设计说明
设计说明
本文档详细描述 live-webrtc-go 的系统架构、模块拆分、数据流向与扩展点，便于二次开发或架构评审。
目录
系统架构
架构总览
┌─────────────────────────────────────┐
│ HTTP Server :8080 │
│ │
┌──────────┐ │ ┌─────────┐ ┌─────────────┐ │
│ 推流端 │ ──WHIP──▶ │ │ 认证 │───▶│ SFU │ │
│(OBS/网页) │ │ │ 中间件 │ │ 管理器 │ │
└──────────┘ │ └─────────┘ └──────┬──────┘ │
│ │ │
┌──────────┐ │ ┌───────────────┤ │
│ 观看端 │ ◀──WHEP── │ │ │ │
│ (浏览器) │ ───────▶ │ ▼ ▼ │
└──────────┘ │ ┌─────────────┐ ┌───────────┐ │
│ │ 房间 │ │ 录制 │ │
│ │ (转发) │ │ 与上传 │ │
│ └──────┬──────┘ └─────┬─────┘ │
└─────────┼──────────────┼────────────┘
│ │
┌─────────▼──────────────▼───────────┐
│ 对象存储 │
│ (S3/MinIO) │
└────────────────────────────────────┘
请求处理链
HTTP 请求
│
▼
┌─────────────┐
│ CORS │ ← ALLOWED_ORIGIN
└──────┬──────┘
│
▼
┌─────────────┐
│ 限流器 │ ← RATE_LIMIT_RPS, RATE_LIMIT_BURST
└──────┬──────┘
│
▼
┌─────────────┐
│ 认证 │ ← AUTH_TOKEN / ROOM_TOKENS / JWT_SECRET
└──────┬──────┘
│
▼
┌─────────────┐
│ 处理器 │ → 业务逻辑
└─────────────┘
核心概念
房间（Room）
房间是 SFU 的核心抽象，每个房间：
- 最多一个发布者（Publisher）
- 可有多个订阅者（Subscriber）
- 拥有独立的轨道转发逻辑
- 可配置独立的认证令牌
轨道转发（Track Fanout）
当发布者推送媒体轨道时，系统创建轨道转发：
- 从发布者 PeerConnection 读取 RTP 包
- 复制并分发给所有订阅者
- 可选写入录制文件
对等连接（PeerConnection）
每个 WebRTC 连接：
- 发布者：接收媒体轨道
- 订阅者：发送媒体轨道
- ICE 协商通过 WHIP/WHEP 协议完成
模块详解
cmd/server
职责：程序入口，服务初始化
// main.go 主要流程
1. config.Load() // 加载配置
2. uploader.Init() // 初始化上传器
3. sfu.NewManager() // 创建房间管理器
4. api.NewHTTPHandlers() // 创建 HTTP 处理器
5. RegisterRoutes() // 注册路由
6. otel.InitTracer() // 初始化追踪
7. http.Server.Listen() // 启动服务
8. 优雅退出 // 优雅关闭
internal/config
职责：环境变量解析与默认值
┌─────────────────────────────────────┐
│ Config │
├─────────────────────────────────────┤
│ HTTPAddr string │
│ AllowedOrigin string │
│ AuthToken string │
│ RoomTokens map[string]string │
│ JWTSecret string │
│ RecordEnabled bool │
│ RecordDir string │
│ S3Endpoint string │
│ RateLimitRPS float64 │
│ STUN/TURN []string │
│ ... │
└─────────────────────────────────────┘
internal/api
职责：HTTP 请求处理
| 文件 | 功能 |
|---|---|
handlers.go |
WHIP/WHEP/房间/录制/管理端点处理 |
middleware.go |
CORS、限流、Token/JWT 认证 |
routes.go |
URL 路由、参数提取、房间名校验 |
认证优先级：
1. 房间级 Token (ROOM_TOKENS)
↓ (未找到或失败)
2. 全局 Token (AUTH_TOKEN)
↓ (未找到或失败)
3. JWT (JWT_SECRET)
↓ (未找到或失败)
4. 允许访问 (未配置认证)
internal/sfu
职责：WebRTC SFU 核心逻辑
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ Manager │
│ - 管理所有 Room 实例 │
│ - 创建/删除 Room │
│ - 统计房间数量 │
