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前言

我們在學(xué)習(xí) WebRTC 時(shí)，首先要把實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建好，這樣我們就可以在上面做各種實(shí)驗(yàn)了。

對于 WebRTC 來說，它有一整套規(guī)范，如怎樣使用它的接口、使用SDP進(jìn)行媒體協(xié)商、通過ICE收集地址并進(jìn)行連通性檢測等等。除此之外，WebRTC還需要房間服務(wù)器將多端聚集到一起管理，以及信令服務(wù)器進(jìn)行信令數(shù)據(jù)交換（如媒體描述信息SDP的交換，連接地址的交抽換等），但在WebRTC的規(guī)范中沒有對這部分內(nèi)容進(jìn)行規(guī)定，所以需要由用戶自己處理。

你可以根據(jù)自己的喜好選擇服務(wù)器（如 Apache，Nginx 或 Nodejs），我今天將介紹如何使用 Nodejs 來搭建信令服務(wù)器。

為什么選擇 Nodejs

Apache、Nginx和Nodejs都是非常成熟的Web服務(wù)器，Nginx 可以說是的性能是最好的Web服務(wù)器了。但從未來的發(fā)展來說，Nodejs可能會更有優(yōu)勢。

現(xiàn)在以Chrome為代表的瀏覽器的功能越來越強(qiáng)大，以前認(rèn)為通過瀏覽器不可能完成的事兒，現(xiàn)在它都可以輕松實(shí)現(xiàn)。H5? WebSocket的出現(xiàn)以及現(xiàn)在WebRTC的加入，讓大家越來越覺得以后的瀏覽器可以說是“無所不能”。因此，推動 JavaScript 語言的發(fā)展越來越迅速。這可以從現(xiàn)在 JavaScript 技術(shù)的火爆，以及各種層出不窮JS FrameWork的出現(xiàn)得以印證。

而 Nodejs 的最大的優(yōu)點(diǎn)即是可以使用 JS 語言開發(fā)服務(wù)器程序。這樣使得大量的前端同學(xué)可以無縫地轉(zhuǎn)到服務(wù)器開發(fā)，甚至有可能前后端使用同一套代碼實(shí)現(xiàn)。對于這一點(diǎn)我想無論是對個(gè)人還是對于企業(yè)都是巨大的誘惑。

一方面 JS 語言的簡單性可以方便的開發(fā)出各種各樣功能的服務(wù)端程序。

更可貴的是 Nodejs 的生態(tài)鏈非常的完整，有各種各樣的功能庫。你可以根據(jù)自己的需要通過安裝工具 NPM 快速的安裝，這也使它也得到了廣大開發(fā)者的喜歡。

Nodejs 現(xiàn)在是非常流行的 Web 服務(wù)器，它在服務(wù)器端使用 V8(JavaScript)引擎，通過它解析 JS 腳本來控制服務(wù)器的行為。這對于廣大的 JS 同學(xué)來說真是太幸福了，在10年前還很難想像可以通過 JS 腳本語言來寫服務(wù)器程序。

當(dāng)然，如果你想對Nodejs作能力拓展的話，還是要寫C/C++庫，然后加載到 Nodejs 中去。

Nodejs的基本原理

Nodejs的工作原理如上圖所示， 其核心是 V8 引擎。通過該引擎，可以讓 js 調(diào)用 C/C++方法 或 對象。相反，通過它也可能讓 C/C++ 訪問 javascript 方法和變量。

Nodejs 首先將 JavaScript 寫好的應(yīng)用程序交給 V8 引擎進(jìn)行解析，V8理解應(yīng)用程序的語義后，再調(diào)用 Nodejs 底層的 C/C++ API將服務(wù)啟動起來。 所以 Nodejs 的強(qiáng)大就在于 js 可以直接調(diào)用 C/C++ 的方法，使其能力可以無限擴(kuò)展。

以開發(fā)一個(gè) HTTP 服務(wù)為例，Nodejs 打開偵聽的服務(wù)端口后，底層會調(diào)用 libuv 處理該端口的所有 http 請求。其網(wǎng)絡(luò)事件處理如下圖所示：

當(dāng)有網(wǎng)絡(luò)請求過來時(shí)，首先會被插入到一個(gè)事件處理隊(duì)列中。libuv會監(jiān)控該事件隊(duì)列，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有事件時(shí)，先對請求做判斷，如果是簡單的請求，就直接返回響應(yīng)了；如果是復(fù)雜請求，則從線程池中取一個(gè)線程進(jìn)行異步處理；

線程處理完后，有兩種可能：一種是已經(jīng)處理完成，則向用戶發(fā)送響應(yīng)；另一種情況是還需要進(jìn)一步處理，則再生成一個(gè)事件插入到事件隊(duì)列中等待處理；事件處理就這樣循環(huán)往復(fù)下去，永不停歇。

