webrtc 入门(webrtc开发入门教程)

webrtc 入门前言

webrtc的作用是让两个客户端可以进行点对点的连接，使得双方在传递数据时不需要服务端做转发，提高效率。当然，实际的生产工作中，我们并不能完全脱离服务端，两个客户端想要建立链接，必须交换双方的信息，保证能访问到对方，且发送的内容能被对方正确解析，这个交换信息的工作往往需要服务器来完成。

另外，webrtc有自己的数据通道（RTCDataChannel），这是一个独立的通道，和媒体流通道不同，它可以传输任何数据，包括媒体流数据。所以也有人会用这个通道去传输h265的视频流，来避开webrtc不支持h265的这个问题。

webrtc建立连接的过程通常是由一方先发起的，即发起者，另一方作为应答者，类似于打电话，肯定是一方先打电话给另一方的，至于两者哪个是提供视频的，哪个是展示视频的，跟是否为发起者无关。

准备工作：

1.一个推流客户端，用于创建视频流，并将视频流推送给拉流客户端。

2.一个拉流客户端，用户接受推流客户端的视频流，并进行展示。

3.一个信令服务器，用于交换两个客户端的配置信息，包括音视频编解码器和网络情况等，信令服务器往往会开启两个websocket服务，分别用于接受客户端和服务端。

webrtc 入门储备知识：

1.SDP：全名Session Description Protocal，中文名叫会话描述协议，在webrtc中主要用于描述设备的音视频编解码能力和网络情况。在后面的内容中，我会称呼其为offer和answer，分别对应发起者和应答者的sdp。

2.ICE：全名Interactive Connectivity Establishment，中文名叫交互式连接建立，它会同时使用STUN和TURN两种网络穿透技术，来帮助两个客户端建立端到端的网络连接。这里因为我们是纯内网的教学，所以不介绍STUN和TURN了，因为用不到，想了解的小伙伴自行百度。

3.WebSocket：一种保持长连接的双向通信的协议。可以做到客户端和服务端的实时数据传输。

4.webrtc相关api：

a.RTCPeerConnection，可以通过let pc = new RTCPeerConnection()的方式来创建一个webrtc实例，这是建立webrtc连接的起点，必须先创建webrtc实例，才能调用后续的方法。

b.RTCSessionDescription，可通过let offer = new RTCSessionDescription(offer)的方式来创建一个sdp，因为经过websocket转发后，sdp会变成json字符串，所以我们需要该方法来复原sdp对象。

c.RTCIceCandidate，类似于RTCSessionDescription，只不过它是用于复原ice对象的，我们不需要真的创建一个新的sdp或ice对象，我们调用这两个方法只是为了复原。

d.addTrack，调用方法: pc.addTrack(track, stream)，一个属于应答者的监听事件，调用该方法可以将应答者的媒体流存入webrtc实例中，当两个客户端建立连接后，发起者的webrtc实例可以通过监听ontrack事件来获取到对应的媒体流。其中的track和stream可以通过<video>元素获取，或者某些特殊的api，比如getDisplayMedia，相关知识可见MDN。

e.createOffer，调用方法：let offer = await pc.createOffer()。这里最好用async…await…包裹一下，因为createOffer会返回一个promise。该方法一般由webrtc的发起者调用，返回的offer需要借助websocket服务发给另一个客户端。

f.createAnswer，调用方法：let answer = await pc.createAnswer()。和createOffer类似（其实本质是一样的，不过是作为应答者才需要调用的方法而已）。

g.setLocalDescription，调用方法：pc.setLocalDescription(offer)。调用即可，无需返回，一般不会失败的，用于设置本地描述。该方法在两个客户端都需要执行，发起者的参数是offer，应答者的参数是answer。

h.setRemoteDescription，调用方法：pc.setRemoteDescription(offer)。和setLocalDescription类似，不过是用于设置远程描述的，所以在发起者那边的参数是answer，在应答者这边的参数是offer，恰恰相反。

