webrtc 会话建立过程

本文所指的 webrtc 代码位于 chromium(64) 的第三方仓库中，webrtc 更新比较频繁，所以不同的版本代码可能改动较大。

1. 会话建立标准流程（需要 NAT 穿透）

在通过 webrtc 实现点对点的连接时，需要遵循如下流程，图片来自

1. Client A 创建一个 PeerConnection 对象，然后打开本地音视频设备，将音视频数据封装成 MediaStream 添加到 PeerConnection 中；
2. Client A 调用 PeerConnection 的CreateOffer 方法创建一个 offer 的 SDP 对象，SDP 对象中保存当前音视频的相关参数；
3. Client A 调用 SetLocalDescription 方法将 SDP 保存起来；
4. Client A 通过信令机制将自己的 SDP 发送给 Client B;
5. Client B 接收到 Client A 发送过来的 offer SDP对象，通过自己的 PeerConnection 的 SetRemoteDescription 方法将其保存起来;
6. Client B 调用 PeerConnection 的 CreateAnswer 方法创建一个应答的 SDP 对象；
7. Client B 调用 SetLocalDescription 方法保存 answer SDP 对象；
8. Client B 通过信令机制将自己的 SDP 发送给 Client A;
9. Client A 调用 PeerConnection 对象的 SetRemoteDescription 方法保存 Client B 发来的 SDP；
10. 在 SDP 信息的 offer/answer 流程中，Client A 和Client B 已经根据 SDP 信息创建好相应的音频Channel和视频Channel 并开启 Candidate 数据的收集，Candidate 数据可以简单地理解成 Client 端的 IP 地址信息（本地 IP 地址、公网IP地址、Relay 服务端分配的地址）；
11. Client A 收集到自己的 Candidate 信息后，PeerConnection 会通过 OnIceCandidate 接口给 Client A 发送通知；
12. Client A 将收集到的 Candidate 信息通过信令机制发送给 Client B；
13. Client B 通过 PeerConnection 的 AddIceCandidate 方法将 Client A 的 Candidate 保存起来；
14. Client B 收集自己的 Candidate 信息，PeerConnection 通过 OnIceCandidate 接口给 Client B 发送通知；
15. Client B 将收集到的 Candidate 信息通过信令机制发送给 Client A；
16. Client A 通过 PeerConnection 的 AddIceCandidate 方法将 Client B Candidate 保存起来。
至此，Client A 和 Client B 就建立了点对点的连接。
备注：通信双方都必须有自己独立的 PeerConnection 对象。

2.接收端会话建立相关代码

Client B 设置远端会话描述信息

void PeerConnection::SetRemoteDescription(
    std::unique_ptr<SessionDescriptionInterface> desc,
    rtc::scoped_refptr<SetRemoteDescriptionObserverInterface> observer) {
  ...
  // Find all audio rtp streams and create corresponding remote AudioTracks
  // and MediaStreams.
  if (audio_content) {
    if (audio_content->rejected) {
      RemoveSenders(cricket::MEDIA_TYPE_AUDIO);
    } else {
      bool default_audio_track_needed =
          !remote_peer_supports_msid_ &&
          MediaContentDirectionHasSend(audio_desc->direction());
      UpdateRemoteSendersList(GetActiveStreams(audio_desc),
                              default_audio_track_needed, audio_desc->type(),
                              new_streams);
    }
  }
  ...
}

其中，UpdateRemoteSendersList 函数用于添加远端媒体流的信息。

rtc::scoped_refptr<MediaStreamInterface> stream = 
        remote_streams_->find(stream_label);
    if (!stream) {
      // This is a new MediaStream. Create a new remote MediaStream.
      stream = MediaStreamProxy::Create(rtc::Thread::Current(),
                                        MediaStream::Create(stream_label));
      remote_streams_->AddStream(stream);
      new_streams->AddStream(stream);
    }

如果在 remote_streams_ 变量里没有找到 stream_label 标记的流，那么说明新到来的 会话描述信息尚未记录，需要根据 stream_label 创建一个新的流，并添加到 remote_streams_ 里。

Client B 创建自己的会话描述信息
Client B 作为接受连接的一端，通过 PeerConnection 的 CreateAnswer 方法开始创建自己的会话描述信息，代码位置src\third_party\webrtc\pc\peerconnection.cc ，代码如下：

void PeerConnection::CreateAnswer(CreateSessionDescriptionObserver* observer,
                                  const RTCOfferAnswerOptions& options) {
  ...

  webrtc_session_desc_factory_->CreateAnswer(observer, session_options);
}

函数内部 CreateAnswer 调用 WebRtcSessionDescriptionFactory 类的 CreateAnswer 方法，跟踪下去，最终进入 MediaSessionDescriptionFactory 的 CreateAnswer 方法完成最终的 answer SDP 创建。

Client B 发送自己的 answer SDP
在完成 answer SDP 创建后，会通过信令机制将 answer SDP 发送给 Client A，代码位置：src\third_party\webrtc\pc\webrtcsessiondescriptionfactory.cc，发送的代码如下：

void WebRtcSessionDescriptionFactory::InternalCreateAnswer(
    CreateSessionDescriptionRequest request) {
  ...

  cricket::SessionDescription* desc(session_desc_factory_.CreateAnswer(
      pc_->remote_description() ? pc_->remote_description()->description()
                                : nullptr,
      request.options,
      pc_->local_description() ? pc_->local_description()->description()
                               : nullptr));
  ...

