【流媒体服务器Mediasoup】 源码中重要类基本概念 、上层代码作用详解、底层C++类关系详解(四)

目录

前言     

MediaSoup的特性 

特性一

特性二

特性三

MediaSoup SFU简单的架构说明

MediaSoup库中Lib目录下的JS作用

MediaSoup-JS类的关系图

MediaSoup js部分起到的作用

MediaSoup C++ 库类关系图

核心类图

C++类图

小结

前言
     

      上篇文章对MediaSoup源码的调试方法  以及运行时分析、调试、查看核心信息   【流媒体服务器Mediasoup】调试源码以及运行时分析、调试、查看核心信息(三)，本章节主要对MediaSoup的源码中重要类基本概念 、上层代码作用详解、底层C++类关系详解

      在下一篇文章中将继续对MediaSoup的源码进行分析和架构的讲解。

MediaSoup的特性 

特性一

•       支持IPV6
•       ICE/DTLS/RTP/RTCP    既可以在TCP协议上运行也可以在UDP协议上运行
•       支持Simulcast(多流发送) 和 SVC（分层接收） 

特性二

•        支持拥塞控制
•        带宽评估  (Remb前几个章节有提到)
•        支持STCP协议(非音视频数据 如文件，文本数据)

特性三

•         多留使用同一个 ICE + DTLS 传输通道 (减少端口的占用)
•         拥有强大的性能(底层是C++ 使用进程+LIBUV  异步I/O实践处理机制)

MediaSoup SFU简单的架构说明

Worker

•       一个Worker代表着一个运行在单核CPU上并处理Router实例的mediasoup C++子进程；

Router

•        Router用于注入、选择和转发通过Transport实例创建的媒体流；

Transport

•        Transport将终端与MediaSoup Router连接起来，并通过在其上创建的Producer和Consumer实例实现双向媒体传输，实         现了下面3种Transport：WebRtcTransport,PlainRtpTransport,PipeTransport.

1.       每个Client创建两个Peerconnection分别用于发送和接受媒体流，发送端用于发送承载本地videoTrack和audioTrack的      localStream，接收端接受来自其他Client的remoteStream；
2.       同时Room会为每个Client创建一个Peer，Peer管理两个Transport用于接受Client的媒体流和向Client发送媒体流；
3.      Peer为对应的Client发送的videoTrack和audioTrack分别创建一个Producer（共2个）；
4.      Peer为其他两个Client发送的videoTrack和audioTrack分别创建2个Consumer（共2个）；
5.      Producer将媒体数据发送给每一个订阅者Consumer
6.     Consumer代表着一个被MediaSoup Router转发到终端的音频或视频源。它是在定义媒体数据包传送方式的Transport之上创建的。

MediaSoup库中Lib目录下的JS作用

        lib库需要先npm install   编译过后才会出现详细请参阅

                  【流媒体服务器Mediasoup】环境部署与demo搭建(二)

        npm install后 lib 库的路径为

                    servernode_modulesmediasouplib

AudioLevelObserver.js  

          用于检测声音的大小， 通过C++检测音频声音返回应用层，通过Observer接收并展示音频大小

Channel.js

          主要用于与C++部分信令通讯

Consume.js

      消费媒体数据，音频或视频

EnhancedEventEmitter.js

      EventEmitter的封装，C++底层向上层发送事件

Logger.js

      用于写日志

PipeTransport.js

      Router之间的转发

PlainRtpTransport.js

      普通的rtp传输通道，如FFmpeg等不经过浏览器rtp协议的数据传输

Producer.js

     生产媒体数据，音频或视频

Routers.js

     代表一个房间或者一个路由器

RtpObserver.js

     Rtp数据的观察者 回调用的

Transport.js

     所有传输的的基类(父类)

WebRtcRtpTransport.js

  浏览器使用的传输

Worker.js

    一个节点或者一个进程，实际应该是进程，代码中根据CPU核数启动相对   应的Worker数量;一个房间只能在一个Worker里。

Errors.js

     错误信息的定义

Index.js

     Mediasoup的库，上层引入Mediasoup最先导入的库，也为库的索引。

Ortc.js

     其与SDP相对应，以对象的形式标识SDP，如编解码参数，编解码器，帧   率等，以对象方式去存储。

ScalabilityModes.js

  一般不关心，略过

SupportedRtpCapabilities.js

  对通讯能力的支持，实际上是媒体协商相关的东西，如你支持的帧率， 码率，编解码器是什么等

Utils.js

       一些常见的工具函数

MediaSoup-JS类的关系图

• 每个Worker里有多个Router
• 每个Worker里都有一个Channel(管道) 通过其与C++进行通讯
• 每个用户的Transport可能会有多个Produces或者 Consume
• ransoprt为WebRtcTransport(浏览器加密数据使用的传输)、PlainRtpTransport(自定义Rtp数据，如FFmpeg推流使用的传输)、PipeTransport(不同Router之间的通信传输)的基类

MediaSoup js部分起到的作用

• 起到管理作用，通过上图可以看出各个模块之间的关系
• 生成JSON字符串，传给C++; 作为承上启下的作用，即是应用层调用的接口层，又是C++层的适配层或者桥梁层，上层应用与C++的一个桥梁。

例如

 createRouter({ mediaCodecs, appData = {} } = {}) {
           ....            
            yield this._channel.request('worker.createRouter', internal);
            const data = { rtpCapabilities };
            const router = new Router_1.Router({
                internal,
                data,
                channel: this._channel,
                appData
            });
          .....
    }

 ..channel.request()最后会构造json字符串通过channel 传给C++层，C++层则做它自己相对应的逻辑操作.

