Qt/C++开发监控GB28181系统/注册重定向/负载均衡/区域化部署/高并发sip服务器/gb28181-2022新标准
一、前言说明
在GB/T 28181-2016及更早的版本中，SIP客户端（如IPC、NVR等，称为SIP客户端或用户代理UA）通过向固定的SIP服务器（SIP Server）发送REGISTER请求进行注册。这种模式简单，但缺乏灵活性。GB/T 28181-2022引入了注册重定向机制，其主要目的是：
负载均衡：当主SIP服务器（注册服务器）负载过高时，可以将新的注册请求重定向到其他负载较轻的服务器。
容灾备份：当主服务器出现故障时，可以将注册请求重定向到备份服务器，提高系统的可靠性。
区域化部署：可以根据客户端的来源（如IP地域）或设备类型，将其重定向到不同的、更合适的服务器进行处理，优化网络路径和服务质量。
2. 工作流程分析
注册重定向遵循RFC 3261中定义的SIP重定向机制（3xx响应）。其典型交互流程如下：
-
初始注册请求 (Initial REGISTER)：
- SIP客户端（UA）按照配置，向初始注册服务器（A服务器）发送
REGISTER请求。 Contact头域包含客户端自身的SIP地址和希望注册的过期时间。
- SIP客户端（UA）按照配置，向初始注册服务器（A服务器）发送
-
重定向响应 (Redirection Response - 3xx)：
- 初始注册服务器（A）出于某种策略（如负载高），决定不处理该注册。
- 它向客户端回送一个
3xx响应（通常是302 Moved Temporarily）。 - 该响应的
Contact头域中包含一个或多个重定向目标服务器（B服务器、C服务器等）的SIP地址。这些地址是客户端接下来应该尝试注册的地址。
-
后续注册请求 (Subsequent REGISTER)：
- 客户端收到
302响应后，不应自动重发请求。根据RFC 3261，UA需要等待用户的确认，但在物联网设备中，通常是程序自动处理。 - 客户端解析
302响应中的Contact头，获取一个或多个重定向目标地址。 - 客户端选择其中一个目标地址（例如B服务器），构造一个新的
REGISTER请求。 - 这个新请求的
Request-URI和To头域不再是初始服务器A的地址，而是重定向目标服务器B的地址。 - 新请求的其他部分（如
From,Call-ID,CSeq（序列号需递增）等）遵循正常的注册流程。
- 客户端收到
-
成功注册 (Successful Registration)：
- 重定向目标服务器（B）收到新的
REGISTER请求，验证其合法性（身份认证等）。 - 验证通过后，服务器B回送
200 OK响应，表示注册成功。 - 此后，客户端与服务器B保持心跳（定期重注册），所有后续业务（如
INVITE,MESSAGE）都应与服务器B进行通信。
- 重定向目标服务器（B）收到新的
关键点总结：
- 触发条件： 由服务器端的策略决定，客户端无法预知。
- 响应码：
302 Moved Temporarily是标准做法。理论上301 Moved Permanently也可用，但设备通常不会因此永久修改配置。 - 请求目标变更： 重试的请求是发往一个全新地址（B服务器），而不是原地址（A服务器）。
- 认证： 重定向后的服务器（B）必须能够对客户端进行认证。这通常要求所有服务器（A, B, C...）共享同一套认证密钥/数据库。
二、效果图
三、相关地址
- 国内站点：https://gitee.com/feiyangqingyun
- 国际站点：https://github.com/feiyangqingyun
- 个人作品：https://blog.csdn.net/feiyangqingyun/article/details/97565652
- 文件地址：https://pan.baidu.com/s/1d7TH_GEYl5nOecuNlWJJ7g 提取码：01jf 文件名：bin_video_gb28181。
四、功能特点
- 支持设备注册、注销、心跳、校时、注册认证、注销认证等。
- 设备上线后可以手动获取设备状态、设备信息、配置信息、预置位信息等。
- 设备上线后自动获取设备通道信息，包括中文通道名称。识别到通道上线离线变化，会重新获取该设备的所有通道信息。
- 支持视频点播，可以分别点播主码流和子码流，内置rtp解包线程，解包后发给视频播放组件解码播放。
- 每个设备每个通道支持点播多个视频，通过ssrc区分，支持共用端口和不同端口收流。
- 支持对某个设备下面所有通道、某个通道、某个通道对应的某个流分别关闭。
- 支持录像文件查询和回放，回放控制支持暂停播放、继续播放、倍速播放、切换播放进度。
- 支持录像文件下载，支持倍速比如8倍速下载，可同时多线程批量下载。
- 回放和下载同时支持IPC和NVR，比如摄像头自带的SD存储卡录像文件回放，NVR上的硬盘录像文件回放。
- 支持云台控制，向上、向下、向左、向右、左上、右上、左下、右下方位移动，镜头放大缩小，光圈放大缩小，镜头聚焦放焦。
- 支持预置位信息的查询、调用、添加、修改、删除等操作。
- 自动目录订阅功能，通道上线下线都有对应的信号通知。
- 内置定时读取通道信息机制，以保证通道信息是最新的，比如有些NVR是不断更新的通道信息。
- 内置订阅警情和位置移动功能，订阅后各种警情事件比如运动目标检测报警、入侵检测报警、徘徊检测报警等自动上报。
- 支持语音对讲功能，可以直接在视频窗体的悬浮条上单击语音对讲按钮，再次单击关闭对讲，对讲期间悬浮条常驻显示。
- 支持设备布防撤防，布防后警情信息会主动上报。
- 国标服务同时支持udp和tcp方式，可选只监听一种或者两种都监听，tcp方式自动处理粘包问题。
- 国标拉流同时支持udp、tcp被动、tcp主动三种方式，每个通道都可以自由选择何种拉流方式。
