Webrtc源码分析起步

本文是从Webrtc实际应用的方面介绍如何快速理解Webrtc的源码。Webrtc是用于web的实时通信框架&＃xff0c;也可以直接使用Google开源的Webrtc实现来开发非Web的APP。要理解如何使用webrtc的源码&＃xff0c;最好是先懂得Webrtc通信的流程&＃xff0c;请查看 用Webrtc实现免费的1对1高清实时视音频会议系统 就可以了解Webrtc的接口使用流程&＃xff0c;了解这个流程后就可以快速理解Google开源的那部分Webrtc源码了&＃xff0c;并为自己使用。

需要掌握Webrtc的js部分的 PeerConnection&＃xff0c;js部分的接口及方法如RTCPeerConnection&＃xff0c;setLocalDescription、setRemoteDescription、createOffer、createAnswer 等&＃xff0c;这些是理解源码的关键。

WebRTC 源码作为 Chromium 的一部分&＃xff0c;更新速度非常快&＃xff0c;这得益于 Google 对音视频通信的大力推广。WebRTC 源码的结构也变化很快&＃xff0c;主要体现在以下几方面&＃xff1a;

• 比较源码版本 m50 和 m66&＃xff0c;在编译工具上发生了变化。老版本是通过 GYP 来生成 ninja 文件&＃xff0c;新版本是通过 gn 生成 ninja 文件。
• 在目录结构上发生了变化&＃xff0c;老版本中支持的一些功能在新版本中删除了。
• 随着 c&＃43;&＃43;11&＃xff0c;c&＃43;&＃43;14&＃xff0c;c&＃43;&＃43;17 新标准的推出&＃xff0c;WebRTC 在新版本中逐渐支持了新标准中的语法功能&＃xff0c;使得代码变得更简洁、易维护。

目前手上有一份而 windows 版本的 m66 版本代码和一份 linux 版本的 m73 代码&＃xff0c;这两个版本在目录结构上差异不大&＃xff0c;在实现上有一些差异。比如&＃xff0c;m73 版本为 BaseChannel 类抽象了一个 ChannelInterface 接口类。由于 WebRTC 代码下载不是很方便&＃xff0c;所以本文后续会交替用 m66 和 m73 版本。

作为技术人员的我们&＃xff0c;一是要理解 WebRTC 实现的原理&＃xff0c;这样可以应对不断地变化。二是要跟踪最新的实现&＃xff0c;将最新技术不断的引入到我们的产品中。

因为Webrtc源码比较庞大&＃xff0c;以下列出了比较关键的模块&＃xff1a;

如果按照通常层次化的思维来组织&＃xff0c;从下到上&＃xff0c;大概分以下几个层次&＃xff1a;

• OS 跨平台适配、硬件设备访问、第三方库 Wrapper 层
  包括网络层、操作系统 API 的跨平台封装&＃xff0c;音频设备、视频设备封装&＃xff0c;音频、视频 codec&＃xff0c;DTLS 的第三方实现等。
• 网络传输层
  这里包括 candidate 收集&＃xff0c;stun/turn 协议的实现&＃xff0c;dtls、rtp 网络连接的建立&＃xff0c;sctp 连接的建立等。
• 通道层
  主要包含传输通道也就是 BaseChannel 层 和 媒体通道 也就是 MediaChannel 层。BaseChannel 是和 PeerConnection、Transport 层对接。MediaChannel 实现其实在音视频引擎里面&＃xff0c;是 BaseChannel 和引擎的桥梁。
• RTP_RTCP 主要是流控
• Audio Engine、Video Engine 是音视频引擎层&＃xff0c;音视频处理。
• 音视频编解码器&＃xff0c;这也是 WebRTC 自己的一个抽象&＃xff0c;真正的编解码库还是依赖第三方库。
• PeerConnection、MediaStream 主要是对 jsep 协议的实现。
• PeerConnectionInterface 是一个对外抽象接口类设计。

 Webrtc代码的目录结构说明&＃xff1a;

 上面我们队源码中的目录做了一个概要介绍&＃xff0c;每一个目录又包含了很多功能。如果要是把每个目录都展开讲&＃xff0c;那么 WebRTC 的完整架构介绍也就完成了&＃xff0c;这显然是不可能的&＃xff0c;后续章节会一一展开&＃xff0c;详细探讨。本节&＃xff0c;我们重点介绍一下 pc 和 module 目录。

PeerConnection

PeerConnection 的主要实现逻辑就是在 WebRTC 源码的 pc 目录下。

一切都从 PeerConnectionFactory 和 PeerConnection 开始&＃xff0c;对外提供 PeerConnectionFactoryInterface 和 PeerConnectionInterface 两个接口类。Factory 类&＃xff0c;顾名思义就是创建 PeerConnection 的&＃xff0c;下来我们只讨论 PeerConnection。

也许你已经非常熟悉 WebRTC 的 Javascript 接口。比如&＃xff0c;RTCPeerConnection&＃xff0c;setLocalDescription、setRemoteDescription、createOffer、createAnswer 等&＃xff0c;没错这些。Javascript 接口的 Native 实现就是在 PeerConnection 中完成的&＃xff0c;它也有对应的一套接口。Javascript 这套接口实现规范是JSEP。 可以说是把这套规范的模型都给实现了。

WebRTC 终端之间的通信协议是 ICE 协议&＃xff0c;书包格式采用 SDP 协议。PeerConnection 实现了 SessionDescription 的逻辑。

PeerConnection 抽象了 RtpTransceiver&＃xff0c;RtpSender、RtpReceiver 模型&＃xff0c;对应了 sdp 中描述的媒体的实现。

Module

WebRTC 将逻辑功能独立、内聚性、复用性强的部分单独抽象为模块。模块在 WebRTC 源码的 modules 目录下&＃xff0c;主要是音视频设备、codec、流控等&＃xff0c;这里不一一列举了。

Module 抽象了一个接口&＃xff0c;源码实现在 modules/include/module.h 中&＃xff0c;代码如下&＃xff1a;

namespace webrtc{
class Module {public:virtual int64_t TimeUntilNextProcess() &＃61; 0; virtual void Process() &＃61; 0; virtual void ProcessThreadAttached(ProcessThread* process_thread) {}protected:virtual ~Module() {}
};
} // namespace webrtc

一共三个函数&＃xff0c;相对简单&＃xff0c;主要是为那些需要定时处理一些任务的模块提供一个统一的抽象。对于集成了 webrtc::Module 类的模块&＃xff0c;使用的时候&＃xff0c;需要调用 ProcessThread 的 RegisterModule 和 DeRegisterModule 方法向模块执行线程注册和反注册模块。我相信大家都知道&＃xff0c;控制、调度逻辑是最复杂易错的&＃xff0c;实现起来也是最枯燥乏味&＃xff0c;设计不好&＃xff0c;很容易重复实现很多代码。所以 WebRTC 索性都封装起来&＃xff0c;实现者只需要被动的实现功能逻辑即可。

关于函数的具体功能&＃xff0c;头文件的注释写的非常详细&＃xff0c;可以参考。

后记

本文&＃xff0c;作者根据自己的理解&＃xff0c;总结了 WebRTC 重点逻辑的基本框架&＃xff0c;并且做了简要的说明。紧接着&＃xff0c;对 WebRTC m66 版本的源码目录做了一个简要说明&＃xff0c;并且针对 pc 目录 和 modules 目录做了进一步说明。因为源码非常庞大&＃xff0c;一篇或者几篇是没法分析彻底&＃xff0c;需要一点一点的学习。