兩個(gè) V8 引擎

如上圖所示，在我們使用 Nodejs之后實(shí)際存在了兩個(gè) V8 引擎。一個(gè)V8用于解析服務(wù)端的 JS 應(yīng)用程序，它將服務(wù)啟動起來。另一個(gè) V8 是瀏覽器中的 V8 引擎，用于控制瀏覽器的行為。

對于使用 Nodejs 的新手來說，很容易出現(xiàn)思維混亂，因?yàn)樵诜?wù)端至少要放兩個(gè) JS 腳本。其中一個(gè)是服務(wù)端程序，控制 Nodejs 的行為，它由 Nodejs 的V8引擎解析處理；另一個(gè)是客戶端程序，它是要由瀏覽器請求后，下發(fā)到瀏覽器，由瀏覽器中的 V8 引擎進(jìn)行解析處理。如果分不清這個(gè)，那麻煩就大了。

安裝 Nodejs

下面我們就來看看具體如何安裝 Nodejs。

安裝 Nodejs 非常的簡單:

在Ubuntu系統(tǒng)下執(zhí)行：

apt install nodejs

或在Mac 系統(tǒng)下執(zhí)行：

brew install nodejs

通過上面的步驟我們就將 Nodejs 安裝好了。我這里安裝的 Nodejs版本為：v8.10.0。

安裝NPM

除了安裝 Nodejs 之外，我們還要安裝NPM(Node Package Manager），也就是 Nodejs 的包管理器。它就像Ubuntu下的 apt 或Mac 系統(tǒng)下的brew 命令類似，是專門用來管理各種依賴庫的。

在它們沒有出現(xiàn)之前，我們要安裝個(gè)包特別麻煩。以Linux為例，假設(shè)要安裝一個(gè)工具，其基本步驟是:

先將這個(gè)工具的源碼下載下來。

執(zhí)行./configure 生成Makefile 文件。

執(zhí)行 make 命令對其進(jìn)行編譯。

最后，執(zhí)行 make install 將其安裝到指定目錄下。

如果編譯過程中發(fā)現(xiàn)有依賴的庫，則要對依賴庫執(zhí)行前面的4步，也就是先將依賴庫安裝好，然后再來安裝該工具。

大家可以看到，以前在Linux下安裝個(gè)程序或工具是多么的麻煩。

Linux 有了apt 之后，一切都變得簡單了。我們只要執(zhí)行 apt install xxx 一條命令就好了，它會幫你完成上面的一堆操作。

對于 Nodejs的安裝包也是如此，NPM 就是相當(dāng)于 Linux 下的 apt，它的出現(xiàn)大大提高了人們的工作效率。

NPM 的安裝像安裝 Nodejs 一樣簡單:

在Ubuntu下執(zhí)行:

apt install npm

或在Mac下執(zhí)行：

brew install npm

socket.io

此次，我們使用 Nodejs 下的 socket.io 庫來實(shí)現(xiàn) WebRTC 信令服務(wù)器。socket.io特別適合用來開發(fā)WebRTC的信令服務(wù)器，通過它來構(gòu)建信令服務(wù)器特別的簡單，這主要是因?yàn)樗鼉?nèi)置了**房間** 的概念。

上圖是 socket.io 與 Nodejs配合使用的邏輯關(guān)系圖， 其邏輯非常簡單。socket.io 分為服務(wù)端和客戶端兩部分。服務(wù)端由 Nodejs加載后偵聽某個(gè)服務(wù)端口，客戶端要想與服務(wù)端相連，首先要加載 socket.io 的客戶端庫，然后調(diào)用 `io.connect();`就與服務(wù)端連上了。

需要特別強(qiáng)調(diào)的是 socket.io 消息的發(fā)送與接收。socket.io 有很多種發(fā)送消息的方式，其中最常見的有下面幾種，是我們必須要撐握的：

給本次連接發(fā)消息

socket.emit()

給某個(gè)房間內(nèi)所有人發(fā)消息

io.in(room).emit()

除本連接外，給某個(gè)房間內(nèi)所有人發(fā)消息

socket.to(room).emit()

除本連接外，給所以人發(fā)消息

socket.broadcast.emit()

消息又該如何接收呢？

發(fā)送 command 命令

S: socket.emit('cmd’);C: socket.on('cmd',function(){...});

送了一個(gè) command 命令，帶 data 數(shù)據(jù)

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

發(fā)送了command命令，還有兩個(gè)數(shù)據(jù)

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

有了以上這些知識，我們就可以實(shí)現(xiàn)信令數(shù)據(jù)通訊了。

搭建信令服務(wù)器

接下來我們來看一下，如何通過 Nodejs下的 socket.io 來構(gòu)建的一個(gè)服務(wù)器：

這是客戶端代碼，也就是在瀏覽器里執(zhí)行的代碼。index.html：

<!DOCTYPE html><html> <head> <title>WebRTC client</title> </head> <body> <script src='/socket.io/socket.io.js?x96866'></script> <script src='js/client.js'></script> </body></html>

該代碼十分簡單，就是在body里引入了兩段 JS 代碼。其中，socket.io.js 是用來與服務(wù)端建立 socket 連接的。client.js 的作用是做一些業(yè)務(wù)邏輯，并最終通過 socket 與服務(wù)端通訊。

