Nginx-rtmp之 AMF0 的处理
2024-08-29 22:36:08
1. 综述
当检测到接收到的 RTMP 消息中 Message Header 中 message type id 为 20 时，表示，接收到的是 AMF 类型的数据，
因此需要对接收的数据进行 AMF 解析。
#define NGX_RTMP_MSG_AMF_META 18
#define NGX_RTMP_MSG_AMF_SHARED 19
#define NGX_RTMP_MSG_AMF_CMD 20
amf 的基本类型如下：
#define NGX_RTMP_AMF_NUMBER 0x00
#define NGX_RTMP_AMF_BOOLEAN 0x01
#define NGX_RTMP_AMF_STRING 0x02
#define NGX_RTMP_AMF_OBJECT 0x03
#define NGX_RTMP_AMF_NULL 0x05
#define NGX_RTMP_AMF_ARRAY_NULL 0x06
#define NGX_RTMP_AMF_MIXED_ARRAY 0x08
#define NGX_RTMP_AMF_END 0x09
#define NGX_RTMP_AMF_ARRAY 0x0a
支持的扩展类型：
#define NGX_RTMP_AMF_INT8 0x0100
#define NGX_RTMP_AMF_INT16 0x0101
#define NGX_RTMP_AMF_INT32 0x0102
#define NGX_RTMP_AMF_VARIANT_ 0x0103
1.1 抓包分析
一段 amf 数据的抓包图：
可见，amf 数据的都是 "类型 + [长度] + 值" 的形式。
注意：抓包显示的都为大端形式.
String 类型，即 0x02，1 个 byte 的 amf type，2 个 bytes 的字符长度，和 N 个 bytes 的数据。
如下：02 00 07 63 6f 6e 6e 63 74. 第 1 个 byte 是 amf 类型，其后 2 个 bytes 是长度，63 6f 6e 6e 63 74
是字符数据 "connect"。
Number 类型(其实就是 Double)，即 0x00，一个 byte 的 amf type，8 个 bytes 的值。
如下：00 3f f0 00 00 00 00 00 00。第 1 个 byte 是 amf 类型，其后 8 个 bytes 是值：1
Object 类型，即 0x03，第一个 byte 0x03 表示 object，其后跟 N 个 (key + value)。最后以 00 00 09
表示 object 结束。
2. 源码分析
2.1 用到的结构体
2.1.1 ngx_rtmp_amf_ctx_t
typedef ngx_chain_t * (*ngx_rtmp_amf_alloc_pt)(void *arg);
typedef struct {
/* link 指向保存着接收到的数据的 ngx_chain_t 类型的结构体 in 首地址 */
ngx_chain_t *link, *first;
/* 数据的偏移值 */
size_t offset;
ngx_rtmp_amf_alloc_pt alloc;
void *arg;
ngx_log_t *log;
} ngx_rtmp_amf_ctx_t;
2.1.2 ngx_rtmp_amf_elt_t: 从 amf 数据中读取数据保存到该结构体的相应成员中
typedef struct {
/* 指定要获取的 amf 数据类型 */
ngx_int_t type;
/* 指定获取的 amf 名称 */
ngx_str_t name;
/* 将获取到的数据保存到该指针指向的内存中 */
void *data;
/* data 指向的内存的容量 */
size_t len;
} ngx_rtmp_amf_elt_t;
接收或发送给客户端的 AMF 数据都是以该结构体的形式组织的。
2.2 ngx_rtmp_amf_read：解析 amf 数据
ngx_int_t ngx_rtmp_amf_read(ngx_rtmp_amf_ctx_t *ctx, ngx_rtmp_amf_elt_t *elts,
size_t nelts)
{
void *data;
ngx_int_t type;
uint8_t type8;
size_t n;
uint16_t len;
ngx_int_t rc;
u_char buf[8];
uint32_t max_index;
for(n = 0; n < nelts; ++n) {
/* 一般 amf 命令名通常伴随着字符串类型，但是 shared object 名是没有类型的 */
if (elts && elts->type & NGX_RTMP_AMF_TYPELESS) {
type = elts->type & ~NGX_RTMP_AMF_TYPELESS;
data = elts->data;
} else {
/* 读取 1 个字节的数据到 type8 中 */
switch (ngx_rtmp_amf_get(ctx, &type8, 1)) {
