自建webrtc低延时分布式街机游戏直播方案

一、方案目标

实现低延时（500ms 以内）、高并发、高可用的街机游戏直播集群，支持街机推流、观众拉流、动态扩缩容，适配街机游戏高频交互、画面快速变化的场景。

二、核心架构设计

最大优势,自建分布式集群,解决各地用户用节点,内联源节点做低延时接入观看.

采用 “源节点 + 中心调度 + 拉流边缘节点” 独有的三层网状架构，结合 WebRTC 的 P2P 能力与 SFU（Selective Forwarding Unit）转发模式，平衡延时与服务器压力。

[街机端] → [OvSyunLive推流源节点] → [OvSyunLive拉流边缘节点] + [OvPlay观众端]↑                                       ↑└── [调度中心]───────────────────────────┘

接入极简单,演示下载:https://m.ovmeet.com:7702/play/

三、模块详解

1. 推流端处理（主播侧）

• 采集层：通过街机模拟器 SDK（如 MAME、RetroArch）捕获游戏画面（RGB/YUV）和音频（PCM），帧率固定为 60fps（街机游戏高流畅需求）。
• 编码层：使用硬件加速编码器（如 NVENC/VA-API），视频采用 H.264/VP8（低延时优先），码率动态调整（1-5Mbps，根据游戏画面复杂度）；音频采用 OPUS（48kHz，256kbps）。
• WebRTC 推流：主播端通过 WebSocket 与推流边缘节点建立信令连接，完成 SDP 交换、NAT 穿透（STUN），若 P2P 失败则通过推流节点的 TURN 服务转发，最终将媒体流推送到就近的边缘节点。

2. 边缘节点集群（就近接入）

• 功能：负责主播推流接入、观众拉流分发，降低跨地域网络延迟。
• 部署：按地域 / 运营商（如华北、华东、电信、联通）部署边缘节点，每个节点包含：
  • 信令代理：处理 WebRTC 信令（SDP 交换、ICE 候选），转发至中心调度。
  • 媒体接入网关：接收主播 RTP 流，进行初步校验（时序、完整性）。
  • 本地缓存：临时缓存 0.1秒媒体流，应对观众突发接入。
• 扩缩容：基于节点带宽使用率（阈值 80%）和连接数（单节点支持 1000-5000 并发）自动扩容，使用 K8s 管理 Pod 实例。

3. 中心媒体集群（核心转发）

• SFU 服务器：采用 ovsyunlive +ovplayer配合 作为核心转发节点，负责：
  • 接收边缘节点的媒体流，进行流复制（1 进 N 出）。
  • 对拉流请求进行负载均衡（按节点 CPU / 内存使用率分发）。
  • 支持多流合并（如主播画面 + 弹幕叠加，可选）。
• 集群规模：单 SFU 节点支持 5000-10000 并发拉流（取决于带宽和 CPU），通过一致性哈希算法分配流 ID 到具体节点，避免单点故障。
• 容灾：每个流在 2 个 SFU 节点上备份，主节点故障时自动切换至备节点（RTO < 1 秒）。

4. 拉流端处理（观众侧）

• 信令交互：观众通过 WebSocket 连接就近边缘节点，请求指定直播间流，边缘节点通过中心调度获取最优 SFU 节点地址。
• WebRTC 拉流：观众与拉流边缘节点完成 ICE 协商，优先通过 P2P 从边缘节点拉流（降低中心压力），若网络质量差则由中心 SFU 转发。
• 播放优化：本地缓冲区设置为 200-300ms（低于常规直播），配合 WebRTC 的 Jitter Buffer 动态调整，解决网络抖动导致的卡顿。

5. 调度中心（核心控制）

• 服务发现：基于 Consul/Zookeeper 维护边缘节点、SFU 节点的健康状态（心跳检测，10 秒一次）。
• 智能路由：
  • 推流路由：根据主播 IP 地理位置、运营商，分配最近的推流边缘节点。
  • 拉流路由：综合观众 IP、SFU 节点负载、网络延迟（通过 ICMP 探测），选择最优拉流路径。
• 流管理：维护直播间流 ID 与 SFU 节点的映射关系，支持流迁移（节点负载过高时）。
• 监控告警：实时采集节点带宽、CPU、延迟数据，超过阈值（如延迟 > 800ms）触发扩容或告警。

6. 网络与安全

• NAT 穿透：部署公共 STUN 服务器（如 coturn），支持 UDP/TCP 穿透，提升 P2P 成功率。
• 传输协议：优先 UDP（低延时），弱网环境降级为 TCP（可靠性）。
• 安全层：
  • 信令通道：WebSocket over TLS（WSS）加密。
  • 媒体流：使用 DTLS-SRTP 加密，防止内容窃取。
  • 鉴权：主播推流需 Token 验证（基于 JWT），观众拉流需直播间权限校验。

四、性能指标与优化

• 延时目标：端到端延时 < 500ms（主播编码→观众解码），优化点：
  • 缩短编码缓冲（1 帧缓冲，约 16ms）。
  • 边缘节点与中心 SFU 采用专线连接（延迟 < 50ms）。
  • 关闭不必要的视频后处理（如降噪、锐化）。
• 并发支持：单集群支持 10 万 + 观众并发（通过 20 个边缘节点 + 5个 源节点）。
• 成本优化：
  • 优先 P2P 分发（节省 30%-50% 带宽），仅在 P2P 失败时使用 SFU。
  • 边缘节点采用云厂商弹性计算（如阿里云 ECS、AWS EC2），按流量付费。

五、部署与运维

• 容器化：所有组件（边缘节点、SFU、调度中心）打包为 Docker 镜像，通过 K8s 编排，支持自动扩缩容。
• 监控：使用 Prometheus 采集 metrics（节点负载、流延迟、P2P 成功率），Grafana 可视化，AlertManager 告警。
• 日志：采用 ELK 栈收集信令日志、媒体流错误日志，用于问题排查。

六、总结

该方案通过边缘节点就近接入、SFU 集群高效转发、智能调度优化路径，结合 WebRTC 的低延时特性，可满足街机游戏直播的核心需求。核心优势在于：低延时（<500ms）、高并发（10 万 + 观众）、弹性扩展（K8s 自动扩缩容），同时通过 P2P 降低带宽成本，适合自建直播场景。