視頻網(wǎng)絡(luò)vod技術(shù)

視頻網(wǎng)絡(luò)vod技術(shù)

0p2p技術(shù)解決網(wǎng)絡(luò)視頻共享傳輸困難的必要性隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)上的視頻和廣播逐漸成為一個趨勢。用戶不再滿足于單一被動的傳統(tǒng)媒體娛樂方式(如電視、收音機(jī)等等),需要的是有極強(qiáng)互動性的寬帶流媒體娛樂。視頻點(diǎn)播(VideoOnDemand)適應(yīng)了這種發(fā)展而越來越得到大家的重視,它是一種根據(jù)觀眾的要求播放節(jié)目的系統(tǒng),隨時提供交互式視頻服務(wù),主要用于實(shí)現(xiàn)多用戶對網(wǎng)絡(luò)多媒體文件的共享播放。但受到目前網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和服務(wù)器能力的限制,當(dāng)面臨超大用戶量時的服務(wù)一直是一個瓶頸問題。P2P技術(shù)突破了傳統(tǒng)的client/server模式,服務(wù)器的地位和作用大大減弱,充分地利用了網(wǎng)絡(luò)上的空閑資源,在共享、協(xié)同工作、網(wǎng)絡(luò)存儲等方面取得了良好的應(yīng)用。如果把P2P與傳統(tǒng)的流媒體視頻點(diǎn)播相結(jié)合,就可以充分發(fā)揮眾多客戶機(jī)的作用,Internet上的眾多用戶可以直接進(jìn)行信息交換,減輕了服務(wù)器的負(fù)擔(dān)和網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用率,具有很大的潛在應(yīng)用前景,結(jié)構(gòu)如圖1所示。文中基于此種考慮,將P2P技術(shù)與流媒體技術(shù)相結(jié)合,設(shè)計了一種基于P2P的視頻點(diǎn)播系統(tǒng)。1系統(tǒng)的全球設(shè)計1.1視頻系統(tǒng)的組成系統(tǒng)由三部分構(gòu)成:服務(wù)端系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和客戶端系統(tǒng)(如圖2所示)。1.2系統(tǒng)功能和設(shè)計1.2.1系統(tǒng)功能(1)創(chuàng)建權(quán)限有權(quán)限的用戶可以將自己的資源信息上傳供大家欣賞。(2)該區(qū)域發(fā)布用戶登錄后,可獲得一份頻道列表,就可以在其上自由選擇自己喜歡的節(jié)目觀看。操作簡單、結(jié)構(gòu)清晰。(3)交換網(wǎng)絡(luò)變換客戶隨時在下拉列表中選擇自己喜歡的節(jié)目進(jìn)行切換。并且提供節(jié)目介紹。(4)數(shù)據(jù)存儲建立可靠的視頻文件和視頻信息庫。并為管理人員提供發(fā)布、編輯、刪除、修改等各種權(quán)限。1.2.2饋給客戶端的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)客戶端與服務(wù)器間的通訊包含客戶端發(fā)送給服務(wù)器的關(guān)鍵字和服務(wù)器端反饋給客戶端的關(guān)鍵字(見表1和表2)。客戶端向服務(wù)器發(fā)送的GET請求中,服務(wù)器在HTTP報文的“text/plain”中以Dictionary方式進(jìn)行參數(shù)編碼,回復(fù)客戶端發(fā)送的GET命令。2系統(tǒng)的主要技術(shù)和實(shí)現(xiàn)2.1基于p2p-一站式混合的“虛擬服務(wù)器”架構(gòu)P2P技術(shù)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)是一種非中心化結(jié)構(gòu),該機(jī)構(gòu)下的各個節(jié)點(diǎn)既是客戶機(jī)又是服務(wù)器,擁有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)自主權(quán),可以有效地解決傳統(tǒng)C/S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中由于頻繁訪問服務(wù)器端單一資源造成的瓶頸問題,防止了因服務(wù)器端出現(xiàn)故障而使整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓的情況發(fā)生。