case NGX_DONE:
if (elts->type & NGX_RTMP_AMF_OPTIONAL) {
return NGX_OK;
}
/* fall through */
case NGX_ERROR:
return NGX_ERROR;
}
type = type8;
data = (elts &&
/* 检测 elts->type 的类型 与 读取出的类型 type 是否相同，是则
* data 指向 elts->data，否则为 NULL */
ngx_rtmp_amf_is_compatible_type(
(uint8_t) (elts->type & 0xff), (uint8_t) type))
? elts->data
: NULL;
if (elts && (elts->type & NGX_RTMP_AMF_CONTEXT)) {
if (data) {
*(ngx_rtmp_amf_ctx_t *) data = *ctx;
}
data = NULL;
}
}
/* 根据类型 type 取出对应的数据 */
switch (type) {
case NGX_RTMP_AMF_NUMBER:
if (ngx_rtmp_amf_get(ctx, buf, 8) != NGX_OK) {
return NGX_ERROR;
}
ngx_rtmp_amf_reverse_copy(data, buf, 8);
break;
case NGX_RTMP_AMF_BOOLEAN:
if (ngx_rtmp_amf_get(ctx, data, 1) != NGX_OK) {
return NGX_ERROR;
}
break;
case NGX_RTMP_AMF_STRING:
/* 读取 2 字节的 length，保存到 buf 中 */
if (ngx_rtmp_amf_get(ctx, buf, 2) != NGX_OK) {
return NGX_ERROR;
}
/* 将 buf 中保存的大端字节序转换为小端字节序，保存到 len 中 */
ngx_rtmp_amf_reverse_copy(&len, buf, 2);
if (data == NULL) {
rc = ngx_rtmp_amf_get(ctx, data, len);
} else if (elts->len <= len) {
rc = ngx_rtmp_amf_get(ctx, data, elts->len - 1);
if (rc != NGX_OK)
return NGX_ERROR;
((char*)data)[elts->len - 1] = 0;
rc = ngx_rtmp_amf_get(ctx, NULL, len - elts->len + 1);
} else {
/* 读取该 amf 字符串的真正的字符串数据到 data 中 */
rc = ngx_rtmp_amf_get(ctx, data, len);
((char*)data)[len] = 0;
}
if (rc != NGX_OK) {
return NGX_ERROR;
}
break;
case NGX_RTMP_AMF_NULL:
case NGX_RTMP_AMF_ARRAY_NULL:
break;
case NGX_RTMP_AMF_MIXED_ARRAY:
if (ngx_rtmp_amf_get(ctx, &max_index, 4) != NGX_OK) {
return NGX_ERROR;
}
/* fall through */
case NGX_RTMP_AMF_OBJECT:
if (ngx_rtmp_amf_read_object(ctx, data,
data && elts ? elts->len / sizeof(ngx_rtmp_amf_elt_t) : 0
) != NGX_OK)
{
return NGX_ERROR;
}
break;
case NGX_RTMP_AMF_ARRAY:
if (ngx_rtmp_amf_read_array(ctx, data,
data && elts ? elts->len / sizeof(ngx_rtmp_amf_elt_t) : 0
) != NGX_OK)
{
return NGX_ERROR;
}
break;
case NGX_RTMP_AMF_VARIANT_:
if (ngx_rtmp_amf_read_variant(ctx, data,
data && elts ? elts->len / sizeof(ngx_rtmp_amf_elt_t) : 0
) != NGX_OK)
{
return NGX_ERROR;
}
break;
case NGX_RTMP_AMF_INT8:
if (ngx_rtmp_amf_get(ctx, data, 1) != NGX_OK) {
return NGX_ERROR;
}
break;
case NGX_RTMP_AMF_INT16:
if (ngx_rtmp_amf_get(ctx, buf, 2) != NGX_OK) {
return NGX_ERROR;
}
ngx_rtmp_amf_reverse_copy(data, buf, 2);