MediaSoup C++ 库类关系图

   对于C++库来说是整个MediaSoup库中最核心的部分，包括了基本的一些管理，这些管理或者关系相对于JS来说要少一些，但最主要的是流的传输，首先对于WebRtc 要先进行数据加密再传到服务端之后要对这些数据进行解密操作。另外包括整个数据的安全，它的验证机制是由C++部分进行验证的，包括流的流转，数据的流转，带宽的评估，发生丢包之后的通知客户端进行重传等操作都是有C++部分完成这些工作。

核心类图

SimpleConsumer

        普通RTP数据的消费者，比如有音频流和视频流每个都是SimpleConsumer，没有按类型区分，音视频流都是一样的，最简单的consumer

PipeConsumer

        不同Worker之间Router之间的数据流转，则其为接收或者消费从另外一个Worker中的Router传过来的数据

SvcConsumer

        传输时一般分为3层(核心层、拓展层、边缘层)进行传输，则其处理消费多层数据

SimulcastConsumer

        当共享者使用的是多路流时，则使用其来接收

Consumer

        为上述模块的基类(父类)

WebRtcTransport

        主要用于浏览器之间的或者浏览器与其他终端进行通讯的，这种传输数据一般是进行加密的，为了保证数据安全，它有很多安全机制，安全机制较为复杂。

PlainRtpTransport

用于普通或者自定义的rtp数据传输

PipeTransport

不同Worker之间Router之间的数据传输

TransportTuple

包括了本地的Socket，远端的Soucket ，使用的是TCP还是UDP ， 传输协议等信息存储地方

Transport

        各种传输的基类(父类)

C++类图

RtpPack的起作用为对rtp数据包的一个分析，如Rtp包中有包头，拓展头，数据，对于数据协议或者解析都是它的工作

SeqManager对传输的数据重新进行排序和处理,相当于WebRtc客户端与服务端之间进行传输数据的时候 服务端要新产生一个流推送给客户端，整个顺序都是重新排的，某个SSRC所对应的起始位置是多少，后面的包都是以这个起始包基础上进行传输和排序递增

所有Consumer都包含了RtpStreamSend对象, 从服务端角度来说，消费数据等于把数据发送给其他客户端

Producer对于服务端来说，他要生产流数据则就是接受客户端传输来的数据，因此每个Producer会对应多个RtpStreamRecv,为什么会有多个接收流？有可能是丢包了，丢包重传的数据也是单独的一路流。RtpStreamRecv使用了NackGenerator(丢包的一个产生器)，对于接受者来说，发送者发了100个包，那么接受者是知道丢了哪些包(通过SeqManager知道丢的哪些包)， 如果短时间内可以通过NackGenerator对客户端通知 进行补包。

WebRtcTransport中

可以使用UDP或者TCP来传输数据，这两种传输都用PortManager进行端口管理，Mediasoup的默认端口为4000~4999(不同woker[进程]可复用)，管理如关口是否被占用等一些策略。具体的传输工作还是 handle目录下的::UdpSocket和 ::TcpServer来完成。UdpSocket和TcpServer只是做了一层封装。

使用了上述的数据连接之后，对于上层传输来说，DtlsTransport 使用了dtls协议对rtp数据包进行加密的传输，在DtlsTransport 会用到SrtpSession的 收与发。RembClient和RembServer主要用于带宽的评估，对于共享者来说MediaSoup它的WebRtcTransport就是一个Clinet端，对于消费者来说，它就是Server端。Remb只是其中一种带宽评估方法，还有其他，这里不做重点讲解。

TransportTuple很多可选项存储在IceServer里,一对多的关系，TransportTuple如果是Tcp连接那么里面还包含了::TcpConnection,  其与 ::TcpServer又有关系，它包含了多个::TcpConnection

小结

有很多人对 Nodejs 比较诟病，认为 Nodejs 提拱不了高性能的流媒体服务器。实际上，如果按照传输的 Nodejs 应用开发出的流媒体服务器肯定是不能胜任这项工作的。但对于 Mediasoup 来讲，它只不过使用 Nodejs 做 信令处理 及 业务的管理 工作，所以它的负担并不重。对性能要求高的是媒体数据流的转发工作，而这部分工作是由 Mediasoup(C++)部分实现的。Nodejs 与 Mediasoup之间通过管道进行通信。

严格意义上来说，Mediasoup是单进程的。但这不影响了它的性能。实际上，它是使用单进程的方式将服务器上CPU某个 核 充分利用好，然后在业务层控制进程的个数。比如说你的服务器是个 8 核的CPU，那么在业务层你就该启动 8 个Mediasoup进程。通过这种方式来达到对 CPU 的充分利用。

最后

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