└──────────────────────┬──────────────────────────────┘
│ 1:N
▼
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ Room │
│ - Publisher PeerConnection │
│ - Subscriber PeerConnections │
│ - TrackFeeds (TrackFanout map) │
└──────────────────────┬──────────────────────────────┘
│ 1:N
▼
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ TrackFanout │
│ - Remote Track (from publisher) │
│ - Local Tracks (to subscribers) │
│ - readLoop: RTP distribution │
│ - Optional: Recorder (IVF/OGG writer) │
└─────────────────────────────────────────────────────┘
关键方法：
| 方法 | 作用 |
|---|---|
Manager.Publish() |
创建房间，建立发布者连接 |
Manager.Subscribe() |
创建订阅者连接，绑定现有轨道 |
Room.attachTrackFeed() |
新轨道分发到所有订阅者 |
TrackFanout.readLoop() |
RTP 包读取与分发循环 |
internal/metrics
职责：Prometheus 指标暴露
| 指标 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
live_rooms |
Gauge | 活跃房间数 |
live_subscribers |
GaugeVec | 每房间订阅者数 |
rtp_bytes_total |
CounterVec | RTP 字节数 |
rtp_packets_total |
CounterVec | RTP 包数 |
internal/uploader
职责：S3/MinIO 文件上传
上传流程:
1. 检查 Enabled() → client != nil
2. 打开本地文件
3. 构建对象键 (prefix + filename)
4. client.PutObject()
5. (可选) 删除本地文件
数据流
推流流程 (WHIP)
1. 发布者 → POST /api/whip/publish/{room}
│
2. HTTPHandlers.ServeWHIPPublish()
│ ├─ CORS 检查
│ ├─ 限流检查
│ └─ 认证检查
│
3. Manager.Publish(roomName, sdpOffer)
│ ├─ getOrCreateRoom()
│ └─ Room.Publish(sdpOffer)
│
4. Room.Publish()
│ ├─ 创建 MediaEngine + Interceptors
│ ├─ NewPeerConnection(ICEConfig)
│ ├─ SetRemoteDescription(offer)
│ ├─ CreateAnswer()
│ ├─ SetLocalDescription(answer)
│ └─ OnTrack: attachTrackFeed()
│
5. 返回 SDP Answer
│
6. TrackFanout.readLoop() 持续运行
│ ├─ 从 Remote Track 读取 RTP
│ ├─ 写入录制器（如启用）
│ └─ 分发到所有 Local Tracks
播放流程 (WHEP)
1. 观看者 → POST /api/whep/play/{room}
│
2. HTTPHandlers.ServeWHEPPlay()
│ ├─ CORS/限流/认证检查
│ └─ Manager.Subscribe()
│
3. Manager.Subscribe(roomName, sdpOffer)
│ └─ Room.Subscribe(sdpOffer)
│
4. Room.Subscribe()
│ ├─ 检查订阅者上限
│ ├─ NewPeerConnection()
│ ├─ 遍历现有 TrackFeeds
│ │ └─ TrackFanout.attachToSubscriber()
│ ├─ SetRemoteDescription/CreateAnswer
│ └─ OnICEStateChange: removeSubscriber()
│
5. 返回 SDP Answer
断开连接
ICE 状态变更 (Failed/Disconnected/Closed)
│
▼
┌─────────────────────────────────────┐
│ 发布者断开 │
├─────────────────────────────────────┤
│ 1. closePublisher() │
│ 2. 关闭所有 TrackFanout │
│ 3. 上传录制文件 │
│ 4. 清空订阅者列表 │
│ 5. pruneIfEmpty() │
└─────────────────────────────────────┘
