1.0、本章导读
文章导读： 作为导读文章，本文首先分析音视频通信中的三种常见架构（Mesh、SFU、MCU）的特点以及应用场景；其次明确本书重点讲解的架构以及内容的安排。所以，本文阅读建议：理解。
正文开始。
在工作中，我们使用更多的学习方式是“结果导向式学习”，也就是为了实现某些需求，先快速找开源代码或从博客粘贴代码组建起一个可运行demo的过程。如就拿咱们的这个音视频通信的来说，为了实现这个功能，在“结果导向”的理念下，通常的做法就是：搜索查阅相关的帖子、博客，找各种代码，可能是东平西凑，能找到一个完整的demo更好，先跑通demo，针对demo中的技术一点点的查阅资料。这种方法有什么问题吗？在很多紧急的情况下是可行的，比如项目临时有一个紧急的需求，需要加入音视频通信，因为是内网部署，不能使用互联网sdk，这种情况下去完整的读一本书不现实，最好先快速拼凑出一个demo出来，完整的知识体系并不是最重要的，“应付”完需求才是关键，这种博客式的学习方式带来的效果是：“见效”快、基础薄，知识不成体系。与之相对应的就是稳扎稳打的学习，虽然耗时，但是付出与收获是正比，学习出来的效果相对牢固。本书推崇的学习方式属于“结果导向式学习”加“稳扎稳打式学习”的结合体，具体表现为凡是涉及实操的章节，必须得到结果，需要跑通的案例demo不能落下，本书不能成为一本由各种“废话+乱代码”拼凑的书籍，而是要成为读者在音视频通信技术学习路上的“指引宝典”。
本文首先要构建起整本书的技术目标，同时向读者明确本章的知识，最后把本章知识结合到本书的总体知识架构中。按照这种方式，每学完一章，读者的对应知识架构就充实一些，直到最后的完整；
本书所讲的内容是webrtc技术在实时音视频直播场景中的应用，如果你之前没有了解过webrtc也没有关系，在本篇文章中你只需要知道webrtc是谷歌的一个可以在web环境中（浏览器）以JavaScript实现高质量、高可靠音视频应用的技术即可， 接下来我们来了解下本书的技术目标。
在实际的应用场景中，音视频的通信场景大体可以分为这几种： ①、一对一的实时音视频互动，如微信电话，在webrtc技术规范中，通信方式推荐以P2P为主，即通信双方的音视频流数据直接点到点传输，无需经过服务端程序的中转，网络拓扑图如下图1.0.1。
图 1.0.1（ 两端p2p通信网络拓扑图）
这种p2p模式的有优点：无需服务端中转，服务器的开销低；传输质量好（传输质量依赖客户端自身的带宽情况）；缺点是端结构简单。如果再有第三个人加入进来群聊，则拓扑图如下图1.0.2所示。
图 1.0.2 （三人p2p拓扑图）
两端通信，每端需要维护2个连接，一个上行一个下行（图1.0.1）；当三端通信时， 每个端需要维护4个连接， 两个上行，两个下行（图1.0.2）。 以此类推，以这种完全P2P的模式下通信，在人数较少时比较不错，但是人数较多时就不太适合，每个端要维护的连接数剧增，带宽资源消耗大，而且每个连接产生的音视频数据都需要编解码，还得考虑编解码的CPU消耗，每个端的网络资源和CPU资源消耗较多。这种以P2P为主的通信模式我们称之为Mesh。优点够明显，缺点也不可忽略。在实际的场景应用中，该模式可以支持4到6人。
Mesh架构在人数较少的通信场景中表现良好，但应对多人的场景就比较吃力，为了支持多人的场景，如人数较多的视频群聊/视频会议，于是演化出新得架构——SFU，如下图1.0.3所示。
图 1.0.3（SFU 架构）
在SFU架构中，音视频发送方只需维护一个上行连接，由SFU服务器自行分发流数据到对应的接收端；如上图中，A向B和C发送数据，无需单独一个一个发，而是统一发到SFU服务器即可，较Mesh架构来说，在发送端节约了上行的资源。但是在接收端，即下行连接还是没有解决，有N个发送端就有N-1（不包含自己，自己看自己的视频无需网络传输）个下行连接，如下图1.0.4所示。
图 1.0.4 （SFU 架构）
总体来讲，SFU架构较Mesh来讲，节省了发送端的上行连接，带来的代价就是部署SFU服务，SFU服务只做转发，不涉及编解码，所以服务端的压力较小，在多人的同时通信中推荐使用 。架构在进一步演化，能否上行和下行都只有一个连接呢？有，这种架构称之为MCU架构，如下图1.0.5所示。
图 1.0.5 （MCU 模式）