但是恰恰是這種非中心化和強(qiáng)動態(tài)性決定了其難以實(shí)現(xiàn)對等點(diǎn)間的快速定位,影響了發(fā)現(xiàn)機(jī)制的質(zhì)量。單純的P2P廣播式定位又容易產(chǎn)生“網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴”,導(dǎo)致嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)堵塞?？紤]到如上的種種情況,筆者在系統(tǒng)設(shè)計中將傳統(tǒng)的C/S和P2P模式結(jié)合起來,綜合所查閱的文獻(xiàn),采用了P2P-集中式混合的構(gòu)架。具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。從圖中可以看到,將用戶分成了一個個的點(diǎn)組,添加了一個虛擬服務(wù)器的概念,它的存在是動態(tài)的,由每個點(diǎn)組中第一臺向服務(wù)器請求數(shù)據(jù)的客戶機(jī)擔(dān)當(dāng)。點(diǎn)組中其他客戶機(jī)的請求都將交送到虛擬服務(wù)器上處理。如果連接服務(wù)器超時,則此虛擬服務(wù)器失效,整個流程會重啟,由其他客戶機(jī)來擔(dān)當(dāng)虛擬服務(wù)器。點(diǎn)組可通過子網(wǎng)掩碼來區(qū)分,使得協(xié)作的對等點(diǎn)在一個可接受的臨近區(qū)域內(nèi)。如果將分組看作一個龐大的單個節(jié)點(diǎn)的話,那么在總服務(wù)器客戶機(jī)之間以及分組內(nèi)部都采用目錄服務(wù)的方式,為避免服務(wù)器目錄信息過于龐大,在主服務(wù)器上主要包括組節(jié)點(diǎn)的基本信息?；邳c(diǎn)組的P2P網(wǎng)絡(luò)模型中,每個節(jié)點(diǎn)在目錄中的描述由三元組來表示:peer-info={Group-info,IP,BW},其中Group-info表示節(jié)點(diǎn)所在組的信息,IP為節(jié)點(diǎn)IP,BW表示節(jié)點(diǎn)所能提供的帶寬。系統(tǒng)中資源發(fā)現(xiàn)過程描述如下:(1)用戶首先向服務(wù)器提出請求,服務(wù)器返回其所屬的點(diǎn)組地址,用戶與所屬點(diǎn)組虛擬服務(wù)器聯(lián)系,由虛擬服務(wù)器為之提供服務(wù)。(2)虛擬服務(wù)器根據(jù)用戶要求,以及當(dāng)時客戶的分布,如果找到滿足要求的資源,則返回peers列表,采用最短路徑算法,由已有的連上的客戶或者虛擬服務(wù)器直接為其提供服務(wù)。(3)如果用戶連不上虛擬服務(wù)器,并在設(shè)置時效內(nèi)沒有做出反應(yīng)的,則此虛擬服務(wù)器失效,用戶自動成為一個新的虛擬服務(wù)器,向服務(wù)器提出請求,服務(wù)器返回其所在區(qū)域的資源,并且更新信息。(4)如果本地找不到滿足要求的資源,則虛擬服務(wù)器將要求發(fā)送到相鄰的虛擬服務(wù)器,在不同點(diǎn)組間查找,最終把查詢結(jié)果返回到發(fā)出請求的用戶。2.2器之間的c/s模式在每個點(diǎn)組內(nèi)部,虛擬服務(wù)器和總服務(wù)器之間采用傳統(tǒng)的C/S模式。客戶端和服務(wù)器間的通訊按時間順序分為5步:登陸、連接、信息反饋、退出和更換頻道。(1)添加量:2*客戶端信息:客戶端向服務(wù)器發(fā)送本地的基本信息,同時Event=index。此時客戶端還沒有開始真正的下載,其他客戶端關(guān)鍵字均空缺。*服務(wù)器端反饋信息:服務(wù)器返回目前可使用的節(jié)目列表Index。Quality表示當(dāng)前節(jié)目的片源質(zhì)量,它可以由本節(jié)目所有用戶的上行帶寬和所需的所有下行帶寬的比值表示。