SIP協議在嵌入式Linux中的實現

摘要：嵌入式系統由于本身資源的限制，現有的SIP協議直接應用于嵌入式便攜設備還有困難。為滿足SIP協議在嵌入式系統中的商用要求，設計出一個簡化的SIP協議棧。首先分析了SIP協議直接應用于嵌入式系統時所顯現的不足，然后從協議層次的簡化，層次間的快速反應，層次的模塊化設計等方面入手，降低SIP協議的存儲空間，使其更加簡單靈活、擴展性更好，并在嵌入式Linux系統中實現了SIP協議代碼的嵌入式移植和優化。試驗結果表明：設計的SIP協議棧所占存儲空間小，在嵌入式Linux系統平臺下運行良好，滿足設計需求。
關鍵詞：SIP協議；嵌入式應用；Linux；ARM9平臺

會話初始協議(SIP協議)是一種用于IP網絡多媒體通信的應用層控制協議，可建立、修改、和終止多媒體會話。SIP具有良好的互操作性和開放性，支持多種服務且具有多媒體協商能力，能夠在不同設備之間通過SIP服務器或其他網絡服務器進行交互。同時SIP易于擴展，支持用戶移動性，能夠充分滿足設備對移動性服務的需求，而且SIP簡單靈活，計算量小，尤其適合在嵌入式應用環境中應用。因此，將SIP引入到嵌入式應用中，憑借SIP自身的特性可有效提高嵌入式網絡設備的互操作性和接入網絡的便利性。但SIP協議本身只給出SIP消息的文法定義以及自然語言描述的消息處理，并未給出SIP協議棧的實現機制。這里討論在嵌入式終端設備上建立嵌入式Linux系統，并完成SIP的嵌入式，以及代碼的嵌入式移植和測試。

1 嵌入式LilIHX系統開發
1．1 建立交叉編譯環境
本文使用的是實驗室的ARMSYS2410-B開發板。準備好必要的軟件包后，建立交叉編譯環境實際上就是對cross2．95．3．tar．bz2的解壓過程。具體過程如下：
1)在編譯Linux之前，先安裝交叉編譯toolclhain，在／usr／local目錄下建立名為ann的目錄，進入該目錄，執行解包：
cd／usr／local／armtar xjvf／mnf／cdrom／linux／toolchain／cross-2．95．3．tar．bz2
2)編輯／etc／profile，找到pathmunge／usr／local／sbin，在其下面添加一行：
Pathmunge／usr／local／arm／2．95．3／bin這樣，內核或其他應用程序均可使用arm-linux-來指定使用該交叉編譯器。
1．2 Boot Loader移植
Boot Loader是在嵌入式Linux操作系統內核運行之前運行的一段小程序。通過這段程序可以將內核從Flash存儲器拷貝到RAM，并執行內核。還要完成初始化硬件設備，建立內存空間的映射圖，從而將系統的軟硬件環境帶到一個合適的狀態。用燒錄軟件jflash-s3c2410通過JTAG口向硬件板下載Boot Loader二進制文件，向硬件板Flash中下載引導程序，這樣Boot Loader就可以成功運行。
1．3 重新編譯內核
從官方網站上下載的內核不能直接在硬件平臺上運行，需要根據具體的硬件平臺重新裁剪、編譯內核，根據硬件平臺特性編寫相關代碼，將Linux移植到平臺上。以下是對內核代碼的修改：1)修改內核目錄樹根下的Makefile，指明交叉編譯器；2)配置Flash分區，修改arch-／arm／mach-s3c2410／devs．c，用以指明分區信息，該文件的內容建立Nand Flash分區表；修改arch／arm／machs3c2410／machsmdk241-0．c文件指定啟動時初始化，kernel啟動時依據對分區的設置進行初始配置：3)配置和編譯內核，在Linux源文件目錄下，執行make menuc-onfig命令，配置內核產生config文件。然后依次運行#make clean；#make dep；#make zImage，完成對內核的編譯。

2 嵌入式SIP協議棧的設計與實現
2．1 嵌入式下實現SIP協議棧
嵌入式環境下SIP協議的開發，主要需要考慮嵌入式系統資源有限的局限性，需根據系統應用的特點，在設計時充分考慮CPU、存儲空間等系統資源的利用。由于資源的限制，嵌入式系統一般作為用戶終端設備，故這里主要實現協議棧中用戶代理(UAC／UAS)的功能。
首先是協議棧的簡化。根據RFC3261中定義的SIP協議棧模型可知，SIP是一個分層體系結構的協議。該協議主要由4層組成，底層為語法編解碼層(SyntaxEncoding)；第2層是傳輸層(TransportLayer)，該層定義網絡上的客戶機和服務器如何接收請求和發送響應；第3層為事務層(Transaction)，負責事務處理；最上面一層為事務用戶層(Transaction User)，每個SIP實體都是事務用戶，當一個事務用戶希望發送請求時，就創建一個客戶機事務實例以發送請求。
這種協議棧的設計實現方法應用到嵌入式環境中有以下不足：1)協議棧設計層次過多會增加系統堆棧的開銷。為了不過多占用堆棧，在系統資源分配時需分配較大的堆棧空間。而嵌入式環境下的空間資源是有限的，SIP模塊占用過多的堆棧空間，會造成其他任務空間分配受到限制。2)層次與層次之間的調用會增加系統的延時，降低系統的實效性。而作為用戶終端設備，快速響應是設計的重要準則。