WebRTC getStats詳解 － 從標準、調用到實現

前言

getStats是WebRTC一個很是重要的API，用來向開發者和用戶導出WebRTC運行時狀態信息，包括網絡數據接收和發送狀態、P2P客戶端媒體數據採集和渲染狀態等[1]。這些信息對於監控WebRTC運行狀態、排除程序錯誤等很是重要。

本文首先描述W3C定義的getStats標準，而後展現如何在JS層調用getStats，最後深刻分析WebRTC源代碼中getStats的實現。全文從標準到實現，全方位透徹展現getStats的細節。

一 getStats標準

getStats的標準由W3C定義，其接口很簡單，可是卻返回豐富的WebRTC運行時信息。其返回信息的主要內容以下[2]：

1.發送端採集統計：對應於媒體數據的產生，包括幀率，幀大小，媒體數據源的時鐘頻率，編解碼器名稱，等等。

2.發送端RTP統計：對應於媒體數據的發送，包括髮送數據包數，發送字節數，往返時間RTT，等等。

3.接收端RTP統計：對應於媒體數據的接收，包括接收數據包數，接收字節數，丟棄數據包數，丟失數據包數，網絡抖動jitter，等等。

4.接收端渲染統計：對應於媒體數據的渲染，包括丟棄幀數，丟失幀數，渲染幀數，渲染延遲，等等。

另外還有一些雜項統計，如DataChannel度量，網絡接口度量，證書統計等等。在衆多信息中，有一些反映WebRTC運行狀態的核心度量，包括往返時間RTT，丟包率和接收端延遲等，分別表述以下：

·往返時間RTT：表示數據在網絡上傳輸所用的時間，通常經過RTCP 的SR/RR數據包中的相關域進行計算。該度量直接反映網絡情況的好壞。

·丟包率影響接收端音視頻質量，在嚴重的狀況下可能致使聲音跳變或者視頻馬賽克，從側面反映網絡情況的好壞。

·音視頻數據到達接收端以後，要經歷收包、解碼、渲染等過程，該過程會帶來延遲。接收端延遲是數據從採集到渲染單向延遲的重要組成部分。

經過以上分析可知，getStats的返回信息包含WebRTC數據管線的各個階段的統計信息，從數據採集、編碼到發送，再到數據接收、解碼和渲染。這爲監控WebRTC應用的運行狀態提供第一手數據。

二 使用JS調用getStats

getStats的JS API很簡單， W3C規定getStats的JS API函數PTCPeerConnection.getStats須要三個參數：一個可爲空的MediaStreamTrack對象，一個調用成功時的回調函數和一個調用失敗時的回調函數。成功回調函數的參數爲getStats獲得的RTCStatsReport，主要工做就發生在解析RTCStatsReport上，拿到咱們感興趣的參數，進而分析應用的運行狀態。

下面咱們選取W3C標準上給出的例子做簡單講解[1]。假設當前會話的通話質量不好，咱們想知道是否是因爲丟包率過大引發的。所以，咱們能夠經過getStats返回結果的outbound-rtp中的丟包數和收包數計算丟包率，而後進行判斷。具體代碼實現以下：

經過上述例子，咱們能夠體會到從JS層調用getStats分析應用運行狀態的基本流程。值得注意的是，Chrome和Firefox兩款瀏覽器在調用方面有稍微差異，具體請參考文檔[3]。

三 getStats在WebRTC內部的實現

JS層的getStats調用如何傳遞到到WebRTC內部的實現函數，涉及到瀏覽器的內部工做原理，具體到Chrome瀏覽器來說，是由WebKit，V8，Content，libjingle等模塊一塊兒協同工做實現。本節咱們不討論這裏面的細節，咱們只關注getStats在WebRTC內部的實現。

WebRTC模塊對外提供兩個重要對象：PeerConnectionFactory和PeerConnection，前者負責一系列重要對象的建立，如MediaStream，MediaSource，MediaTrack等等，後者則負責P2P鏈接的創建和維護，包括CreateOffer/Answer，AddStream等操做。監控P2P鏈接運行狀態GetStats函數，天然在PeerConnection對象中實現，而該對象把任務委託給成員變量StatsCollector對象的UpdateStats函數來實現:

由該函數咱們能夠看到，信息的收集是分模塊進行的，其中最重要的是四個模塊的信息：Transport，VoiceChannel，VideoChannel，DataChannel。顧名思義，Transport是和網絡相關的統計信息，而其他三個是和各自MediaChannel相關的統計信息。

Extract系列函數從相應模塊收集到信息後，執行後處理操做，把不一樣類型的信息從新組織爲類型相同的StatsReport對象，存儲到StatsCollector的列表中。StatsReport對象結構基本定義以下：

下面以ExtractVideoInfo爲例分析信息收集過程：

從videochannel收集到的數據來自三個模塊：VideoSendStream，VideoReceiveStream 和Call，這三個模塊分別從本身的信息統計對象中得到統計數據，最後彙總爲VideoMediaInfo對象，由ExtractStatsFromXX系列函數歸一化爲StatsReport對象。

以上分析的即爲getStats函數的內部實現細節。須要注意的是，getStats只負責拉取統計數據，而統計數據自己則由WebRTC內部各個模塊週期性更新，這個過程是異步的。例如，傳輸層的RTT是由網絡線程收到數據包後實時更新，而帶寬估計信息則是在受到RTCP報文後解析計算獲得。下面以VideoReceiveStream統計信息的更新過程爲例，深刻分析這部分是如何協同工做的：

VideoReceiveStream的數據更新和拉取

在Video接收端，network/decoder/render三個線程在各自工做完成後，都會更新相應的統計數據到timing對象中。而module process線程則週期性更新Stats proxy對象，該對象從timing對象中拉取數據，保存在本身的stats成員變量中。最後，getstats線程調用流程到達stats proxy對象，獲取stats數據而返。工做線程、更新線程和拉取線程共同協同工做完成統計數據的產生、更新和拉取

四 總結

本文從標準、使用和實現三個方面全方位分析了WebRTC的getStats API，這對WebRTC應用的運行時監控和狀態分析排錯具備重要意義，咱們從另外一角度對WebRTC有了更深刻的理解。