break;
case NGX_RTMP_AMF_INT32:
if (ngx_rtmp_amf_get(ctx, buf, 4) != NGX_OK) {
return NGX_ERROR;
}
ngx_rtmp_amf_reverse_copy(data, buf, 4);
break;
case NGX_RTMP_AMF_END:
return NGX_OK;
default:
return NGX_ERROR;
}
if (elts) {
/* 若 elts 数组中的当前元素获取成功，则接着获取下一个 elts 元素要获取的值 */
++elts;
}
}
return NGX_OK;
}
2.2.1 ngx_rtmp_amf_get
/* @ctx：指向 ngx_rtmp_amf_ctx_t 类型的指针，该结构体的成员 link 保存着接收到的 amf 数据
* @p：将读取到的数据保存到该指针 p 指向的内存
* @n：要读取的字节数
*/
static ngx_int_t ngx_rtmp_amf_get(ngx_rtmp_amf_ctx_t *ctx, void *p, size_t n)
{
size_t size;
ngx_chain_t *l;
size_t offset;
u_char *pos, *last;
#ifdef NGX_DEBUG
void *op = p;
size_t on = n;
#endif
if (!n)
return NGX_OK;
for(l = ctx->link, offset = ctx->offset; l; l = l->next, offset = 0) {
/* 开始 pos 指向所要读取数据的起始地址 */
pos = l->buf->pos + offset;
/* last 指向数据的末尾地址 */
last = l->buf->last;
/* 当数据充足时 */
if (last >= pos + n) {
if (p) {
/* 拷贝 n 个字节的数据到 p 指向的内存中 */
p = ngx_cpymem(p, pos, n);
}
/* ctx->offset 的偏移值加 n，表示已经读出了 n 个字节的数据 */
ctx->offset = offset + n;
ctx->link = l;
#ifdef NGX_DEBUG
ngx_rtmp_amf_debug("read", ctx->log, (u_char*)op, on);
#endif
return NGX_OK;
}
/* 当 ctx->link 指向的 ngx_chain_t 链表保存的数据不足 n 个时，则将能读取出的数据都读取出来 */
size = last - pos;
if (p) {
p = ngx_cpymem(p, pos, size);
}
/* 计算余下未读的字节数，跳到下一个链表继续读取，直到读够为止 */
n -= size;
}
ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_RTMP, ctx->log, 0,
"AMF read eof (%d)", n);
return NGX_DONE;
}
2.2.2 ngx_rtmp_amf_reverse_copy
static ngx_inline void *ngx_rtmp_amf_reverse_copy(void *dst, void* src, size_t len)
{
size_t k;
if (dst == NULL || src == NULL) {
return NULL;
}
/* 将 src 中的数据从末尾开始一个个赋给 dst[0],dst[1],dst[2],... */
for(k = 0; k < len; ++k) {
((u_char*)dst)[k] = ((u_char*)src)[len - 1 - k];
}
return dst;
}
2.3 ngx_rtmp_amf_read_object
static ngx_int_t
ngx_rtmp_amf_read_object(ngx_rtmp_amf_ctx_t *ctx, ngx_rtmp_amf_elt_t *elts,
size_t nelts)
{
uint8_t type;
uint16_t len;
size_t n, namelen, maxlen;
ngx_int_t rc;
u_char buf[2];
maxlen = 0;
for(n = 0; n < nelts; ++n) {
namelen = elts[n].name.len;
if (namelen > maxlen)
maxlen = namelen;
}
for( ;; ) {
#if !(NGX_WIN32)
char name[maxlen];
#else
char name[1024];
if (maxlen > sizeof(name)) {
return NGX_ERROR;
}
#endif
/* read key */
switch (ngx_rtmp_amf_get(ctx, buf, 2)) {
case NGX_DONE:
