Mediasoup Overview

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mediasoup 是一个基于 C++ 实现具有 SFU 的功能库，其 server 端对外提供 Nodejs API。

mediasoup 自身并不提供任何信令协议。所以需要应用程序，来确认 mediasoup 客户端与服务端进行通信的方式，用来协商客户端与服务端的相关参数和信息。在大多数情况下，此通信必须是双向的，因此通常需要全双工信道（如 TCP 或 SCTP 通道）。但是，应用程序可以将同一通道重新用于与非 mediasoup 相关的消息交换（例如身份验证过程，聊天消息，文件传输以及应用程序希望实现的任何功能），这样的多路复用策略，可以提升整个系统的性能。

传统的 VoIP 的语音客户与服务端，信令协议，一般较多采用 SIP 协议，同时通过携带 SDP 数据包，进行 service 与 client 端的 RTP 相关的媒体协商。

• 传统的 VoIP 针对 RTP 相关的协商内容一般包括：
  • 通道 (Channel)，包含 UDP IP 地址、端口以及通讯方式(sendonly, recvonly, sendrecv)
  • 媒体格式及编码 比如 Audio: PCMA/PCMU Vedio: H264/H265

mediasoup 中，针对 RTP 的相关参数，也是需要协商的。

Mediasoup RTP Parameters and Capabilities

• Parameter 参数
  包含两个方向的参数：
  • 与会者 A 作为 producer / sender （媒体数据或者说音视频数据的生产者，以及发送者）发送给 mediasoup 云服务的 RTP Send Parameter
  • 与会者 B 作为 consumer / receiver （媒体数据或者说音视频数据的消费者，以及接收者）接收来自于 mediasoup 云服务的 RTP Receive Parameter
    注意: A 和 B 一般既是生产者也是消费者。
• Cpabilities 能力
  • mediasoup 服务端，或者与会者 client 端能够接受的，有能力识别并可以顺利处理的 RTP Parameters 描述的媒体，即称之为该端的 RTP Capabilities

Mediasoup RTP Negotiation Overview

当创建一个 Mediasoup 的 Router 后，该 Router 提供一系列音视频 codec 来告知 Router 创建者，该 Router 能够处理的音视频。该 codec 能力，将用 RtpCodecCapability 数据结构表示。
而 Meidasoup 服务端 RTP 能力，定义在了 mediasoup/src/supportedRtpCapabilities.ts 文件中。(不止一个，是一组能力)

• 更多的请参考 RTP Parameters and Capabilities

Guidelines for mediasoup-client and libmediasoupclient

• mediasoup-client: a client of mediasoup wrriten by JavaScript
• libmediasoupclient: C++ library based on libwebrtc
• 无论 js 版本还是 c++ 版本的库，内部都可以生产 mediasoup 可接受的 RTP Parameter 对象实例，有效的简化了 mediasoup 客户端的编程。

Mediasoup C/S 基于 Websocket 的通讯

• 假设客户端使用 Device 对象提供的方式进行连接。而 mediasoup 服务端已经完成了 Router 的创建。
• 应用程序可以使用 WebSocket 并将每个经过身份验证的 WebSocket 连接与 peer 端关联。