- 内置拉流端口池，每次拉流从中取出一个，关闭流自动回收端口号，重复利用。
- 收流端口自动纠错，自动跳过被占用的端口，不会出现端口占用导致收流失败的情况。
- 支持三种取流方式自动检测离线重连，检测到离线后，自动重启点播拉流整个流程。
- 录像文件回放，上一个完成后自动切换到下一个继续回放，直到所有回放完成。支持高达8倍速回放。
- 视频播放自适应硬解码，极低资源占用，实时性极好，带悬浮条显示视频流信息，可以直接在悬浮条单击按钮保存录像文件到本地。
- 支持几千路国标消息交互并发，实时视频流支持64路同时显示，可以拓展更多路数。
- 支持阿里云等云服务器，可以分别设置内网监听地址和外网访问地址，一般云服务器上是监听地址用内网，对外访问用外网地址。
- 支持视频分发，也就是推流，视频通道打开后可以自动推流到流媒体服务器，其他需要的地方拉流即可，支持rtsp、rtmp、hls、webrtc等方式拉流。
- 支持注册重定向，方便做负载均衡和区域化部署，这样可以支持几十万个设备连接都没问题。
- 支持图像抓拍，可以设置抓拍最多10张图片，可设置抓拍间隔，抓拍到的图片会通过信号通知。
- 实时预览和录像回放都支持推流，推流支持叠加文字和图片水印以及各种ffmpeg支持的滤镜效果，支持多个水印同时叠加。
- 同时支持gb28181-2011、gb28181-2016、gb28181-2022以及后续可能的所有协议版本。
- SIP解析和交互采用纯Qt底层代码实现，udp/tcp通信交互，祖传原创代码解析，不依赖任何第三方。
- 代码量少，gb28181交互部分共几千行代码，注释详细，接口友好，使用极其简单，提供非常详细的使用示例。
- 支持海康、大华、宇视、华为、天地伟业等所有国标设备，包括一些没有ssrc的设备。
- 支持所有Qt版本和编译器以及操作系统，包括但不限于win、linux、mac、android、嵌入式linux、树莓派香橙派、国产os等。
五、相关代码
QString GB28181Data::responseRedirect(const GB28181Info &info, const QString &host, int port)
{
QStringList list;
list << QString("Expires: %1").arg(info.attr["Expires"]);
list << QString("Contact: <sip:%1@%2:%3>").arg(info.sipId).arg(host).arg(port);
return GB28181Data::getResponseData(info, info.attr["Call-ID"], "302 Moved Temporarily", list);
}
QString GB28181Data::getResponseData(const GB28181Info &info, const QString &toTag, const QString &result, const QStringList &data, const QString &body)
{
QStringList list;
list << info.sipVersion + " " + result;
list << "Via: " + info.attr["Via"];
list << "From: " + info.attr["From"];
list << "To: " + info.attr["To"] + (toTag.isEmpty() ? "" : QString(";tag=%1").arg(toTag));
list << "Call-ID: " + info.attr["Call-ID"];
list << "CSeq: " + info.attr["CSeq"];
list << "User-Agent: " + userAgent;
list << "Date: " + DATETIMEMS;
list << "Content-Length: " + QString::number(body.length());
list << data << "" << body;
return list.join("\r\n");
}
void GB28181ServerBase::parseData(const QString &host, quint16 port, const QString &data)
{
GB28181Info info = GB28181Data::parseData(data, serverPara);
info.deviceIp = host;
info.devicePort = QString::number(port);
//有时候可能是通道编码/必须从设备信息中获取到的才是正确的设备编码
QString func = info.func;
QString type = info.bodyType;
QString id = info.deviceId;
GB28181Device device = GB28181Helper::getDeviceId(info, id, devices);
//qDebug() << TIMEMS << "000" << host << id << func << data;
emit receiveData(host, port, id, data);
if (func == "REGISTER") {
//先判断服务器编码是否正确
bool checkPwd = !serverPara.serverPwd.isEmpty();
if (checkPwd && info.sipId != serverPara.serverId) {