/* Envivio sends unfinalized arrays */
return NGX_OK;
case NGX_OK:
break;
default:
return NGX_ERROR;
}
ngx_rtmp_amf_reverse_copy(&len, buf, 2);
if (!len)
break;
if (len <= maxlen) {
rc = ngx_rtmp_amf_get(ctx, name, len);
} else {
rc = ngx_rtmp_amf_get(ctx, name, maxlen);
if (rc != NGX_OK)
return NGX_ERROR;
rc = ngx_rtmp_amf_get(ctx, 0, len - maxlen);
}
if (rc != NGX_OK)
return NGX_ERROR;
/* TODO: if we require array to be sorted on name
* then we could be able to use binary search */
for(n = 0; n < nelts
&& (len != elts[n].name.len
|| ngx_strncmp(name, elts[n].name.data, len));
++n);
if (ngx_rtmp_amf_read(ctx, n < nelts ? &elts[n] : NULL, 1) != NGX_OK)
return NGX_ERROR;
}
if (ngx_rtmp_amf_get(ctx, &type, 1) != NGX_OK
|| type != NGX_RTMP_AMF_END)
{
return NGX_ERROR;
}
return NGX_OK;
}
2.4 ngx_rtmp_amf_write
ngx_int_t ngx_rtmp_amf_write(ngx_rtmp_amf_ctx_t *ctx,
ngx_rtmp_amf_elt_t *elts, size_t nelts)
{
size_t n;
ngx_int_t type;
uint8_t type8;
void *data;
uint16_t len;
uint32_t max_index;
u_char buf[8];
for(n = 0; n < nelts; ++n) {
type = elts[n].type;
data = elts[n].data;
len = (uint16_t) elts[n].len;
/* 如果该 amf 为 shared 类型，则表示没有该 amf 数据
* 不是 "类型+值" 的形式，即直接是 "值" */
if (type & NGX_RTMP_AMF_TYPELESS) {
type &= ~NGX_RTMP_AMF_TYPELESS;
} else {
type8 = (uint8_t)type;
/* 先写入 1 byte 的类型 */
if (ngx_rtmp_amf_put(ctx, &type8, 1) != NGX_OK)
return NGX_ERROR;
}
switch(type) {
case NGX_RTMP_AMF_NUMBER:
if (ngx_rtmp_amf_put(ctx,
ngx_rtmp_amf_reverse_copy(buf,
data, 8), 8) != NGX_OK)
{
return NGX_ERROR;
}
break;
case NGX_RTMP_AMF_BOOLEAN:
if (ngx_rtmp_amf_put(ctx, data, 1) != NGX_OK) {
return NGX_ERROR;
}
break;
case NGX_RTMP_AMF_STRING:
if (len == 0 && data) {
len = (uint16_t) ngx_strlen((u_char*) data);
}
/* 写入 2 bytes 的 长度 */
if (ngx_rtmp_amf_put(ctx,
ngx_rtmp_amf_reverse_copy(buf,
&len, 2), 2) != NGX_OK)
{
return NGX_ERROR;
}
/* 接着写入 len 大小的字符串数据 data */
if (ngx_rtmp_amf_put(ctx, data, len) != NGX_OK) {
return NGX_ERROR;
}
break;
case NGX_RTMP_AMF_NULL:
case NGX_RTMP_AMF_ARRAY_NULL:
break;
case NGX_RTMP_AMF_MIXED_ARRAY:
max_index = 0;
if (ngx_rtmp_amf_put(ctx, &max_index, 4) != NGX_OK) {
return NGX_ERROR;
}
/* fall through */
case NGX_RTMP_AMF_OBJECT:
type8 = NGX_RTMP_AMF_END;
if (ngx_rtmp_amf_write_object(ctx, data,
elts[n].len / sizeof(ngx_rtmp_amf_elt_t)) != NGX_OK