客户端的典型流程

• Device Loading
• Creating Transports
  mediasoup client 端，需要独立的 WebRTC 连接，去分别处理数据的发送和接收。
  • For sending media
    • 服务端 mediasoup router 中，必须首先创建 WebRTC 连接，方式如下：
      router.createWebRtcTransport(options)
    • 客户端中创建 WebRTC 发送连接，方式如下：
      device.createSendTransport(options)
    • 客户端必须订阅（监听）该 WebRTC 连接的如下事件：
      “connect” & “produce”
  • For receiving media
    • 服务端 router 中，首先创建 WebRTC 连接（方式同上）
    • 客户端中创建 WebRTC 接收连接，方式如下：
      device.createRecvTransport(options)
    • 客户端必须订阅（监听）该连接的 “connect” 事件
  • 以上连接中，如果需要使用 SCTP (AKA DataChannel in WebRTC)(我知道什么是SCTP，但是确实不知道什么是AKA)，那么需要进行额外的处理，配置 enableSctp, 设置 SCTP 协议相关参数，给定 SCTP 协议连接池的大小等等。
• 客户端生产数据 Producing Media
  一旦 sent 连接被建立，客户端就可以根据该连接，"生产"多轨道的音视频数据了。
  • 客户端可以通过比如 navigator.mediaDevices.getUserMedia() API 获取一个轨道。
  • 客户端调用 transport.produce(options)
    • 如果是第一次的 produce 调用这个，会触发 “connect” 事件。
    • produce 调用会触发 “produce” 事件，且该事件相关参数会被发送到服务端，服务端监听到该事件之后，会创建一个 Producer 实例。
  • 客户端会根据服务端的 Producer 实例，进行 produce 处理（Finally transport.produce() will resolve with a Producer instance in client side.这是原文，具体后续要看实验的结果，这种表达方式，不易理解）
• 客户端 Consuming Media
  一旦 recv 连接被创建，客户端就可以根据该连接，接收并处理媒体数据了。实际过程与 producing 恰恰相反。
  • 第一，客户端必须先要把自己的 RTP 能力告知服务端（此步可以提前）。
  • 第二，服务端会调用如下接口：
    router.canConsume({ producerId, rtpCapabilities })
    作用：确定，某个 producer 的媒体 codec ，该客户端是否支持。
  • 第三，服务端调用 transport.consume(options) 接口，创建 Consumer 实例。
    • 服务端创建 Consumer 时，强烈建议将其设置 paused 置为 true ，然后将该 Consumer 参数传输到客户端，并且一旦客户端创建了其本地 consumer，此时服务单再调用 resume() 方法，激活服务端的 Consumer
  • 第四，服务端调用 transport.consume() 接口，将本地的一些参数，发送给客户端。
    • 首次调用 transport.consume() 接口，会触发一次 “connect” 事件
  • 最后，服务端通过 transport.consume() 接口，与客户端的 Cosumer 进行媒体传输

SCTP DataChannels 流程与上类似，接口略有差别

Communicating Actions and Events

mediasoup 一个核心准则，就是，当主动调用某些实例的方法，进行的一些操作，比如close，并不会触发相应的事件。

close event

无论是 server 端还是 client 端，当关闭了以上流程中涉及到的相应的对象时，那么应当及时的将关闭的状态，“通知”到相关方。
额外的， server 端，相应的对象，需要监听特定的事件，并且需要将该事件及时 notify 给到 client 端，并且，client 端需要进行特定的输出操作。

• Transport “routerclose”. The client should call close() on the corresponding local transport.
  • transport 的 routerclose 事件，client 端应及时 close() 本端的 transport。
• Producer “transportclose”. The client should call close() on the corresponding local producer.
• Consumer “transportclose”. The client should call close() on the corresponding local consumer.
• Consumer “producerclose”. The client should call close() on the corresponding local consumer.
• DataProducer “transportclose”. The client should call close() on the corresponding local data producer.
• DataConsumer “transportclose”. The client should call close() on the corresponding local data consumer.
• DataConsumer “dataproducerclose”. The client should call close() on the corresponding local data consumer.

pause event

• The same happens when pausing a RTP producer or consumer in client or server side. The action must be signaled to the other side.
• In addition, the server side application should listen for the following events and notify the client about them:
  • Consumer “producerpause”. The client should call pause() on the corresponding local transport.
  • Consumer “producerresume”. The client should call resume() on the corresponding local transport (unless the consumer itself was also paused on purpose).

SVC or simulcast

• When simulcast or SVC is in use, the application may be interested in signaling preferred layers and effective layers between client and server side consumers.
  • The server side application sets the consumer preferred layers via consumer.setPreferredLayers().
  • The server side consumer subscribes to the “layerschange” event and notifies the client application about the effective layers being transmitted.

mediasoup 尝鲜 demo

环境

Ubuntu 16.04 LTS
node: 12.18.2 LTS
npm: 6.15.5

• 新建文件夹，作为我们的工作区
  mkdir csrtc

• 进入文件夹，进行准备工作
  cd csrtc
  touch server.js
  sudo npm init
  (npm init 是一个交互过程，需要确认输入一些信息，根据提示往下走即可)

• 补充，规避bug
  在 package.json 中添加如下内容，主要是在 stripts 中添加 start 的那一行的内容。

  "scripts": {"test": "echo \"Error: no test specified\" && exit 1","start": "sudo node server.js"
  }
  

• 安装 mediasoup 第三版
  sudo npm install mediasoup@3 --save

• 验证安装，server.js 中编辑以下内容

    const mediasoup = require("mediasoup");console.log(mediasoup.version);

• 运行
  sudo npm start

能够看到控制台输出 3.6.9

后续开发

如果涉及到 C++ 层面 mediasoup 内容的修改，不是添加或者删除文件之类(需要修改gyp,现阶段先尽量避免)，后回到工作区执行： sudo npm rebuild 即可实现内部模块的重新编译。