Kamailio是一款SIP服务器。它可以在高并发环境中，做SIP呼叫的均衡负载处理，是多进程模式（使用fork）。Kamailio支持异步的TCP、UDP、SCTP、TLS、WebSocket，支持WebRTC，支持IPv4和IPv6，支持异步操作，支持负载均衡、主备用路由（Fail-Over），支持AAA（记账、鉴权和授权），支持很多SQL和noSQL数据库后端如MySQL、PostgreSQL、Oracle、Redis、MongoDB等，支持消息队列如RabbitMQ、Kafka等，支持JSON-RPC和XML-RPC控制协议以及SNMP监控等诸多特性。

二.配置文件

kamailio.cfg的结构可以分为三个部分，分别是全局参数、模块设置、路由区块。

1. 全局参数部分

name=value

名称对应官方文档（https://www.kamailio.org/w/documentation/）中的核心参数，如果名称与核心参数不匹配的话，Kamailio无法启动。

值通常是整数、bool或字符串

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log_facility=LOG_LOCAL0

children=4

disable_tcp=yes

alias="sip.mydomain.com"

listen=udp:10.0.0.10:5060

比如在上面的例子中，如果 Kamailio日志登录到syslog，你可以控制该设施进行日志记录。当你想把所有 Kamailio日志转到另一个日志时，这非常有用。LOG_LOCAL0是rsyslogd中的概念，就是日志流的分类，会根据这些分类导出到不同文件。默认值是LOG_DAEMON。

children=4 UDP接口的子接口数量（每个接口一组- ip:port）。缺省值为8。例如，如果你配置代理监听3个UDP端口，它将创建3xchildren processes子进程来处理传入的UDP消息。

disable_tcp=yes 用来调整TCP的行为，全局参数用于禁用SIP服务器中的TCP支持，默认值是no

alias="sip.mydomain.com" 别名就是域名，用于设置服务器的别名主机名，它可以设置多次，每个值都被添加到一个列表中，以便在选中"myself"时匹配主机名。有必要在别名定义中包含端口（"port="或"listen="定义中使用的端口值，alias:5060=other.domain.com），否则loose_route（）函数将无法按预期的方式工作。

listen=udp:10.0.0.10:5060 设置SIP服务器应该监听的网络地址。它可以是IP地址、主机名或网络接口id或协议、地址、端口的组合。该参数可以在同一个配置文件中多次设置，服务器监听指定的所有地址。如果省略了这个指令，SIP服务器就会监听所有指令接口

2.模块设置部分

包含加载模块和设置模块参数的指令。它包含指令loadmodule和modparam。在默认配置文件中，以设置模块路径的行开头（对mpath core参数的赋值）

loadmodule "debugger.so"

...

modparam("debugger", "cfgtrace", 1)

loadmodule "debugger.so" 启用kamailio的交互调试功能，实时跟踪SIP消息处理流程

modparam("debugger", "cfgtrace", 1) 启用配置跟踪，参数含义分别是模块名称、配置跟踪参数、启用跟踪。如果为0就是禁用跟踪

3.路由区块部分

包含了Kamailio处理的SIP流量的路由逻辑的路由块。唯一的强制路由块是request_route，它包含决定SIP请求路由的操作。

request_route {

per request initial checks

route(REQINIT);

...

}

branch_route[MANAGE_BRANCH] {

xdbg("new branch [ $T_branch_idx\] to$ ru\n");

route(NATMANAGE);

}

onreply_route[MANAGE_REPLY] {

if (has_totag()) {

route(IN_DIALOG_REPLY);

}

route(HANDLE_NAT_REPLY);

}

主请求路由（request_route）：调用子路由REQINIT

分支路由（branch_route）：调用子路由NATMANAGE

主响应路由（onreply_route）

"伪变量"一词用于指可以被赋予的特殊符号作不同脚本函数的参数，这些参数将被替换在函数执行之前的值，开头用字符"$"标记

$T_branch_idx 执行branch_route[]的分支的索引（第一个分支从1开始）。如果在branch_route[]块之外使用，则值为'0'。

$ru SIP请求的URI的引用,它是R/W变量（可以直接在配置文件中赋值给它）

4.伪变量

是Kamailio核心系统提供的变量，用于访问SIP消息、系统状态等信息。当Kamailio收到SIP消息时，会自动解析并填充这些变量，它覆盖SIP消息、网络、系统等各方面。