QString buffer = GB28181Data::getResponseData(info, toTag, "403 Forbidden/Wrong SipId", QStringList());
this->writeData(host, port, id, buffer, "服务器编码错误");
return;
}
//注册的时候对应Expires=3600/注销的时候对应Expires=0
bool login = (info.attr.value("Expires") != "0");
//先校验是否编码重复/该设备已注册
if (login && GB28181Helper::existDevice(info, devices)) {
emit receiveInfo(host, port, id, "设备编码重复");
return;
}
//设置了密码才需要认证/并校验密码是否正确
if (checkPwd) {
if (!info.attr.contains("Authorization")) {
QString buffer = GB28181Data::unauthorized(info, toTag, serverPara.serverRealm);
this->writeData(host, port, id, buffer, QString("%1认证失败").arg(login ? "注册" : "注销"));
//有些早期设备可能注销流程不规范/比如并没有响应认证要求/可以把下面这行注释掉就行
return;
} else {
if (!info.pwdOk) {
QString buffer = GB28181Data::getResponseData(info, toTag, "403 Forbidden/Wrong Password", QStringList());
this->writeData(host, port, id, buffer, "认证密码错误");
return;
}
}
}
//注册重定向/自动分配新的sip服务器
if (!redirectHost.isEmpty()) {
QString buffer = GB28181Data::responseRedirect(info, redirectHost, redirectPort);
this->writeData(host, port, id, buffer, "注册重定向");
return;
}
//注册成功后立即查询设备/注销成功后执行对应的设备离线
QString buffer = GB28181Data::responseOk(info, toTag);
this->writeData(host, port, id, buffer, QString("设备%1成功").arg(login ? "注册" : "注销"));
if (login) {
this->queryDevice(info);
} else {
this->deviceOffline(id);
}
} else if (func == "MESSAGE" || func == "NOTIFY") {
QString buffer = GB28181Data::responseOk(info, toTag);
QString text = GB28181Helper::getCmdText(type);
this->writeData(host, port, id, buffer, "返回" + text);
if (type == "Keepalive") {
//可能没有先注册/直接过来的就是心跳消息
this->queryDevice(info);
} else if (type == "DeviceInfo") {
//收到设备信息才是真正的上线
bool exist = GB28181Helper::updateDevice(info, serverPara, devices);
if (!exist) {
emit deviceChanged(id, true);
this->query(id, "Catalog");
this->queryConfig(id);
}
} else if (type == "Catalog") {
QList<GB28181Channel> channels;
int count = GB28181Parse::parseDeviceList(info, id, channels);
int count2 = device.channels.count();
//采用在线通道数量作为判断依据更准确
int count3 = GB28181Helper::getOnlineChannel(device.channels);
//通道数量发生了变化才需要触发/会定期查询/没变化就不要触发
if (count != count3) {
//每次收到的通道列表/和该设备所有通道列表未必一致/要取设备的列表
channels = GB28181Helper::updateChannel(id, channels, devices);
emit channelChanged(id, channels);
}
} else if (type == "ConfigDownload") {
GB28181Parse::parseConfigDownload(info, devices);
} else if (type == "PresetQuery") {
QList<GB28181Preset> presets;
GB28181Parse::parsePresetList(info, id, presets);
if (presets.count() > 0) {
emit receivePreset(presets);
}