┌─────────────────────────────────────┐
│ 订阅者断开 │
├─────────────────────────────────────┤
│ 1. removeSubscriber() │
│ 2. 从 TrackFanouts 移除绑定 │
│ 3. 关闭 PeerConnection │
│ 4. pruneIfEmpty() │
└─────────────────────────────────────┘
认证体系
Token 认证
优先级 1: 房间 Token (ROOM_TOKENS)
┌─────────────────────────────────────┐
│ ROOM_TOKENS="room1:abc;room2:def" │
│ │
│ 访问 room1 → 检查 token == "abc" │
│ 访问 room2 → 检查 token == "def" │
│ 访问 room3 → 回退到全局 Token │
└─────────────────────────────────────┘
优先级 2: 全局 Token (AUTH_TOKEN)
┌─────────────────────────────────────┐
│ AUTH_TOKEN="secret123" │
│ │
│ 所有房间使用相同 Token │
└─────────────────────────────────────┘
JWT 认证
// JWT Claims 结构
type roomClaims struct {
Room string `json:"room,omitempty"` // 限制房间
Role string `json:"role,omitempty"` // "admin" 角色
Admin any `json:"admin,omitempty"` // true/1 管理员
jwt.RegisteredClaims
}
// 使用场景
1. 房间访问: claims.Room == room or claims.Room == ""
2. 管理接口: claims.Role == "admin" or claims.Admin == true
录制与上传
录制格式
| 编解码器 | 文件格式 | 写入器 |
|---|---|---|
| Opus | .ogg | oggwriter (48kHz, 双声道) |
| VP8 | .ivf | ivfwriter |
| VP9 | .ivf | ivfwriter |
文件命名
{room}_{trackID}_{unixTimestamp}.{ext}
示例: demo_video0_1710123456.ivf
上传流程
Room.closePublisher()
│
▼
TrackFanout.close() → 返回录制文件路径
│
▼
uploader.Enabled()?
│ Yes
▼
go uploadRecording(path)
│
▼
Upload(ctx, path)
├─ PutObject(S3Bucket, objectKey, file)
└─ (可选) os.Remove(localFile)
可观测性
Prometheus 指标
# 活跃房间数
live_rooms
# 每房间订阅者数
live_subscribers{room="demo"}
# RTP 字节数（累计）
live_rtp_bytes_total{room="demo"}
# RTP 包数（累计）
live_rtp_packets_total{room="demo"}
OpenTelemetry 追踪
环境变量:
OTEL_EXPORTER_OTLP_ENDPOINT=localhost:4317
OTEL_EXPORTER_OTLP_PROTOCOL=grpc
OTEL_SERVICE_NAME=live-webrtc-go
追踪的 span:
- HTTP Handler: {method} {path}
健康检查
GET /healthz → "ok" (200 OK)
扩展点
1. 多实例部署
当前房间状态在内存中，多实例需要：
- 外部存储（Redis/数据库）存储房间映射
- 会话亲和（Sticky Session）
- 或客户端重定向
2. 媒体处理
可在 TrackFanout.readLoop() 前插入：
- 转码（FFmpeg 集成）
- 多码率
- 截图/水印
3. 认证扩展
在 middleware.go 中扩展：
- OAuth2 集成
- Webhook 回调验证
- IP 白名单
4. 存储扩展
实现 rtpWriter 接口：
type rtpWriter interface {
WriteRTP(*rtp.Packet) error
Close() error
}
可支持：
- 实时转封装（MP4）
- 流式上传（不落地）
- CDN 推送
性能考量
内存使用
- 每个 TrackFanout: 约 1-2 MB（RTP 缓冲）
- 每个订阅者: 约 1500 bytes (MTU buffer)
- 录制缓冲: 取决于写入频率
CPU 使用
- RTP 包处理: 主循环在
readLoop() - 编解码协商: 仅连接建立时
- 指标更新: 每个 RTP 包
优化建议
- 零拷贝 RTP 转发（需修改 TrackFanout）
- 批量指标更新
- 连接池（多房间场景）
- SIMD 优化（大量订阅者）