i.onicecandidate，调用方法：pc.onicecandidate=function(event){……}，一个监听事件，当客户端查询到各自的网络信息后，会触发该事件，并给回调函数传入一个参数event，我们可以通过event.candidate来获取其中的信息，然后通过websocket服务发送给另一方，该事件在发起者和应答者都需要实现，并且不像sdp那样还要区分为offer和answer。

j.addIceCandidate，调用方法：pc.addIceCandidate(candidate)，也是一个异步方法，不过没有返回值，所以调用即可，用于将另一方的candidate信息存到自己的webrtc实例中。

k.ontrack，调用方法：pc.ontrack=function (event){……}，一个属于发起者的监听事件，该事件在获取到应答者的媒体流后触发，我们可以通过event.streams来拿到所有的媒体流，注意这是个数组，数组元素的多少取决于应答者执行了多少的addTrack。

工作流程：

这是一张从网上找的图，我觉得是能比较清晰的说明整个webrtc的工作流程的：

下面给大家讲解一下这张图，同时附上一些代码实现：

1.首先介绍四个角色：

a.Client A，该客户端用于提供视频流。

b.Stun Server，网络穿透服务器，用于查询Client A和Client B的网络信息，如果Client A和Client B处于同一内网环境下，一般来讲，是不用这个的。

c.Signal Server，信令服务器，用于交换两个客户端之间的信令（sdp和ice）

d.Client B，该客户端用于获取Client A推送过来的视频流，并进行展示。

2.第一步必定是启动信令服务器，因为两个客户端之间建立连接依赖于该服务器，信令服务器一般只需创建两个websocket，等待两个客户端连接自己。而信令服务器的功能也很简单，用两个变量streamer和player分别记录两个客户端的websocket连接，当Client A的服务（即streamer）触发message事件时，streamer会把answer(另一种格式的sdp，其本质也是sdp)和ice通过player的send方法，发送给Client B；当Client B的服务（即player）触发message事件时，player会把offer（也是sdp）和ice通过streamer的send方法，发送给推流端。当然服务器还需监听一些error，close事件，做容错处理，下面的代码有一半是在做这件事的。

Signal Server：


var clientConfig = { type: 'config', peerConnectionOptions: {} };  //webrtc对象的配置信息
let player;    //拉流端websocket对象
let streamer; // 推流端websocket对象

//创建推流端websocket服务
let WebSocket = require('ws');
let streamerServer = new WebSocket.Server({ port: 5501, backlog: 1 });
streamerServer.on('connection', function (ws, req) {
  ws.on('message', function onStreamerMessage(msg) {
    try {
      msg = JSON.parse(msg);
    } catch(err) {
      streamer.close(1008, 'Cannot parse');
      return;
    }
    try {
      //streamer通过player的send方法进行信息交换
      if (msg.type == 'answer') {
        player.send(JSON.stringify(msg));
      } else if (msg.type == 'iceCandidate') {
        player.send(JSON.stringify(msg));
      } else if (msg.type == 'disconnectPlayer') {
        player.close(1011 /* internal error */, msg.reason);
      } else {
        console.error(`unsupported Streamer message type: ${msg.type}`);
        streamer.close(1008, 'Unsupported message type');
      }
    } catch(err) {
      console.error(`ERROR: ws.on message error: ${err.message}`);
    }
  });
  ws.on('close', function(code, reason) {
    try {
      console.error(`streamer disconnected: ${code} - ${reason}`);
    } catch(err) {
      console.error(`ERROR: ws.on close error: ${err.message}`);
    }
  });
  ws.on('error', function(error) {
    try {
      console.error(`streamer connection error: ${error}`);
      ws.close(1006 /* abnormal closure */, error);
    } catch(err) {
      console.error(`ERROR: ws.on error: ${err.message}`);
    }
  });
  streamer = ws;
  streamer.send(JSON.stringify(clientConfig));
});

