webrtc弱网-AlrDetector类源码分析与算法原理

       AlrDetector（应用受限区域检测器）是WebRTC中用于检测发送端是否处于应用层限速状态的核心组件。它通过维护一个基于时间间隔的预算系统，监控实际发送数据量与网络容量之间的关系。当发送速率持续低于网络容量的设定比例（如65%）时，判定进入ALR状态；当发送速率恢复时退出该状态。该检测为拥塞控制算法提供关键状态信号，帮助区分网络拥塞和应用层限速，从而优化带宽估计和速率调整策略。

一、核心功能

AlrDetector（Application Limited Region Detector）用于检测是否处于应用受限区域（Application Limited Region, ALR）。当应用程序发送数据的速度低于网络容量时，就处于 ALR 状态。该检测器通过监控发送字节数和时间间隔，结合当前估计的带宽，判断是否进入或退出 ALR 状态。

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二、核心算法原理

1. 基于预算的比例判断：

   • 使用 IntervalBudget 来模拟一个“发送预算”。

   • 预算随时间的推移而增加（按目标带宽比例），随数据发送而减少。

   • 当预算比例超过 start_budget_level_ratio 时，判定进入 ALR；

   • 当预算比例低于 stop_budget_level_ratio 时，判定退出 ALR。

2. 带宽使用率控制：

   • 使用 bandwidth_usage_ratio（默认 0.65）来设定目标发送速率（即估计带宽的 65%），避免过于激进地判断 ALR。

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三、关键数据结构

1. AlrDetectorConfig

struct AlrDetectorConfig {double bandwidth_usage_ratio = 0.65;  // 带宽使用比例double start_budget_level_ratio = 0.80; // 开始ALR的预算比例阈值double stop_budget_level_ratio = 0.50;  // 结束ALR的预算比例阈值std::unique_ptr<StructParametersParser> Parser();
};

2. AlrDetector 类成员

class AlrDetector {private:const AlrDetectorConfig conf_;          // 配置参数absl::optional<int64_t> last_send_time_ms_; // 上次发送时间IntervalBudget alr_budget_;             // 间隔预算器absl::optional<int64_t> alr_started_time_ms_; // ALR开始时间（若存在则表示处于ALR）RtcEventLog* event_log_;                // 事件日志（可选）
};

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四、核心方法详解

1. 构造函数

AlrDetector::AlrDetector(AlrDetectorConfig config, RtcEventLog* event_log): conf_(config), alr_budget_(0, true), event_log_(event_log) {}

• 初始化配置和 IntervalBudget，初始预算为0，启用“可变目标模式”。

2. OnBytesSent

void AlrDetector::OnBytesSent(size_t bytes_sent, int64_t send_time_ms) {if (!last_send_time_ms_.has_value()) {last_send_time_ms_ = send_time_ms;return;}int64_t delta_time_ms = send_time_ms - *last_send_time_ms_;last_send_time_ms_ = send_time_ms;alr_budget_.UseBudget(bytes_sent);          // 使用预算（发送数据）alr_budget_.IncreaseBudget(delta_time_ms);  // 增加预算（随时间）bool state_changed = false;if (alr_budget_.budget_ratio() > conf_.start_budget_level_ratio &&!alr_started_time_ms_) {alr_started_time_ms_.emplace(rtc::TimeMillis()); // 进入ALRstate_changed = true;} else if (alr_budget_.budget_ratio() < conf_.stop_budget_level_ratio &&alr_started_time_ms_) {state_changed = true;alr_started_time_ms_.reset(); // 退出ALR}if (event_log_ && state_changed) {event_log_->Log(std::make_unique<RtcEventAlrState>(alr_started_time_ms_.has_value()));}
}

• 每次发送数据时调用，更新预算并判断ALR状态变化。

• 记录状态变化事件（如启用了事件日志）。

3. SetEstimatedBitrate

void AlrDetector::SetEstimatedBitrate(int bitrate_bps) {RTC_DCHECK(bitrate_bps);int target_rate_kbps = static_cast<double>(bitrate_bps) * conf_.bandwidth_usage_ratio / 1000;alr_budget_.set_target_rate_kbps(target_rate_kbps);
}

• 根据当前估计带宽设置 IntervalBudget 的目标速率（按比例缩放）。

4. GetApplicationLimitedRegionStartTime

absl::optional<int64_t> AlrDetector::GetApplicationLimitedRegionStartTime() const {return alr_started_time_ms_;
}

• 返回当前ALR状态的开始时间（若存在则表示正处于ALR）。

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五、设计亮点

1. 灵活配置：支持通过字段试验（Field Trials）动态调整参数，适应不同网络环境和应用场景。

2. 事件日志：可记录ALR状态变化事件，便于后续分析和调试。

3. 预算比例判断：使用相对比例而非绝对值，更具适应性和鲁棒性。

4. 轻量级设计：仅依赖时间戳和字节数，无需复杂计算，适合实时系统。

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六、典型工作流程

1. 初始化：构造 AlrDetector，设置初始带宽（通常为0，后续通过 SetEstimatedBitrate 设置）。

2. 发送数据：每次发送数据包后调用 OnBytesSent，更新预算并判断ALR状态。

3. 带宽更新：当网络带宽估计更新时，调用 SetEstimatedBitrate 调整目标速率。

4. 状态查询：通过 GetApplicationLimitedRegionStartTime 获取当前是否处于ALR及其开始时间。

5. 事件记录：若状态变化且启用了事件日志，则记录 RtcEventAlrState 事件。

七、整体流程图

处理发送数据 (OnBytesSent) 流程

检查预算比例并更新ALR状态流程