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media-server/src/utils/port-pool.ts

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+/**
+ * UDP 端口池：用于为录制 ffmpeg 子进程分配可用 RTP/RTCP 端口对
+ *
+ * 设计要点：
+ *   - 端口范围与 mediasoup RTC 端口范围（默认 40000-40199）必须不相交，否则会与
+ *     mediasoup 自身的 PlainTransport 本地绑定端口冲突
+ *   - 通过 dgram.createSocket('udp4') 试探绑定来确认端口未被占用，不依赖 lsof / 系统接口
+ *   - 一次申请通常成对返回 [rtp, rtcp]，习惯上 rtp = even, rtcp = rtp+1（RFC 3550 §11）
+ *   - 失败重试上限 ALLOC_RETRY，超过则抛错；此时通常意味着系统并发录制数过多
+ *
+ * 释放策略：
+ *   - 调用方在录制 stop 时调 release(rtp, rtcp) 主动释放，避免端口长期被占
+ *   - 若调用方忘记 release，进程退出时端口自然回收（OS 层），不会泄漏到下次启动
+ *
+ * 并发：
+ *   - reservedPorts 是单进程内存集合，配合 dgram 试探绑定双重防御并发竞态
+ */
+import dgram from 'node:dgram';
+
+import { childLogger } from './logger.js';
+
+const log = childLogger({ module: 'utils.port-pool' });
+
+const RECORDING_PORT_MIN = 50000;
+const RECORDING_PORT_MAX = 59998;
+const ALLOC_RETRY = 64;
+
+const reservedPorts = new Set<number>();
+
+function isInRange(port: number): boolean {
+  return port >= RECORDING_PORT_MIN && port <= RECORDING_PORT_MAX;
+}
+
+/**
+ * 试探指定端口是否可用：
+ *   - 创建 UDP socket 尝试 bind
+ *   - 成功立即 close 释放，返回 true
+ *   - 失败（EADDRINUSE / EACCES 等）返回 false
+ */
+function probeUdpPort(port: number): Promise<boolean> {
+  return new Promise<boolean>((resolve) => {
+    const socket = dgram.createSocket('udp4');
+    let resolved = false;
+    const finalize = (ok: boolean) => {
+      if (resolved) return;
+      resolved = true;
+      try {
+        socket.close();
+      } catch {
+        // already closed
+      }
+      resolve(ok);
+    };
+    socket.once('error', () => finalize(false));
+    try {
+      socket.bind(port, '0.0.0.0', () => finalize(true));
+    } catch {
+      finalize(false);
+    }
+  });
+}
+
+/**
+ * 分配一对 (rtp, rtcp) 端口；rtp 为偶数，rtcp = rtp + 1
+ *
+ * @returns { rtp, rtcp } 已通过试探确认空闲；调用方使用前不再二次试探
+ *          注意试探与实际使用之间存在 TOCTOU 窗口，调用方需对 ffmpeg listen 失败做兜底
+ * @throws 重试 ALLOC_RETRY 次仍失败时抛错
+ */
+export async function allocatePortPair(): Promise<{ rtp: number; rtcp: number }> {
+  for (let i = 0; i < ALLOC_RETRY; i++) {
+    // 在 [MIN, MAX-1] 内随机偶数；保证 +1 后 rtcp 仍 ≤ MAX+1
+    // RTP 端口必须偶数，RTCP 必须 RTP+1（mediasoup 默认行为）
+    const span = (RECORDING_PORT_MAX - RECORDING_PORT_MIN) >> 1;
+    const offset = Math.floor(Math.random() * span) * 2;
+    const rtp = RECORDING_PORT_MIN + offset;
+    const rtcp = rtp + 1;
+    if (!isInRange(rtp) || !isInRange(rtcp)) continue;
+    if (reservedPorts.has(rtp) || reservedPorts.has(rtcp)) continue;
+
+    // 双端口都试探
+    const [okRtp, okRtcp] = await Promise.all([probeUdpPort(rtp), probeUdpPort(rtcp)]);
+    if (!okRtp || !okRtcp) continue;
+
+    reservedPorts.add(rtp);
+    reservedPorts.add(rtcp);
+    return { rtp, rtcp };
+  }
+  throw new Error(`port-pool: failed to allocate UDP port pair after ${ALLOC_RETRY} retries`);
+}
+
+/**
+ * 释放端口对。幂等：未在 reservedPorts 中的端口忽略
+ */
+export function releasePortPair(rtp: number, rtcp: number): void {
+  reservedPorts.delete(rtp);
+  reservedPorts.delete(rtcp);
+  log.debug({ rtp, rtcp, reservedSize: reservedPorts.size }, 'port pair released');
+}
+
+export function getPortPoolStats(): { reserved: number; min: number; max: number } {
+  return {
+    reserved: reservedPorts.size,
+    min: RECORDING_PORT_MIN,
+    max: RECORDING_PORT_MAX,
+  };
+}
+
+/** 测试专用：复位端口集合 */
+export function _clearPortPool(): void {
+  reservedPorts.clear();
+}