//创建拉流端
let playerServer = new WebSocket.Server({ port: 5502, backlog: 1 });

playerServer.on('connection', function (ws, req) {
  if (!streamer || streamer.readyState != 1 /* OPEN */) {
    ws.close(1013 /* Try again later */, 'Streamer is not connected');
    return;
  }
  ws.on('message', function (msg) {
    try {
      msg = JSON.parse(msg);
    } catch (err) {
      console.error(`Cannot parse player message: ${err}`);
      ws.close(1008, 'Cannot parse');
      return;
    }
    //player通过streamer的send方法进行信息交换
    if (msg.type == 'offer') {
      streamer.send(JSON.stringify(msg));
    } else if (msg.type == 'iceCandidate') {
      streamer.send(JSON.stringify(msg));
    } else {
      console.error(`unsupported message type: ${msg.type}`);
      ws.close(1008, 'Unsupported message type');
      return;
    }
  });
  ws.on('close', function(code, reason) {
    console.log(`player connection closed: ${code} - ${reason}`);
  });
  ws.on('error', function(error) {
    console.error(`player ${playerId} connection error: ${error}`);
    ws.close(1006 /* abnormal closure */, error);
  });
  player = ws;
  ws.send(JSON.stringify(clientConfig));
});

3.然后推流端启动，连接websocket服务器，成功连接后，推流端会收到来自服务端发送的webrtc配置信息：

{ type: ‘config’, peerConnectionOptions: {} }，收到该信息后，推流端可以调用浏览器的navigator.mediaDevices.getDisplayMedia方法来获取到桌面应用的视频流数据，具体获取视频流的写法如下：

Client A:


//音视频配置信息，video属性可以是一个对象，用于设置视频的分辨率，比如：
// video:{ width:1280, height:720 }
const CONSTRAINTS={
    audio:false,
    video:true
}
//websocket服务连接成功后调用该函数，传入的peerConnectionOptions是信令服务器发过来的webrtc配置项
async function initMedia(peerConnectionOptions){
    try{
      let stream = await navigator.mediaDevices.getDisplayMedia(CONSTRAINTS);
      //playerRef.current指向一个video元素，用于预览获取到的画面
      playerRef.current.srcObject = stream;    
      //该函数根据peerConnectionOptions创建一个webrtc实例，具体实现见后续步骤
      setupWebRtcPlayer(peerConnectionOptions);    
      stream.getTracks().forEach(track=>{
        // webrtc.current指向webrtc实例，这一步是把获取到的媒体流加入webrtc的媒体流轨道中，
        // 当两个客户端连接成功后，拉流端可以从轨道中获取到推流端的媒体流。
        webrtc.current.addTrack(track, stream);    
      });
    }catch(e){
      console.log("组件"+id+"出错：",e);
    }
  }

4.接下来，推流端将进入待命状态，直到拉流端来获取视频流。对于拉流端而言，它也需要连接websocket服务，在连接websocket服务成功后，它会和推流端一样创建一个webrtc实例（即setupWebRtcPlayer方法）。当然，推流端和拉流端需要实现的webrtc实例是不一样的，从上图中可以看出，在双方都连接websocket服务成功后，推流端执行下面三个方法：

a. Create PeerConnection

b.Add Streams

c.Create Offer

其中Add Streams对应上方代码的 stream.getTracks()…… ，是把媒体流存入webrtc中的过程。另外两个步骤的代码可以简化成下面这样：

Client A:


async function setupWebRtcPlayer(peerConnectionOptions){
  try{
    let pc1 = new RTCPeerConnection(peerConnectionOptions);    //Create PeerConnection
    let offer = await pc1.createOffer();      //Create Offer
    await pc1.setLocalDescription(offer);    //这里把创建的offer存储为本地描述
    ws.current.send(JSON.stringify(offer));  //通过websocket服务发送offer，ws.current指向一个webscocket实例
    return pc1;
  }catch(e){
    console.log("setupWebRtcPlayer fail:",e);
  }
  return;
}