|| ngx_rtmp_amf_put(ctx, &type8, 1) != NGX_OK)
{
return NGX_ERROR;
}
break;
case NGX_RTMP_AMF_ARRAY:
if (ngx_rtmp_amf_write_array(ctx, data,
elts[n].len / sizeof(ngx_rtmp_amf_elt_t)) != NGX_OK)
{
return NGX_ERROR;
}
break;
case NGX_RTMP_AMF_INT8:
if (ngx_rtmp_amf_put(ctx, data, 1) != NGX_OK) {
return NGX_ERROR;
}
break;
case NGX_RTMP_AMF_INT16:
if (ngx_rtmp_amf_put(ctx,
ngx_rtmp_amf_reverse_copy(buf,
data, 2), 2) != NGX_OK)
{
return NGX_ERROR;
}
break;
case NGX_RTMP_AMF_INT32:
if (ngx_rtmp_amf_put(ctx,
ngx_rtmp_amf_reverse_copy(buf,
data, 4), 4) != NGX_OK)
{
return NGX_ERROR;
}
break;
default:
return NGX_ERROR;
}
}
return NGX_OK;
}
2.4.1 ngx_rtmp_amf_put
static ngx_int_t ngx_rtmp_amf_put(ngx_rtmp_amf_ctx_t *ctx, void *p, size_t n)
{
ngx_buf_t *b;
size_t size;
ngx_chain_t *l, *ln;
#ifdef NGX_DEBUG
ngx_rtmp_amf_debug("write", ctx->log, (u_char*)p, n);
#endif
l = ctx->link;
if (ctx->link && ctx->first == NULL) {
ctx->first = ctx->link;
}
while(n) {
b = l ? l->buf : NULL;
if (b == NULL || b->last == b->end) {
ln = ctx->alloc(ctx->arg);
if (ln == NULL) {
return NGX_ERROR;
}
if (ctx->first == NULL) {
ctx->first = ln;
}
if (l) {
l->next = ln;
}
l = ln;
ctx->link = l;
b = l->buf;
}
size = b->end - b->last;
/* 若要写入的缓存空间足够，则直接将其cp */
if (size >= n) {
b->last = ngx_cpymem(b->last, p, n);
return NGX_OK;
}
/* 否则，若内存不足，则只写入 size 字节的数组，
* 余下的写入下一个 ngx_chain_t 中(存在的话) */
b->last = ngx_cpymem(b->last, p, size);
p = (u_char*)p + size;
n -= size;
}
return NGX_OK;
}
2.4.2 ngx_rtmp_amf_write_object
static ngx_int_t ngx_rtmp_amf_write_object(ngx_rtmp_amf_ctx_t *ctx,
ngx_rtmp_amf_elt_t *elts, size_t nelts)
{
uint16_t len;
size_t n;
u_char buf[2];
for(n = 0; n < nelts; ++n) {
len = (uint16_t) elts[n].name.len;
/* 先写入 2 bytes 长度值 */
if (ngx_rtmp_amf_put(ctx,
ngx_rtmp_amf_reverse_copy(buf,
&len, 2), 2) != NGX_OK)
{
return NGX_ERROR;
}
/* 接着将 len bytes 的 名称写入*/
if (ngx_rtmp_amf_put(ctx, elts[n].name.data, len) != NGX_OK) {
return NGX_ERROR;
}
/* 接着写入上面 elts[n].name 的值 */
if (ngx_rtmp_amf_write(ctx, &elts[n], 1) != NGX_OK) {
return NGX_ERROR;
}
}
/* 该 object 的项都写入完成后，最后写入 2 bytes 的 '\0' */
if (ngx_rtmp_amf_put(ctx, "\0\0", 2) != NGX_OK) {
return NGX_ERROR;
}
return NGX_OK;
}
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