$ru = "sip:1001@192.168.1.100:5060" # 指定新的请求行

$rm = "INVITE" # 从 SIP 请求方法提取

$si = "192.168.1.50" # 从网络包提取源IP

第一个变量是可读可写的，请求URI，可以修改来改变SIP消息目的地

第二个和第三个都是只读变量，分别是请求方法和源IP地址，修改会导致错误

三.架构

1.总述

Kamailio采用模块化架构，从整体看主要分为核心和模块两大类。

图中为Kamailio 1.x架构

Kamailio v3.0.x（或更新版本）的架构进行了重构，把原本核心的数据库API、管理接口API移出，重构为内部库

假设有一个INVITE请求到达：

①接收：SIP TRANSPORT LAYER（SIP传输层）从INTERNET接收到UDP数据包（也可以是UDP/TCP/TLS/WSS）

②解析：SIP PARSER（SIP解析器）将其转换为内部结构sip_msg

③执行路由脚本：CONFIG INTERPRETER开始执行kamailio.cfg对应的路由逻辑（比如route{...})

④调用功能模块：在脚本执行中，遇到类似lookup("location")或ds_select_dst（）的命令，就会通过MODULE INTERFACE调用对应的LOCATION MODULES或ROUTING MODULES

⑤访问数据：模块在需要查询用户或路由规则时，通过DB API调用DB DRIVER MODULES，从DB SERVER获取数据

⑥管理与监控：这时管理员通过WEB GUI发送一个"查看当前呼叫数"的命令，该命令通过MI TRANSPORT MODULES和MI API传递给核心，核心返回数据并在界面上展示。

⑦发送响应：最终，处理后的INVITE消息再通过SIP TRANSPORT LAYER发送到网络。

演示：./register_test.sh 1 10.0.2.15:5060发起一个注册请求，查看日志进行分析：

①接收：SIP TRANSPORT LAYER接收数据包

Received SIP message，这是TCP传输层接收到的REGISTER请求。

②解析：SIP PARSER转换为内部结构

解析器逐行解析SIP消息，识别方法为REGISTER，URI等信息。

③执行路由脚本：CONFIG INTERPRETER

④调用功能模块：MODULE INTERFACE

正在解析目标地址，是通过路由模块实现的。

⑤发送响应：SIP TRANSPORT LAYER

请求转发：

响应返回：

通过TCP传输层发送完整的SIP消息。

2.核心

核心包括内存管理器、SIP消息解析器、锁定系统、DNS和传输层管理、配置文件解析器和解释器、计时器API；内部库包括一些来自旧Kamailio核心的组件，数据库抽象层（DB API），管理接口（MI API），统计引擎等

3.模块

目前仓库中有超过150个模块，通过加载模块，可以获得以下功能：注册商和用户位置管理；计费、授权与认证；有状态处理-SIP事务管理；异步SIP请求处理

4.SIP消息处理

Kamailio配置文件的执行在收到来自网络SIP请求和SIP回复的处理流程不同。

(1)SIP请求处理

①所有请求都从传输层进入，执行主路由

②路由脚本决定三分之一：

立即回复并结束（认证失败、错误请求等）

简单无状态转发（高性能代理）

完整有状态处理（支持分支路由、失败处理等）

③最终都通过传输层发送响应或转发请求

(2)SIP回复处理

四.底层实现

1.多进程模型

（1）进程表数据结构模型

（2）进程创建流程

（3）进程间通信IPC机制

Unix域socket通信

文件描述符传递

子进程的sockfd[1]和父进程的sockfd[0]通信

通过"/opt/kamailio/sbin/kamcmd ps"查看kamailio的多进程

5375：主管理进程，启动和监控所有子进程

定时器进程组：有三个独立的定时器进程，分别处理不同精度的定时任务

5377：慢定时器

5378：主定时器，SIP事务超时处理、对话状态维护

5379：次级定时器，与主定时器配合，处理不同时间粒度的任务

5380：控制处理程序，处理kamcmd命令

5385：TCP主进程，监听TCP端口，接收TCP连接，将连接分配给工作进程

5381-5384：4个工作进程，从TCP连接读取SIP消息、解析SIP消息、执行路由脚本

（children参数可以在cfg文件中tcp_children进行配置）

2.Epoll多路复用机制

（1）io_wait_h数据结构

通用字段

epoll专用字段

（2）初始化函数

初始化调用时机

模式选择逻辑

内核版本>=2.5.66 默认使用水平触发

（3）资源清理

销毁函数

epoll销毁

3.共享内存

(1)底层机制

有两种共享内存的方式

第一种MMAP（内存映射）

MAP_ANON：创建匿名内存区域，不与任何文件关联；/dev/zero：特殊设备文件，提供全零的内存页

第二种System V SHM

shmget()：创建或获取共享内存段

shmat()：将共享内存附加到进程地址空间

IPC_PRIVATE：每次创建新的共享内存段

4.锁定系统

(1)多平台锁定支持

Futex，用户态快速路径，避免系统调用

FAST_LOCK，快速自旋锁，自选等待，低延迟。适用于高并发短临界区

Pthread互斥锁

POSIX信号量，需要跨进程锁定时，用于进程间同步

编译时根据目标平台自动选择最快的锁实现

(2)高级锁定功能

递归锁，同一进程可多次获取锁，记录持有者防止死锁

Kamailio的学习

一.概述