如何使用野狗搭建视频聊天室-WebRTC的技术实践

作者：潘嘉明
野狗科技嵌入式工程师，曾在TP-Link从事相关工作，在嵌入式研究上经验丰富。

一直以来，因为涉及音视频编解码、P2P穿越等许多复杂的技术，同时还需要客户端以及浏览器插件的支持，实时视频通信的开发成本很高，只有大公司才会去做。

WebRTC（http://webrtc.org/） 是 google主推的一个项目，旨在使得浏览器能为实时通信（RTC）提供简单的JavaScript接口。有了它，直接通过浏览器的 Web 页面就可以实现音视频聊天功能，无需任何插件。

从著名的浏览器兼容性查询网站caniuse.com可以查询到各浏览器对WebRTC的支持情况。其中，Edge浏览器支持类似WebRTC的ORTC。可以说，从市场占有率来看，大部分场景下都能够使用WebRTC进行通信。

下面我们从webrtc的基本原理开始介绍。

基本概念

上图是一个简单的 WebRTC 三角关系图。图中，两台电脑A和B想要建立实时音视频聊天。由于它们在不同的内网，因此无法直接建立音视频管道。它们首先连接到一个服务器，WebRTC 称之为信令服务器（signal server）。通过信令服务器，二者交换建立管道的一些必要信息（信令，采用SDP协议编码），如音视频格式、帧率，二者的 ip 地址等。

收到对方信令后，它们分别将其交给 WebRTC 底层，由底层实现二者间管道的建立。管道建立完成后，数据直接通过管道交互，无需再经过信令服务器。

交互过程

它们之间交互的流程如上图：

1. 电脑A获知自己的外网ip和端口，并通过信令服务器向电脑B发送请求（offer 信令）。

2. 电脑B收到A的请求后，处理A的offer信令，并将结果（answer信令）通过信令服务器返回给A。

3. 在此过程中，WebRTC 底层同时会生成很多 candidate（候选项）信息，candidate信息包括电脑的内网 IP，外网 IP 等。电脑A和B将生成的candidate 也通过信令服务器传递给对方。

4. WebRTC 底层根据这些信息，建立管道。

可以看出，A和B之间的信令交换需要一个公网服务器来做中转。然而大部分技术爱好者自行搭建信令交换服务还是比较复杂的。

我们注意到，A 和 B 的信令交换实质上就是二者数据同步的过程， Wilddog的数据通信服务可以很好的解决数据同步的问题，那么通过 Wilddog 就可以轻松实现 A 和 B 的信令交换，非常简单快捷，还不需要服务器。

使用Wilddog建立视频聊天室

关于野狗实时后端云的使用，这里就不展开介绍了，有兴趣的朋友自行到www.wilddog.com去了解就好。为了方便处理，我们在野狗云端设计下图的数据结构：

其中的value字段只是示意。真实的value字段是较长的，采用SDP协议编码的。roomname 为房间名称，每个用户进入房间后，在房间下面根据自己的userId创建子节点，如果有向其他用户通信的需求，则向其他用户的mailbox发送信件。

同时，用户会监听自身的mailbox，可以实时的发现mailbox中来了新的信件，则处理这封信件，需要回复的话则向对方的mailbox回信。

我们将offer、answer、candidate这几种信令都抽象成信件，通过Wilddog的实时同步，将信件同步给对方。整体流程图如下：

让我们以电脑A和B来举例：

1. A和B打开浏览器后都调用getUserMedia获取本地视频流，并在浏览器上播放；

2. B先进入房间，此时房间中没有其他用户，B在房间下建立属于自己的节点，且监听自己的信箱；

3. A进入房间，发现B已存在，此时A调用createOffer生成offer信令，并使用setLocalDescription存储到本地，然后向B的节点下面的信箱发送offer，同时，A也监听自己的信箱；

4. B发现信箱下有信件，查知此信为A的offer，B调用setRemoteDescription将其存储到本地，然后使用createAnswer生成answer信令，使用setLocalDescription存储到本地，然后向A的信箱发送answer；

5. A发现信箱下有信件，查知此信为B的answer，A调用setRemoteDescription将其存储到本地；

6. 与此同时，A和B都可能触发onicecandidate事件，WebRTC底层会将收集的candidate信令报告给上层，这种信令也需要向对方的信箱发送，对方收到这类信件后，调用addCandidate将之保存到本地；

7. 在收集足够多的信令后，WebRTC底层会将A和B之间的管道打通，A和B会触发onaddstream事件，事件的回调函数中，会收到对方的stream流，可以用来在浏览器端播放。

实现源码

上文描述的基于webrtc的音视频聊天室的实现源码在github上供大家参考：https://github.com/itolfh/demo-webrtc-onepeer。这段源码只实现了一对一视频聊天。要实现类似视频会议的多人聊天也很容易，在此基础上的改动也不会太大。

需要注意的是，在chrome浏览器上调用getUserMedia接口，要求页面必须使用https服务，不能使用http或者本地打开。而使用firefox浏览器则无此限制，因此如果采用firefox，可以将网页传给好友并本地打开，两边输入相同房间号，即可以进行实时音视频聊天。而使用chrome则需要搭建https服务。

总结

使用Wilddog，我们轻松解决了信令服务器的问题，无需服务器，也能够搭建本地视频聊天室了。然而大家可能会好奇，两个在不同内网的电脑，是如何能够建立管道的？candidate中的ip信息，包括什么？又是从哪获取的呢？这些疑问也就是本文开篇时提到的穿越（有的文章中也叫做穿透）的问题了，我们将在后续的文章中解答大家的疑惑。

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