例如,某節(jié)目有M個用戶正在觀看,此節(jié)目的Bitrate為N,第i個用戶的上行速率為Ni,則有:Quality=∑i=1MNiMN×100%Quality=∑i=1ΜΝiΜΝ×100%可見Quality是一個小于1的百分?jǐn)?shù)。由于服務(wù)器往往無法實(shí)時獲取全部客戶端的上傳帶寬,因此Quality只是對節(jié)目質(zhì)量的一個大致估計,以方便用戶選擇節(jié)目。(2)節(jié)目的up拾遺支持客戶端登陸后從服務(wù)器獲取節(jié)目列表,此后即可選擇自己喜歡的節(jié)目進(jìn)行連接以便獲取此節(jié)目對應(yīng)的相關(guān)細(xì)節(jié)信息。*客戶端信息:客戶端向服務(wù)器發(fā)送本地的基本信息,Event=start,以及所選節(jié)目的Channel-ID。Buddy,Upload-bw和Down-bw依然空缺。*服務(wù)器端反饋信息:服務(wù)器解析到Event=start后,將此客戶端加入Channel-ID對應(yīng)節(jié)目的用戶列表,并從已有的用戶中選擇一部分用戶作為peers返回給此客戶端。同時設(shè)置Interval信息,以設(shè)定客戶端反饋本地信息給服務(wù)器的時間間隔。如果出現(xiàn)意外錯誤,如客戶端提交的Channel-ID并不存在等,將返回Failure信息?？蛻舳诉€將從服務(wù)器獲取此節(jié)目的當(dāng)前time-num,以便以此初始化數(shù)據(jù)元。(3)信息反饋事件信息：信息反映因素發(fā)生在以下兩種情況下ip文件反饋信息包括:Client-ID,IP::Port,Event=info,Channel-ID,Buddy和Upload-bw。服務(wù)器添加不同疫情信息反饋信息同上。服務(wù)器根據(jù)其下載速度決定是否應(yīng)該提供新的peer給此客戶端。服務(wù)器反饋信息:接受到客戶端的info后,可根據(jù)info消息返回不同的信息。通常僅返回index信息。當(dāng)客戶端下載速度Down-bw小于90%的節(jié)目碼率時,附加新的peers,增加其下載速度。(4)兩種典型的兩種類型*客戶端信息:Client-ID,IP::Port,Event=change,需退出的節(jié)目Channel-ID和新選擇的Channel-IDCH。*服務(wù)器反饋信息:服務(wù)器收到change信息后,將該客戶端從對應(yīng)節(jié)目的用戶列表中刪除,再返回Channel-IDCH對節(jié)目的peers列表。(5)江陰三大地震厘清兩個導(dǎo)致地位的論域*客戶端信息:Client-ID,IP::Port,Event=stop,以及所選節(jié)目的Channel-ID。*服務(wù)器反饋信息:服務(wù)器收到stop信息后,將該客戶端從對應(yīng)節(jié)目的用戶列表中刪除,對客戶端僅返回ok信息表示已收到此信息?！駝?chuàng)建頻道(event=create-ch)*客戶端信息:Client-ID,IP::Port,Event=create-ch,以及此頻道的名稱channel-name,簡介channel-info,比特率bitrate和當(dāng)前序列號sequence-num。*服務(wù)器反饋信息:如果頻道創(chuàng)建成功,會返回一個新的頻道id,channel-id,以及頻道信息的更新時間interval,否則返回失敗原因failure-reason?！窀骂l道信息(event=info-ch):在規(guī)定的interval時間到達(dá)后,客戶端需要向服務(wù)器返回其最新信息,如果服務(wù)器在一定的時間內(nèi)未收到此信息,可認(rèn)為此頻道已關(guān)閉,并將該頻道從頻道隊(duì)列中刪除。●關(guān)閉頻道(event=stop-ch):當(dāng)客戶端退出或需要關(guān)閉此頻道時需要向服務(wù)器提交此信息。3系統(tǒng)的主要技術(shù)研究文中將P2P技術(shù)與流媒體技術(shù)相結(jié)合,充分利用P2P技術(shù)具有