拿下奇怪的前端报错：1比特丢失导致的音视频播放时长无限增长-浅析http分片传输核心和一个坑点

news2024/10/11 19:09:02

问题背景

在一个使用MongoDB GridFS实现文件存储和分片读取的项目中，同事遇到了一个令人困惑的问题：音频文件总是丢失最后几秒，视频文件也出现类似情况。更奇怪的是，播放器显示的总时长为无限大。这个问题困扰了团队成员几天，都没有解决，因为架构这块我负责的，最后当然就需要我来深入调查了（本来是想蒙混过去的，毕竟影响其实不大，但因为刚好有点空闲）。

在应用中，音频时长为无限，可以不停的快进也就是时长无限增长，大部分手机都如此，除了一部分手机正常
在浏览器中单独打开音频文件，播放正常
文件使用Mongodb的GridFS存储在数据库，通过http接口对外提供读取接口

HTTP分片传输简介

在深入问题之前，让我们先了解一下HTTP分片传输的基本概念，这对理解后续的调试过程至关重要。这部分内容很久之前看网络相关文档的时候，有初略的了解，大概就是前端请求时，后端支持分片可返回部分数据+总数据长度，然后前端就可以按需读取了。

HTTP分片传输（HTTP Range Requests）允许客户端请求资源的部分内容，而不是整个资源。这在处理大文件，特别是音频和视频流时非常有用。主要涉及以下HTTP头：

Range：客户端在请求中使用此头来指定所需的字节范围。
例如：Range: bytes=500-999表示请求从第500字节到第999字节的内容。
Content-Range：服务器在响应中使用此头来指明实际返回的字节范围。
例如：Content-Range: bytes 500-999/1234表示返回的是500-999字节，总文件大小为1234字节。
Accept-Ranges：服务器使用此头来告诉客户端它支持范围请求。

重要的是，HTTP规范中定义的Range是包含性的（inclusive），这意味着Range: bytes=0-499实际上请求了500个字节。这里是一个非常容易出错的点，因为在大多数的编程语言中，对类似数组数据的操作，结尾位置的数据都是不包含的，这也是一个坑点，刚入行不久的小伙伴很可能就跳进去了，毕竟随能够记得那么细呢？而且是一个反常见模式的知识点！

调试过程

1. 初步分析

首先，我注意到播放器的duration显示为无穷大。为了进一步测试，我尝试将currentTime设置为一个非常大的值，但问题依然存在。但是在单独的页面播放和oppo的某手机播放没问题，就猜测是某个特殊点的兼容性问题，但部分尝试做了兼容，所以正常，但大部分的设备或者webview都没有兼容，导致这个问题没被处理，从而出现时长无限。这时候测试得到一个比较重要的信息：

特别小的文件，时长在5秒内的不会出现无限时长，视频文件大概率都会出现

于是就进一步猜测，肯定和网络传输有关，而且和文件体积有关系，这时候想起了大文件分片，因为上传的时候就是分片上传的

2. 网络请求分析

观察到网络请求一直处于pending状态，我怀疑可能是由于socket没有正确关闭导致无限加载。我尝试在数据流关闭后结束请求，但这并没有解决问题。

而且发现浏览器在不同的发送包内容基本一样的请求

3. 请求头分析

仔细查看请求头，我发现了一些奇怪的Range请求，如Range=11333-11333/11334。起初，我认为可能是因为起始值和结束值相同导致的问题。我尝试在这种情况下重写Range，对于Range=11333-这样的请求则返回416状态码。但这些措施都没有解决问题。

也就是这里引起了我的警觉，因为是不停的在请求，一开始的时候，还以为是触发了某个浏览器的bug，但是分析请求头，有一点引起可我的注意，就是11333-11333/11334 ，为什么会请求这样的数据，第一反应是一个0字节的请求

然后我就开始读HTTP1.1-rfc2616规范文档，发现这了这个反直觉的坑，那就是范围的结尾值是包含的。

这里基本上我猜测到了问题出现的原因，下一步就是验证了

附rfc的说明 - inclusive，开始还不确定这个单词的意思
在这里插入图片描述

4. 深入源码

分析第三方库的源码后，我发现了问题的根源：

HTTP的Content-Range头中，start和end都是包含的（inclusive）。
而在JavaScript和MongoDB中，类似slice()这样的操作，end是不包含的（exclusive）。

这种不一致性导致了在处理最后一个字节时出现问题。具体来说：

当客户端请求最后一个字节时（例如Range: bytes=11333-11333），服务器正确地解释了这个请求。
但是，当服务器使用JavaScript或MongoDB的API来获取这个范围的数据时，由于end是exclusive的，实际上没有返回任何数据。
这导致客户端认为还有更多数据需要获取，因此会继续发送请求，造成无限加载的情况。

解决方案

为了解决这个问题，便对getDownloadStream方法进行了修改-重写，类似于下面的方式-先缓存老方法，再修改请求参数，再调用老方法：

const oldFun = obj.a;
obj.a = function(a1, a2) {
  if (a2.end) {
    a2.end += 1;
  }
  return oldFun(a1, a2);
}

这个简单的修改确保了JavaScript/MongoDB的操作范围与HTTP请求的Range一致，解决了缺少最后一个字节的问题。通过将end值增加1，确保了包含了请求范围的最后一个字节。

经验总结

HTTP协议的深入理解很重要：尤其是请求头参数的精确含义，对于解决复杂问题至关重要。在这个案例中，理解Range请求的包含性本质是解决问题的关键。
框架设计的重要性：这次调试过程让我意识到了Koa等框架设计的优势。能够在一个中间件中同时处理请求和响应，大大方便了调试过程。
细节决定成败：在这个案例中，仅仅一个字节的差异就导致了严重的用户体验问题。这提醒我们在处理底层数据时必须格外小心，特别是在处理不同系统间的数据交换时。
开源贡献的价值：通过这次经历，我不仅解决了自己的问题，还有机会通过PR为开源社区做出贡献，提升了项目的整体质量。这展示了开源社区如何通过集体智慧来解决复杂问题。
跨系统集成的挑战：这个问题突出了在集成不同系统（如HTTP服务器、JavaScript运行时和MongoDB）时可能遇到的细微差异。在设计跨系统解决方案时，需要特别注意这些潜在的不一致性。