  // 完成 answer SDP 的创建，并通过信令机制发送给 Client A
  PostCreateSessionDescriptionSucceeded(request.observer, answer);
}

进入 PostCreateSessionDescriptionSucceeded 函数，其实现为：

void WebRtcSessionDescriptionFactory::PostCreateSessionDescriptionSucceeded(
    CreateSessionDescriptionObserver* observer,
    SessionDescriptionInterface* description) {
  CreateSessionDescriptionMsg* msg = new CreateSessionDescriptionMsg(observer);
  msg->description.reset(description);
  signaling_thread_->Post(RTC_FROM_HERE, this,
                          MSG_CREATE_SESSIONDESCRIPTION_SUCCESS, msg);
}

Client B 将 Client A 的 candidate 信息保存起来

bool PeerConnection::AddIceCandidate(
    const IceCandidateInterface* ice_candidate) {
   ...
    // Add this candidate to the remote session description.
  if (!mutable_remote_description()->AddCandidate(ice_candidate)) {
    RTC_LOG(LS_ERROR) << "ProcessIceMessage: Candidate cannot be used.";
    return false;
  }
  ...
}

真正执行添加 Candidate 操作的是 JsepSessionDescription 的 AddCandidate 方法：

bool JsepSessionDescription::AddCandidate(
    const IceCandidateInterface* candidate) {
...
  std::unique_ptr<JsepIceCandidate> updated_candidate_wrapper(
      new JsepIceCandidate(candidate->sdp_mid(),
                           static_cast<int>(mediasection_index),
                           updated_candidate));
  if (!candidate_collection_[mediasection_index].HasCandidate(
          updated_candidate_wrapper.get())) {
    candidate_collection_[mediasection_index].add(
        updated_candidate_wrapper.release());
    UpdateConnectionAddress(
        candidate_collection_[mediasection_index],
        description_->contents()[mediasection_index].description);
  }
...
}

在添加 Client A 发送过来的 Candidate 信息后，执行 UpdateConnectionAddress 方法：

// Update the connection address for the MediaContentDescription based on the
// candidates.
static void UpdateConnectionAddress(
    const JsepCandidateCollection& candidate_collection,
    cricket::ContentDescription* content_description) {
...
rtc::SocketAddress connection_addr;
  connection_addr.SetIP(ip);
  connection_addr.SetPort(port);
  static_cast<cricket::MediaContentDescription*>(content_description)
      ->set_connection_address(connection_addr);
...
}

3. stun服务器

3.1 非同一局域网

如果两台机器处于不同的局域网中，要实现点对点的通信，必须借助于 stun 服务器，webrtc 中给出的例子(src\third_party\webrtc\examples\peerconnection\client\defaults.cc)中给出了一个 stun 服务器的网址，在可以连接外网的情况下能够使用。

stun:stun.l.google.com:19302

网上有网友整理了可用的 stun 服务器地址，粘贴如下：

{url:'stun:stun01.sipphone.com'},
{url:'stun:stun.ekiga.net'},
{url:'stun:stun.fwdnet.net'},
{url:'stun:stun.ideasip.com'},
{url:'stun:stun.iptel.org'},
{url:'stun:stun.rixtelecom.se'},
{url:'stun:stun.schlund.de'},
{url:'stun:stun.l.google.com:19302'},
{url:'stun:stun1.l.google.com:19302'},
{url:'stun:stun2.l.google.com:19302'},
{url:'stun:stun3.l.google.com:19302'},
{url:'stun:stun4.l.google.com:19302'},
{url:'stun:stunserver.org'},
{url:'stun:stun.softjoys.com'},
{url:'stun:stun.voiparound.com'},
{url:'stun:stun.voipbuster.com'},
{url:'stun:stun.voipstunt.com'},
{url:'stun:stun.voxgratia.org'},
{url:'stun:stun.xten.com'},
{
    url: 'turn:numb.viagenie.ca',
    credential: 'muazkh',
    username: '[email protected]'
},
{
    url: 'turn:192.158.29.39:3478?transport=udp',
    credential: 'JZEOEt2V3Qb0y27GRntt2u2PAYA=',
    username: '28224511:1379330808'
},
{
    url: 'turn:192.158.29.39:3478?transport=tcp',
    credential: 'JZEOEt2V3Qb0y27GRntt2u2PAYA=',
    username: '28224511:1379330808'
}

3.2 同一局域网

当两台机器处于同一局域网中时，不需要借助 stun 服务器，信令交换后就已经可以传递媒体流了。

参考：
Android IOS WebRTC 音视频开发总结（九）– webrtc入门001
WebRTC手记之初探
P2P通信标准协议(三)之ICE
WebRTC 实现Android点到点互连（含Demo）