webrtc弱网-RembThrottler类源码分析及算法原理

RembThrottler在WebRTC中承担REMB消息的智能节流控制角色。它通过双重节流机制（200ms时间窗口+3%变化阈值）来平衡带宽估计的准确性和控制信令的开销。当接收端带宽变化较小时抑制不必要的REMB发送，避免网络拥塞；当带宽显著下降或超过时间间隔时及时通知发送端调整码率。这种设计既确保了拥塞控制的实时性，又避免了因频繁发送控制消息而加重网络负担，在维持视频质量稳定性和网络效率间取得了重要平衡。

一. 核心功能

RembThrottler 是一个REMB消息节流器，主要用于：

控制RTCP REMB（Receiver Estimated Maximum Bitrate）消息的发送频率
防止因带宽估计频繁变化导致的过多REMB消息
在带宽显著变化时及时通知发送端调整码率

二. 核心算法原理

采用时间窗口+变化阈值的双重节流机制：

时间窗口：确保REMB消息发送间隔至少200ms
变化阈值：只有带宽变化超过3%时才立即发送，避免微小波动

三. 关键数据结构

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class RembThrottler : public RemoteBitrateObserver {
 private:
  const RembSender remb_sender_;           // REMB发送回调函数
  Clock* const clock_;                     // 时间时钟
  mutable Mutex mutex_;                    // 线程安全锁
  Timestamp last_remb_time_;               // 上次发送REMB的时间
  DataRate last_send_remb_bitrate_;        // 上次发送的REMB码率值
  DataRate max_remb_bitrate_;              // 最大允许的REMB码率
};

四. 核心方法详解

4.1 构造函数

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RembThrottler::RembThrottler(RembSender remb_sender, Clock* clock)
    : remb_sender_(std::move(remb_sender)),  // 保存REMB发送器
      clock_(clock),
      last_remb_time_(Timestamp::MinusInfinity()),      // 初始化为最小值
      last_send_remb_bitrate_(DataRate::PlusInfinity()), // 初始化为最大值
      max_remb_bitrate_(DataRate::PlusInfinity()) {}     // 初始化为最大值

4.2 接收码率变化处理

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void RembThrottler::OnReceiveBitrateChanged(const std::vector<uint32_t>& ssrcs,
                                            uint32_t bitrate_bps) {
  DataRate receive_bitrate = DataRate::BitsPerSec(bitrate_bps);
  Timestamp now = clock_->CurrentTime();
  {
    MutexLock lock(&mutex_);
    // 节流条件：如果码率增长不超过3%且在200ms时间窗口内，则抑制发送
    const int64_t kSendThresholdPercent = 103;
    if (receive_bitrate * kSendThresholdPercent / 100 >
            last_send_remb_bitrate_ &&
        now < last_remb_time_ + kRembSendInterval) {
      return;  // 满足节流条件，不发送REMB
    }
    // 更新发送时间和码率
    last_remb_time_ = now;
    last_send_remb_bitrate_ = receive_bitrate;
    // 确保发送码率不超过最大限制
    receive_bitrate = std::min(last_send_remb_bitrate_, max_remb_bitrate_);
  }
  // 实际发送REMB消息
  remb_sender_(receive_bitrate.bps(), ssrcs);
}

4.3 设置最大期望接收码率

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void RembThrottler::SetMaxDesiredReceiveBitrate(DataRate bitrate) {
  Timestamp now = clock_->CurrentTime();
  {
    MutexLock lock(&mutex_);
    max_remb_bitrate_ = bitrate;  // 更新最大码率限制
    
    // 节流检查：如果在时间窗口内且上次发送码率已满足要求，则抑制发送
    if (now - last_remb_time_ < kRembSendInterval &&
        !last_send_remb_bitrate_.IsZero() &&
        last_send_remb_bitrate_ <= max_remb_bitrate_) {
      return;
    }
  }
  // 发送新的REMB消息（空SSRC列表表示应用到所有流）
  remb_sender_(bitrate.bps(), /*ssrcs=*/{});
}

五. 设计亮点

双重节流机制：结合时间窗口和变化阈值，平衡了响应速度和网络负载
线程安全：使用互斥锁保护共享状态，确保多线程环境下的安全性
回调模式 ：通过RembSender函数对象实现松耦合，便于测试和扩展
资源优化：避免频繁的小幅度码率调整，减少不必要的网络开销
边界处理：合理处理初始状态和极端值情况

六. 典型工作流程

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1. 接收端带宽估计模块检测到可用带宽变化
2. 调用OnReceiveBitrateChanged()传入新的带宽估计值
3. 节流器检查：
   - 如果距离上次发送<200ms且变化<3%，抑制发送
   - 否则，更新内部状态并发送REMB消息
4. 应用层可能通过SetMaxDesiredReceiveBitrate()设置最大限制
5. 节流器确保发送的REMB码率不超过应用层限制
6. 通过回调函数实际发送RTCP REMB包到发送端

这个设计在WebRTC中起到了重要的流量控制作用，既保证了带宽变化的及时反馈，又避免了因频繁发送控制消息而产生的额外网络负担。