首先，在 server.js 目錄下創(chuàng)建 js 的目錄，然后在 js目錄下生成 client.js。

下面是client.js的代碼：

var isInitiator;room = prompt('Enter room name:'); //彈出一個(gè)輸入窗口const socket = io.connect(); //與服務(wù)端建立socket連接if (room !== '') { //如果房間不空，則發(fā)送 "create or join" 消息 console.log('Joining room ' + room); socket.emit('create or join', room);}socket.on('full', (room) => { //如果從服務(wù)端收到 "full" 消息 console.log('Room ' + room + ' is full');});socket.on('empty', (room) => { //如果從服務(wù)端收到 "empty" 消息 isInitiator = true; console.log('Room ' + room + ' is empty');});socket.on('join', (room) => { //如果從服務(wù)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);});

在該代碼中：

首先彈出一個(gè)輸入框，要求用戶寫入要加入的房間。然后，通過 io.connect() 建立與服務(wù)端的連接，根據(jù)socket返回的消息做不同的處理：

當(dāng)收到房間滿”full”時(shí)的情況;

當(dāng)收到房間空“empty”時(shí)的情況；

當(dāng)收到加入“join”時(shí)的情況；

以上是客戶端（也就是在瀏覽器）中執(zhí)行的代碼。下面我們來看一下服務(wù)端的處理邏輯：

服務(wù)器端代碼，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); //偵聽 2013io.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時(shí)，進(jìn)行廣播 log('Got message:', message); // for a real app, would be room only (not broadcast) socket.broadcast.emit('message', message); //在真實(shí)的應(yīng)用中，應(yīng)該只在房間內(nèi)廣播 }); 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; //房間里的人數(shù) log('Room ' + room + ' has ' + numClients + ' client(s)'); log('Request to create or join room ' + room); if (numClients === 0){ //如果房間里沒人 socket.join(room); socket.emit('created', room); //發(fā)送 "created" 消息 } else if (numClients === 1) { //如果房間里有一個(gè)人 io.sockets.in(room).emit('join', room); socket.join(room); socket.emit('joined', room); //發(fā)送 “joined”消息 } else { // max two clients socket.emit('full', room); //發(fā)送 "full" 消息 } socket.emit('emit(): client ' + socket.id + ' joined room ' + room); socket.broadcast.emit('broadcast(): client ' + socket.id + ' joined room ' + room); });});

在服務(wù)端引入了 node-static 庫，使服務(wù)器具有發(fā)布靜態(tài)文件的功能。服務(wù)器具有此功能后，當(dāng)客戶端（瀏覽器）向服務(wù)端發(fā)起請求時(shí)，服務(wù)器通過該模塊獲得客戶端（瀏覽器）運(yùn)行的代碼，也就是上我面我們講到的 index.html 和 client.js 并下發(fā)給客戶端（瀏覽器）。

服務(wù)端偵聽 2013 這個(gè)端口，對不同的消息做相應(yīng)的處理：

– 服務(wù)器收到 message 消息時(shí)，它會直接進(jìn)行廣播，所有連接到該服務(wù)器的客戶端都會收收廣播的消息。

– 服務(wù)端收到 “create or join”消息時(shí)，它會對房間里有人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如果房間里沒有人，則發(fā)送”created” 消息；如果房間里有一個(gè)人，發(fā)送”join”消息和“joined”消息；如果超過兩個(gè)人，發(fā)送”full”消息。

要運(yùn)行該程序，需要使用 NPM 安裝 socket.io 和 node-static，安裝方法如下：

進(jìn)入到 server.js 所在的目錄，然后執(zhí)行下面的命令。

npm install socket.ionpm install node-static

啟動服務(wù)器并測試

通過上面的步驟我們就使用 socket.io 構(gòu)建好一個(gè)服務(wù)器，現(xiàn)在可以通過下面的命令將服務(wù)啟動起來了：

node server.js

如果你是在本機(jī)上搭建的服務(wù)，則可以在瀏覽器中輸入 localhost:2013 ，然后新建一個(gè)tab 在里邊再次輸入localhost:2013 。此時(shí)，打開控制臺看看發(fā)生了什么?

在Chrome下你可以使用快捷鍵 Command-Option-J或Ctrl-Shift-J的DevTools訪問控制臺。

小結(jié)

以上我向大家介紹了 Nodejs 的工作原理、Nodejs的安裝與部署，以及如何使用 要sokcet.io 構(gòu)建 WebRTC 信令消息服務(wù)器。socket.io 由于有房間的概念所以與WebRTC非常匹配，用它開發(fā)WebRTC信令服務(wù)器非常方便。

另外，在本文中的例子只是一個(gè)簡單例子并沒有太多的實(shí)際價(jià)值。在后面的文章中我會以這個(gè)例子為基礎(chǔ)，在其上面不斷增加一些功能，最終你會看到一個(gè)完整的Demo程序。