Mediasoup在node.js下多线程实现

mediasoup基于socket.io的交互消息来完成join-room的请求过程。Join的过程，实际就是获取stream的过程，也就是视频加载时间(video-load-speed)。在RTMP系统，视频加载时间是秒开。Mediasoup给出的第一个frame是I-frame，但由于交互的消息较多(8条)，node.js是单线程处理框架，并发处理能力明显不足。即使50个并发，也有超过20%的用户视频加载时间>1000ms。

Join-room的过程，由8条消息组成：

#1: roomEventHandler:createRoom,roomId=demo-ch-12

#2: roomEventHandler:join,roomId=demo-ch-12

- addPeer:tXYB1vc5tzNaPQ3TAAFX,demo-ch-12-10.146.11.63 peers=46

- {"event":"User joined","roomId":"demo-ch-12","name":"user_270","ip":"10.146.1.169","peers":1,"routerId":"6e981d85-386b-4fab-b693-9c3fd733d228"}

#3: roomEventHandler:getRouterRtpCapabilities,roomId=demo-ch-12

#4: roomEventHandler:createWebRtcTransport,roomId=demo-ch-12

#5: roomEventHandler:getProducers,roomId=demo-ch-12

#6: roomEventHandler:consume,roomId=demo-ch-12

#7: roomEventHandler:consume,roomId=demo-ch-12

#8: roomEventHandler:connectTransport,roomId=demo-ch-12

Exit-room过程，仅一条消息：

#1: roomEventHandler:exitRoom,roomId=demo-ch-12

- removePeer:tXYB1vc5tzNaPQ3TAAFX,demo-ch-12-10.146.11.63 peers=45

- {"event":"exitRoom","reason":{}}

Mediasoup-client在获取到webrtc streaming data后，交给chrome等浏览器提供的api进行render渲染。这个还需要几十ms时间才能真正观看到视频。

在对node.js框架下的webrtc-server进行多进程MP/多线程MT改造前，先要对消息处理模块socket.io和webrtc流媒体处理模块mediasoup-worker进行介绍。

app = express()

httpsServer = httpolyglot.createServer(credentials, app)

httpsServer.listen(config.listenPort)

iowsSvr = sockio(httpsServer, {cors:true, cookie:{name:"iows",sameSite:"strict",maxAge:86400} })

httpServer是一个单进程，基于它的socket.io-event处理程序是多线程。

for (let i = 0; i < numWorkers; i++) {
      let worker = await mediasoup.createWorker({
        logLevel: config.mediasoup.worker.logLevel,
        logTags: config.mediasoup.worker.logTags,
        rtcMinPort: minPort,
        rtcMaxPort: maxPort
      })        //一个mediasoup-worker fork出一个子进程。
    }

首先尝试多线程MT方案，用node.js的worker_threads模块。

const { Worker, isMainThread, parentPort, workerData } = require('worker_threads')
 
function iowsSvrListener (ioSvr) {
 
  ioSvr.on('connection', (socket) => {
 
    if (isMainThread){
 
      const wsWorker = new Worker(__filename, { workerData: socket })
 
 
 
      wsWorker.on('exit', () => {
 
        console.warn("wsWorker exit.")
 
        wsWorker.terminate()
 
      })
 
 
 
      wsWorker.on('message', (msg) => {
 
        console.debug("wsWorker recv:", msg)
 
        let socket = msg.socket
 
        socket.onAny(async (eventName, args, cbFunc) => {
 
          await roomEventHandler(eventName, args, socket, cbFunc)
 
        })
 
        socket.on('disconnect', async (args) => {
 
          await roomEventHandler('disconnect', args, socket)
 
        })
 
      })
 
    }
 
    else {
 
      parentPort.postMessage(workerData)
 
      setInterval(() => {
 
      }, 60e3)
 
    }
 
  })
 
}

上面这段代码，运行报错：

  - exitHandler:[object Promise],error=function noop() { } could not be cloned.

  >> socket is a complicated object which can not be passed to worker.

实际上，socket.io就是多线程框架，因此，我认为在多线程里面再去实现一个multi-threads是没有意义的。

下面再尝试一下多进程，用const cluster = require('cluster')

由于mediasoup-worker也是多进程，因此就成为socket.io server + mediasoup-worker的架构，这种框架，就大大增加SFU这种webrtc-server处理的复杂性。比如一个broadcaster在processor#1上进行直播，有一个room#1，一个观众从processor#2上来，他根本就无法join到room#1。这种情况就得要求processor#1上的mediasoup-worker pipe到processor#2上来才行。当然还有一个办法是processor#1上的socket.io forward msg to processor#2上的socket.io进行处理（内部转发），消息处理流程显得复杂了，多进程带来的效率提升恐怕也会被吃掉。

最终的结论就是，只能维持当前单进程socket.io server + 多进程mediasoup-worker的框架不变。如果想要进一步提升单台SFU-server的join速度，只能采用Go语言的协程（goroutine）机制了，但这能带来多大的性能提升呢？毕竟node.js的socket.io server性能也不差！而且，整体来说，mediasoup worker能够处理多大的视频流量，这受限于VPS服务器的bandwidth。

1 Gbps的网络，单进程mediasoup-worker就可以轻松处理(cpu load < 60%)，可支持到200 peers(video + audio)。那么一个5Gbps的网络，满负荷运行需要5颗cpu，加上socket.io需要一颗cpu，那么6 core cpu的VPS就行了。