} else if (type == "RecordInfo") {
QList<GB28181Record> records;
GB28181Parse::parseRecordInfo(info, id, records);
if (records.count() > 0) {
emit receiveRecord(records);
}
} else if (type == "Alarm") {
GB28181Event event = GB28181Parse::parseAlarmInfo(info);
emit receiveEvent(event);
//通道上下线更新对应通道状态并重新查询
if (GB28181Helper::updateOnline(event, devices)) {
this->query(id, "Catalog");
}
} else if (type == "MediaStatus") {
GB28181Status status = GB28181Parse::parseMediaStatus(info, devices);
emit receiveStatus(status);
} else if (type == "MobilePosition") {
GB28181Position position = GB28181Parse::parseMobilePosition(info);
emit receivePosition(position);
}
} else if (func == "INVITE") {
//取出语音对讲的参数
QString channel, ssrc, transmitHost;
int transmitMode, transmitPort;
GB28181Parse::parseSdp(info, channel, ssrc, transmitMode, transmitPort, transmitHost);
//有些厂家的设备返回的数据中/带的是设备编码而不是通道编码/需要在开始对讲的时候记住
channel = this->property("channelId").toString();
int audioPort = this->property("audioPort").toInt();
QString sdp = GB28181Body::getAudioSdp(serverPara.serverId, serverPara.serverHost, audioPort, ssrc);
QString buffer = GB28181Data::responseInvite(device, info, sdp, channel, ssrc);
this->writeData(host, port, id, buffer, "开始语音对讲");
this->updateDevice(device, host, port, data);
//有些设备不支持某种模式/应答的端口号是0
if (transmitPort > 0) {
emit startAudio(host, port, id, channel, ssrc, transmitMode, transmitPort);
}
} else if (func == "ACK") {
} else if (func == "BYE") {
QString buffer = GB28181Data::responseOk(info, toTag);
this->writeData(host, port, id, buffer, "结束呼叫");
} else if (type == "sdp") {
//取出视频点播的参数
QString channel, ssrc, transmitHost;
int transmitMode, transmitPort;
GB28181Parse::parseSdp(info, channel, ssrc, transmitMode, transmitPort, transmitHost);
//有些厂家的设备返回的sdp没有带ssrc/需要从点播发送的ssrc值取
//有些厂家的设备返回的sdp中带的ssrc是自定义的/而不是点播下发的/严格意义上不正确/这里发个信号强制更新下
//没办法说多了都是泪/为了兼容性/当然也可以强制要求按照国标规范来
QString ssrcInvite = GB28181Helper::getSsrc(id, channel, devices);
if (ssrc.isEmpty()) {
ssrc = ssrcInvite;
} else if (ssrcInvite != ssrc) {
emit updateSsrc(ssrcInvite, ssrc);
}
QString buffer = GB28181Data::ack(device, info, ssrc, cseqSN);
this->writeData(device, buffer, "开始播放视频");
this->updateDevice(device, host, port, data);
//有些设备不支持某种模式/应答的端口号是0
if (transmitPort > 0) {
emit startVideo(host, port, id, channel, ssrc, transmitMode, transmitPort);
}
} else if (!func.isEmpty()) {
QString buffer = GB28181Data::responseOk(info, toTag);
this->writeData(host, port, id, buffer, "其他消息应答");
}
}
浙公网安备 33010602011771号