數，在該函數中主要完成以下操做：

1)   先調用ps_pkt_resynch（\modules\demux\ps.c）函數，完成PS流中數據包從新同步（這裏應該涉及到多媒體相關知識，須要補補）；

2)   再調用ps_pkt_read（\modules\demux\ps.c）函數，最終調用stream_Block函數，這個函數內部會根據實際狀況，調用stream_t模塊中的pf_read或pf_block函數，函數結果會返回一個讀取的buffer；

3)   根據數據包的i_code的值，作不一樣的處理，對於音視頻數據流，調用es_out_Send（\include\vlc_es_out.h）函數處理；

4)   es_out_Send一個抽象層函數，其經過函數指針，實際調用的是EsOutSend（\src\input\es_out.c）函數；

5)   EsOutSend函數最終會調用input_DecoderDecode（\src\input\decoder.c）函數；

6)   input_DecoderDecode函數會調用DecoderDecode（\src\input\decoder.c）函數完成解碼；

7)   DecoderDecode函數會調用pf_packetize（\modules\packetizer\mpegvideo.c）函數實現PES的打包；

8)   DecoderDecode函數會調用sout_InputSendBuffer（\src\stream_output\stream_output.c）函數，實現發送；

9)   sout_InputSendBuffer函數中的pf_send指針，指向的是（\modules\stream_out\standard.c）Send函數；

10)  Send函數調用的是流化輸出（stream_output）的抽象層（\src\stream_output\stream_output.c）中的sout_MuxSendBuffer函數，首先將要發送的數據放入fifo隊列中，而後調用pf_mux函數指針，完成多路複用；

11)  Pf_mux函數指針指向的是（\modules\mux\mpeg\ts.c）的Mux函數，完成多路複用後，最終調用（\modules\mux\mpeg\ts.c）TSSchedule函數，準備調度發送了；

12)  TSSchedule函數中調用了TSDate（\modules\mux\mpeg\ts.c）函數；

13)  TSDate函數中調用了流化輸出（stream_output）的抽象層（\src\stream_output\stream_output.c）中的sout_AccessOutWrite函數，最終調用pf_write函數完成數據輸出；

14)  pf_write函數指向的是（\modules\access_output\udp.c）中的Write函數，完成數據UDP發送，這樣數據就轉換稱TS流輸出了；

15)  總結：pf_demux函數爲流媒體全部操做的起點，經過該處衍生了不少其餘模塊的處理，從上面的分析能夠看出，系統實質就是PS、ES、PES和TS幾種流間的轉換，針對應用場合（主要指作服務器或客戶端）的不一樣，轉換的方式不一樣。