WebRTC 入门教程(一)| 搭建WebRTC信令服务器


#1

前言

我们在学习 WebRTC 时,首先要把实验环境搭建好,这样我们就可以在上面做各种实验了。

对于 WebRTC 来说,它有一整套规范,如怎样使用它的接口、使用SDP进行媒体协商、通过ICE收集地址并进行连通性检测等等。除此之外,WebRTC还需要房间服务器将多端聚集到一起管理,以及信令服务器进行信令数据交换(如媒体描述信息SDP的交换,连接地址的交抽换等),但在WebRTC的规范中没有对这部分内容进行规定,所以需要由用户自己处理。

你可以根据自己的喜好选择服务器(如 Apache,Nginx 或 Nodejs),我今天将介绍如何使用 Nodejs 来搭建信令服务器。

为什么选择 Nodejs

Apache、Nginx和Nodejs都是非常成熟的Web服务器,Nginx 可以说是的性能是最好的Web服务器了。但从未来的发展来说,Nodejs可能会更有优势。

现在以Chrome为代表的浏览器的功能越来越强大,以前认为通过浏览器不可能完成的事儿,现在它都可以轻松实现。H5、 WebSocket的出现以及现在WebRTC的加入,让大家越来越觉得以后的浏览器可以说是“无所不能”。因此,推动 JavaScript 语言的发展越来越迅速。这可以从现在 JavaScript 技术的火爆,以及各种层叠不穷JS FrameWork的出现得以印证。

而 Nodejs 的最大优点即是可以使用 JS 语言开发服务器程序。这样使得大量的前端同学可以无缝的转到服务器开发,甚至有可能前后端使用同一套代码实现。对于这一点我想无论是对个人还是对于企业都是具大的诱惑。

  • 一方面 JS 语言的简单性可以方便开发出各种各样功能的服务端程序。

  • 更可贵的是 Nodejs 的生态链非常的完整,有各种各样的功能库。你可以根据自己的需要通过安装工具 NPM 快速的安装,这也使它也得到了广大开发者的喜欢。

Nodejs 现在是非常流行的 Web 服务器,它在服务器端使用 V8(JavaScript)引擎,通过它解析 JS 脚本来控制服务器的行为。这对于广大的 JS 同学来说真是太幸福了,在10年前还很难想像可以通过 JS 脚本语言来写服务器程序。

当然,如果你想对Nodejs作能力拓展的话,还是要写C/C++库,然后加载到 Nodejs 中去。

Nodejs的基本原理

Nodejs的工作原理如上图所示, 其核心是 V8 引擎。通过该引擎,可以让 js 调用 C/C++方法 或 对象。相反,通过它也可能让 C/C++ 访问 javascript 方法和变量。

Nodejs 首先将 JavaScript 写好的应用程序交给 V8 引擎进行解析,V8理解应用程序的语义后,再调用 Nodejs 底层的 C/C++ API将服务启动起来。 所以 Nodejs 的强大就在于 js 可以直接调用 C/C++ 的方法,使其能力可以无限扩展。

以开发一个 HTTP 服务为例,Nodejs 打开侦听的服务端口后,底层会调用 libuv 处理该端口的所有 http 请求。其网络事件处理如下图所示:

当有网络请求过来时,首先会被插入到一个事件处理队列中。libuv会监控该事件队列,当发现有事件时,先对请求做判断,如果是简单的请求,就直接返回响应了;如果是复杂请求,则从线程池中取一个线程进行异步处理;

线程处理完后,有两种可能:一种是已经处理完成,则向用户发送响应;另一种情况是还需要进一步处理,则再生成一个事件插入到事件队列中等待处理;事件处理就这样循环往复下去,永不停歇。

两个 V8 引擎

如上图所示,在我们使用 Nodejs之后实际存在了两个 V8 引擎。一个V8用于解析服务端的 JS 应用程序,它将服务启动起来。另一个 V8 是浏览器中的 V8 引擎,用于控制浏览器的行为。

对于使用 Nodejs 的新手来说,很容易出现思维混乱,因为在服务端至少要放两个 JS 脚本。其中一个是服务端程序,控制 Nodejs 的行为,它由 Nodejs 的V8引擎解析处理;另一个是客户端程序,它是要由浏览器请求后,下发到浏览器,由浏览器中的 V8 引擎进行解析处理。如果分不清这个,那麻烦就大了。

安装 Nodejs

下面我们就来看看具体如何安装 Nodejs。

安装 Nodejs 非常的简单:

在Ubuntu系统下执行:

apt install nodejs

或在Mac 系统下执行:

brew install nodejs

通过上面的步骤我们就将 Nodejs 安装好了。我这里安装的 Nodejs版本为:v8.10.0

安装NPM

除了安装 Nodejs 之外,我们还要安装NPM(Node Package Manager),也就是 Nodejs 的包管理器。它就像Ubuntu下的 apt 或Mac 系统下的brew 命令类似,是专门用来管理各种依赖库的。

在它们没有出现之前,我们要安装个包特别麻烦。以Linux为例,假设要安装一个工具,其基本步骤是:

  • 先将这个工具的源码下载下来。
  • 执行./configure 生成Makefile 文件。
  • 执行 make 命令对其进行编译。
  • 最后,执行 make install 将其安装到指定目录下。
  • 如果编译过程中发现有依赖的库,则要对依赖库执行前面的4步,也就是先将依赖库安装好,然后再来安装该工具。

大家可以看到,以前在Linux下安装个程序或工具是多么的麻烦。

Linux 有了apt 之后,一切都变得简单了。我们只要执行 apt install xxx 一条命令就好了,它会帮你完成上面的一堆操作。

对于 Nodejs的安装包也是如此,NPM 就是相当于 Linux 下的 apt,它的出现大大提高了人们的工作效率。

NPM 的安装像安装 Nodejs 一样简单:

在Ubuntu下执行:

apt install npm

或在Mac下执行:

brew install npm

socket.io

此次,我们使用 Nodejs 下的 socket.io 库来实现 WebRTC 信令服务器。socket.io特别适合用来开发WebRTC的信令服务器,通过它来构建信令服务器特别的简单,这主要是因为它内置了房间 的概念。

上图是 socket.io 与 Nodejs配合使用的逻辑关系图, 其逻辑非常简单。socket.io 分为服务端和客户端两部分。服务端由 Nodejs加载后侦听某个服务端口,客户端要想与服务端相连,首先要加载 socket.io 的客户端库,然后调用 io.connect();就与服务端连上了。

需要特别强调的是 socket.io 消息的发送与接收。socket.io 有很多种发送消息的方式,其中最常见的有下面几种,是我们必须要撑握的:

  • 给本次连接发消息

    socket.emit()
    
    
  • 给某个房间内所有人发消息

    io.in(room).emit()
    
    
  • 除本连接外,给某个房间内所有人发消息

    socket.to(room).emit()
    
    
  • 除本连接外,给所以人发消息

    socket.broadcast.emit()
    

消息又该如何接收呢?

  • 发送 command 命令

    S: socket.emit('cmd’);
    C: socket.on('cmd',function(){...});
    
  • 送了一个 command 命令,带 data 数据

    S: socket.emit('action', data);
    C: socket.on('action',function(data){...});
    
  • 发送了command命令,还有两个数据

    S: socket.emit(action,arg1,arg2);
    C: socket.on('action',function(arg1,arg2){...});
    

有了以上这些知识,我们就可以实现信令数据通讯了。

搭建信令服务器

接下来我们来看一下,如何通过 Nodejs下的 socket.io 来构建的一个服务器:

这是客户端代码,也就是在浏览器里执行的代码。index.html:

<!DOCTYPE html>
<html>
  <head>
    <title>WebRTC client</title>
  </head>
  <body>
    <script src='/socket.io/socket.io.js'></script>
    <script src='js/client.js'></script>
  </body>
</html>

该代码十分简单,就是在body里引入了两段 JS 代码。其中,socket.io.js 是用来与服务端建立 socket 连接的。client.js 的作用是做一些业务逻辑,并最终通过 socket 与服务端通讯。

首先,在server.js目录下创建 js 子目录,然后在 js目录下生成 client.js。

下面是client.js的代码:

var isInitiator;

room = prompt('Enter room name:'); //弹出一个输入窗口

const socket = io.connect(); //与服务端建立socket连接

if (room !== '') { //如果房间不空,则发送 "create or join" 消息
  console.log('Joining room ' + room);
  socket.emit('create or join', room);
}

socket.on('full', (room) => { //如果从服务端收到 "full" 消息
  console.log('Room ' + room + ' is full');
});

socket.on('empty', (room) => { //如果从服务端收到 "empty" 消息
  isInitiator = true;
  console.log('Room ' + room + ' is empty');
});

socket.on('join', (room) => { //如果从服务端收到 “join" 消息
  console.log('Making request to join room ' + room);
  console.log('You are the initiator!');
});

socket.on('log', (array) => {
  console.log.apply(console, array);
});

在该代码中:

  • 首先弹出一个输入框,要求用户写入要加入的房间。
  • 然后,通过 io.connect() 建立与服务端的连接,
  • 根据socket返回的消息做不同的处理:
    • 当收到房间满"full"时的情况;
    • 当收到房间空“empty"时的情况;
    • 当收到加入“join"时的情况;

以上是客户端(也就是在浏览器)中执行的代码。下面我们来看一下服务端的处理逻辑:

服务器端代码,server.js:

const static = require('node-static');
const http = require('http');
const file = new(static.Server)();
const app = http.createServer(function (req, res) {
  file.serve(req, res);
}).listen(2013);

const io = require('socket.io').listen(app); //侦听 2013

io.sockets.on('connection', (socket) => {

  // convenience function to log server messages to the client
  function log(){ 
    const array = ['>>> Message from server: ']; 
    for (var i = 0; i < arguments.length; i++) {
      array.push(arguments[i]);
    } 
      socket.emit('log', array);
  }

  socket.on('message', (message) => { //收到message时,进行广播
    log('Got message:', message);
    // for a real app, would be room only (not broadcast)
    socket.broadcast.emit('message', message); //在真实的应用中,应该只在房间内广播
  });

  socket.on('create or join', (room) => { //收到 “create or join” 消息

	var clientsInRoom = io.sockets.adapter.rooms[room];
    var numClients = clientsInRoom ? Object.keys(clientsInRoom.sockets).length : 0; //房间里的人数

    log('Room ' + room + ' has ' + numClients + ' client(s)');
    log('Request to create or join room ' + room);

    if (numClients === 0){ //如果房间里没人
      socket.join(room);
      socket.emit('created', room); //发送 "created" 消息
    } else if (numClients === 1) { //如果房间里有一个人
	  io.sockets.in(room).emit('join', room);
      socket.join(room);
      socket.emit('joined', room); //发送 “joined”消息
    } else { // max two clients
      socket.emit('full', room); //发送 "full" 消息
    }
    socket.emit('emit(): client ' + socket.id +
      ' joined room ' + room);
    socket.broadcast.emit('broadcast(): client ' + socket.id +
      ' joined room ' + room);

  });

});

在服务端引入了 node-static 库,使服务器具有发布静态文件的功能。服务器具有此功能后,当客户端(浏览器)向服务端发起请求时,服务器通过该模块获得客户端(浏览器)运行的代码,也就是上我面我们讲到的 index.html 和 client.js 并下发给客户端(浏览器)。

服务端侦听 2013 这个端口,对不同的消息做相应的处理:

  • 服务器收到 message 消息时,它会直接进行广播,所有连接到该服务器的客户端都会收收广播的消息。
  • 服务端收到 “create or join”消息时,它会对房间里有人数进行统计,如果房间里没有人,则发送"created" 消息;如果房间里有一个人,发送"join"消息和“joined"消息;如果超过两个人,发送"full"消息。

要运行该程序,需要使用 NPM 安装 socket.ionode-static,安装方法如下:

进入到 server.js 所在的目录,然后执行下面的命令。

npm install socket.io
npm install node-static

启动服务器并测试

通过上面的步骤我们就使用 socket.io 构建好一个服务器,现在可以通过下面的命令将服务启动起来了:

node server.js

如果你是在本机上搭建的服务,则可以在浏览器中输入 localhost:2013 ,然后新建一个tab 在里边再次输入localhost:2013 。此时,打开控制台看看发生了什么?

在Chrome下你可以使用快捷键 Command-Option-J或Ctrl-Shift-J的DevTools访问控制台。

小结

以上我向大家介绍了 Nodejs 的工作原理、Nodejs的安装与布署,以及如何使用 要sokcet.io 构建 WebRTC 信令消息服务器。socket.io 由于有房间的概念所以与WebRTC非常匹配,用它开发WebRTC信令服务器非常方便。

另外,在本文中的例子只是一个简单例子并没有太多的实际价值。在后面的文章中我会以这个例子为基础,在其上面不断增加一些功能,最终你会看到一个完整的Demo程序。


WebRTC入门教程(三) | Android 端如何使用 WebRTC
RTC 开发者社区 | 长期征文活动
#2

这个准备基于Licode搭建吗


#4

不是用 licode,就是用nodejs来开发服务器程序。利用它做信令服务器,最终实现webrtc 音视频互通。


#5

nodejs来做信令服务器, 是前端开发人员很好的选择


#6

写的挺不错的


#7

谢谢〜


#8

写的很好


#9

很想看到你的下一篇教程


#10

可以的,从一个完全新手的角度来写入门。:grin:


#11

例子跑起来了 , 总算不是完全的一脸懵逼了哈哈


#12

:grinning: