WebRTC開發(fā)實(shí)踐：為什么你需要SFU服務(wù)器-創(chuàng)新互聯(lián)

當(dāng)你入門 WebRTC 之后，很快就會(huì)接觸到一個(gè)名詞，叫做：SFU，你可能很容易就在網(wǎng)上尋找到很多 SFU 的開源實(shí)現(xiàn)，并并興致勃勃地開始編譯、部署和測試這些服務(wù)器，但是可曾想過，為啥我們的 WebRTC 應(yīng)用需要 SFU 服務(wù)器 ？

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1 WebRTC P2P 通話的網(wǎng)絡(luò)模型

如圖是 WebRTC P2P 模式下的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，ClientA 和 ClientB 如果能夠順利建立 P2P 的連接，則可直接通過 P2P 互相交換數(shù)據(jù)。如果由于某些網(wǎng)絡(luò)環(huán)境原因，無法成功打通 P2P 連接的話，則可以通過一臺(tái) TURN Server 來中轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)給對方。

這個(gè) TURN Server 是指支持 TURN 協(xié)議 的服務(wù)器，它扮演著一種網(wǎng)絡(luò)中繼的角色，支持把一個(gè) Client 的數(shù)據(jù)包透明轉(zhuǎn)發(fā)到多個(gè)其他的 Client 客戶端。

在這種簡單的 P2P 通話場景下，其實(shí)這種模型基本夠用了，根本不需要架設(shè)什么 SFU 服務(wù)器。

下面我們再近一步，看看多人通話的場景：

如圖所示，多人通話跟單人通話唯一的不同就是每個(gè)客戶端都需要跟其他兩個(gè)端都分別建立 P2P 連接，我在《WebRTC 開發(fā)實(shí)踐：從一對一通話到多人會(huì)議》也介紹過這個(gè)場景。與一對一通話一樣，如果兩個(gè)端能夠順利建立 P2P 的連接，則直接通過 P2P 互相交換數(shù)據(jù)；如果無法打通，則利用 Turn Server 來中轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。

我們把這種完全使用 P2P 方式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)稱之為 Mesh 結(jié)構(gòu)，下面我們談?wù)勊膬?yōu)劣點(diǎn)。

2 WebRTC Mesh 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)劣

優(yōu)點(diǎn)：

• 邏輯簡單，容易實(shí)現(xiàn)

• 服務(wù)端比較 “輕量”，TURN 服務(wù)器比較簡單，一定比例的 P2P 成功率可極大減輕服務(wù)端的壓力

缺點(diǎn)：

• 每新增一個(gè)客戶端，所有的客戶端都需要新增一路數(shù)據(jù)上行，客戶端上行帶寬占用太大。因此，通話人數(shù)越多，效果越差

• 無法在服務(wù)端對視頻進(jìn)行額外處理，如：錄制存儲(chǔ)回放、實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼、智能分析、多路合流、轉(zhuǎn)推直播等等

由此可以看到，mesh 結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)影響還是比較大的，真正商業(yè)化的應(yīng)用，是需要具備良好的通話質(zhì)量、服務(wù)穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性的，因此，亟需一種新的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠很好的規(guī)避 mesh 結(jié)構(gòu)的這些短板。

3 什么是 SFU ？

SFU 的全稱是：Selective Forwarding Unit，是一種通過服務(wù)器來路由和轉(zhuǎn)發(fā) WebRTC 客戶端音視頻數(shù)據(jù)流的方法。

如圖所示，SFU 服務(wù)器最核心的特點(diǎn)是把自己 “偽裝” 成了一個(gè) WebRTC 的 Peer 客戶端，WebRTC 的其他客戶端其實(shí)并不知道自己通過 P2P 連接過去的是一臺(tái)真實(shí)的客戶端還是一臺(tái)服務(wù)器，我們通常把這種連接稱之為 P2S，即：Peer to Server。除了 “偽裝” 成一個(gè) WebRTC 的 Peer 客戶端外，SFU 服務(wù)器還有一個(gè)最重要的能力就是具備 one-to-many 的能力，即可以將一個(gè) Client 端的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到其他多個(gè) Client 端。

這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，無論多少人同時(shí)進(jìn)行視頻通話，每個(gè) WebRTC 的客戶端只需要連接一個(gè) SFU 服務(wù)器，上行一路數(shù)據(jù)即可，極大減少了多人視頻通話場景下 Mesh 模型給客戶端帶來的上行帶寬壓力。

SFU 服務(wù)器跟 TURN 服務(wù)器大的不同是，TURN 服務(wù)器僅僅是為 WebRTC 客戶端提供的一種輔助的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)通道，在 P2P 不通的時(shí)候進(jìn)行透明的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。而 SFU 是 “懂業(yè)務(wù)” 的， 它跟 WebRTC 客戶端是平等的關(guān)系，甚至 “接管了” WebRTC 客戶端的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的申請和控制。

4 什么是 MCU ？

從上述 SFU 的定義可以看到，SFU 這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?，通過由 SFU Server 來實(shí)現(xiàn) one-to-many ，減輕了多人視頻通話場景下每個(gè)客戶端的上行帶寬壓力，但是下行依然是多路流，隨著通話人數(shù)的增大，下行帶寬的壓力依然會(huì)成比例的增大，那能否讓下行也只剩一路流呢？—— 可以，通過在服務(wù)器端合流后再下發(fā)即可解決，如下圖所示：

這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，被稱之為 MCU，它的特點(diǎn)是，由 MCU Server 將各路客戶端上行的視頻流合成為一路，再轉(zhuǎn)發(fā)給其他客戶端。這種模型相比于 SFU 降低了多人視頻通話場景下客戶端的下行帶寬壓力，但是由于合流需要轉(zhuǎn)碼操作，對服務(wù)器端壓力比較大，而且下發(fā)給客戶端的流是固定的合流畫面，靈活性不是特別好。

5 為啥推薦選擇 SFU ？

綜上所述，純 mesh 方案無法適應(yīng)多人視頻通話，也無法實(shí)現(xiàn)服務(wù)端的各種視頻處理需求，最先排除在商業(yè)應(yīng)用之外。

SFU 相比于 MCU，服務(wù)器的壓力更小（純轉(zhuǎn)發(fā)，無轉(zhuǎn)碼合流），靈活性更好（可選擇性開關(guān)任意一路數(shù)據(jù)的上下行等），受到更廣泛的歡迎和應(yīng)用，常見的開源 SFU 服務(wù)器有：Licode，Janus，Jitsi，mediasoup，Medooze 等等，各有特點(diǎn)，大家可以去項(xiàng)目主頁了解更詳細(xì)的情況。

當(dāng)然，也可以組合使用 SFU + MCU 的混合方案，以靈活應(yīng)對不同場景的應(yīng)用需要。

5 小結(jié)

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