在MCU架构中，每个端只需要上行下行连接各一路流，编解码以及合流（因为每个端只有一个下行连接，但这个连接里含有多个发送端的流，所以需要合起来传输）由MCU Server来承担，虽然从带宽上解决了客户端问题，但是服务器的压力很大，这种模式也就是传统的视频会议的架构。
综合三种架构，我们最终推荐SFU+Mesh 为折中的方案，本书先要解决6人以内的音视频通信问题，再来解决我更多人的通信问题，在往后的内容中，均以Mesh架构为主，讲解并实战webrtc的各类API，为后续实战项目以及开发高并发音视频服务器打下基础基础（项目实战和高并发的内容在单独的书籍中，且会完整的讲到SFU架构，读者可以关注我的微信公众号“晨叔周刊”联系到我，获取相关书籍的资料），下图就是本书要实现的目标，如图1.0.6所示。
图 1.0.6 （通信效果图 ）
上图1.0.6中，用户A和B要实现简单的“图文”通信，按照传统的C/S模式是非常简单的，在A、B中间，搭建一个服务器转发消息即可。但如果要能音视频通信，并且还是p2p通信（A和B直接通信），之间涉及的技术细节就复杂了，总体需要解决问题有这么几块：第一、 音视频处理（音视频流的采集，优化处理（图形增强，音频降噪），编解码，播放）；第二、网络传输（流数据、文本数据、其他二进制数据）。本书的内容以实现A和B的通信为目标，循序渐进的展开内容。
首先来看音视频处理，处理音视频之前，首先考虑采集， 在web中（浏览器环境）如何采集音视频，采集到音视频数据后如何播放，如何存储，每个浏览器兼容性不一样，如何做好这些适配等一系列的问题，在第二章中重点讲解以及实战。采集完音视频数据之后，接下来，要考虑传输的问题，因为只考虑少数人的实时通信，所以传输架构采用Mesh，即以P2P通信为主，服务器中转为辅。p2p可以带来较好的通信质量，但是p2p穿越并不总是成功， 于是服务器中转是备选方法，那如何来实现一个完备的通信解决方案？从第三章到第十章，占据本书的了大部分的篇幅都在讲解通信相关的内容。第三章讲解计算机网络的基本内容，如网络拓扑、NAT、P2P穿越、STUN协议、TURN协议、ICE框架；系统的掌握这些网络知识之后，为后面的实战章节打下基础。第四章——Socket通信，如上图1.0.6所示，信令服务器是在音视频通信中占据不可缺少的位置，可以说缺少了信令服务器，音视频通信链路都无法建立起来，然而开发信令服务需要运用到Socket通信，本章旨在梳理好读者的socket通信基础，为后续实战信令服务器打下基础。第五章——抓包工具的使用，这章是工具介绍，在webrtc的通信中将会应用到很多的协议，如STUNS协议、TURN协议、SDP协议等，为了更好的理解和分析这些协议，我们要会抓取和分析数据包。第六章——媒体协商。所谓媒体协商就是通信通信双方“协商”并“创建”通信链路的过程，在图1.0.6中表现为line 1、line2、line3、line 5的部分， 本章重点内容有：媒体协商的重要方法、协商状态、重要事件等，学完本章之后，你将完整的理解webrtc的通信过程，如再配合信令服务器，整个webrtc的通信链路就可以打通，当然，本章暂时不会加入信令服务器的使用，因为还差一些重要的概念没有讲完，且看下一章。第七章、第八章、可以合为一部分内容来看，总的来讲就是图1.0.6总的STUN/TURN服务器部分，学完这两章，在第八章的案例中，我们加入信令服务，至此，如图1.0.6所示的通信架构就已经构建完毕，webrtc中的核心功能讲完。第九章——媒体控制，属于webrtc的进阶内容，如流量传输速率的控制，视频特效的实现：如视频滤镜等。第十章——非音视频数据传输，完整的通信应用不单只有音视频媒体数据，还有其他类型数据，如文本，图片、文件等，借助webrtc的传输通道，我们可以轻松实现这些功能。第十一章——WebRTC实时传输协议的讲解，属于进阶内容，读完本章内容，webrtc的知识体系基本构建完毕。第十二章是本书的总结，这里不再多讲。
考虑到一个循序渐进的学习过程，本书的定位就是讲解核心技术，所以整本书不涉及过多项目实战开发，特别是Android、IOS 端，为了给读者一个完整的学习体验，实战的内容放在下一本书来讲解——《搞定WebRTC实时音视频直播技术（项目实战篇）》，在这本书里，我们实战三端通信:PC（web）、Android（原生）、IOS（原生），希望获得实战经验、以及整合webrtc技术体系到实战场景的同学，我极力推荐关注这本书。
本文内容就到这里，祝学习愉快。
最后，附上本书指定交流微信公众号——“晨叔周刊”，一起讨论吧。