5.接下来就是把创建的offer通过websocket服务发送给信令服务器，然后信令服务器转发给Client B，Client B在接收到offer后，也会创建一个webrtc实例（即Create PeerConnection），不过后续的操作就不太一样了，我们需要在Client B中将offer设置为远程描述，然后创建answer，将answer设置为Client B的本地描述，然后通过信令服务器将answer发给Client A，设置远程和本地描述的过程没有在途中展现，不过代码页挺简单的，如下：

Client B:


async function setupWebRtcPlayer(peerConnectionOptions,offer){
  try{
    let pc2 = new RTCPeerConnection(peerConnectionOptions);    //Create PeerConnection
    await pc2.setRemoteDescription(offer);    //将Client A的offer设置为远程描述
    let answer = await pc2.createAnswer();    //创建answer
    await pc2.setLocalDescription(answer);    //这里把创建的answer存储为本地描述
    ......    //通过信令服务器发送answer的代码就省略了
    return pc2;
  }catch(e){
    console.log("setupWebRtcPlayer fail:",e);
  }
  return;
}

6.当Client A收到Client B发过来的answer之后，它会将answer设置为Client A的远程描述，注意我们在客户端的setupWebRtcPlayer函数中return 了pc1和pc2，这两个都是webrtc实例，可以调用相关的api，所以我们只需在Client A中执行 pc1.setRemoteDescription(answer) 即可将answer设置为远程描述。

7.到此为止，我们已经将两个客户端之间的offer（也叫sdp）交换完毕，剩下的就简单多了，两个客户端会自动向STUN Server查询自己的公网IP信息（内网不需要），然后得到ice，触发各自的onicecandidate事件，同时通过websocket服务，将各自的ice发送给对方。所以，我们需要再两个客户端上分别实现onicecandidate和执行addIceCandidate方法了。

Client A、Client B:


//这里监听icecandidate事件，然后发送对应的ice信息
pc1.onicecandidate = e=>{
  ws.current.send(JSON.stringify({ type: "iceCandidate", candidate: e.candidate }));
}
//在两个客户端都需要对type = iceCandidate的消息进行监听，先复原收到的ice对象，然后执行addIceCandidate方法
ws.current.onmessage=e=>{
  const msg = JSON.parse(e.data);
  const { type } = msg;
  switch(type){
    ......
    case 'offer':
      //sdp在接受到之后也需要进行复原，然后再执行相关操作
      let offerDesc = new RTCSessionDescription(msg);
      ......
      break;
    case 'answer':
      let answerDesc = new RTCSessionDescription(msg);
    ......
      break;
    case 'iceCandidate':
      let candidate = new RTCIceCandidate(msg.candidate);
      webrtc.current.addIceCandidate(candidate);
      break;
    ......
  }
}

8.当双方的ice交换完毕后，意味着Client A和Client B已经成功连接了，不过我们还需要执行最后一步，在Client B中将媒体流取出来，并在<video>中进行播放。这一步主要通过ontrack事件来完成，代码也很简单：

Client B:

pc2.ontrack=e=>{
  //video.current指向的是一个video标签，e.streams[0]是指第一个媒体流。
  video.current.srcObject = e.streams[0];
}

云渲染：

UE的云渲染也是基于webrtc去做的，大家可以把启动后的UE程序理解为Client A，我们的网页就是Client B，在启动信令服务器和UE程序后，Client B需要做的就是以下几个步骤：

1.Create PeerConnection

2.Create Offer //这里咱们不需要add stream，因为 add stream是UE来做的。

3.Send Offer SDP

4.Relay Answer SDP

5.On Ice Candidate

6.Send Ice Candidate

7.Relay Ice Candidate

8.Add Ice Candidate

9.on Add Stream //没错，因为我们没做add stream，所以我们就需要去接受视频流，添加ontrack事件。

看上去步骤挺多的，但其实就是调用一下websocket和webrtc相关的api而已，代码量实际上不大，当然，真正的云渲染不仅仅是传输视频流这么简单，我们还需要进行通信，还要传递鼠标交互甚至是文件等，这些内容就很多了，我们放到后面去讲，入门的话先学到这吧。

以上文章来源于网名再好也输给备注，作者strivelei

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