p2p在線高清視頻點播系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

p2p在線高清視頻點播系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

隨著科學技術的日新月異，手機已經發(fā)生了無數(shù)的變化。由于手機視頻技術在手機平臺上的應用速度較慢，手機處理能力受到限制，手機視頻視頻的視頻質量仍然無法像pc平臺那樣實現(xiàn)高分辨率。目前手機視頻播放主要還是基于J2ME技術、Symbian平臺、Android平臺等來實現(xiàn)。最近幾年,P2P(Peer-to-Peer)又成為因特網上的一個熱點,P2P是因特網的一種應用模式,其意思是指網絡上的任何設備(包括大型機、PC機、PDA、手機、機頂盒等等)都可以平等地直接進行連接并進行協(xié)作,相比當前因特網上的主流應用模式C/S或者B/S而言,P2P具有自己鮮明的特點和優(yōu)勢。P2P流媒體播放技術在PC端已經得到了廣泛的應用,而在手機客戶端,由于受制于2.5G網絡帶寬的限制,這仍然是一片空白。在3G網絡日趨成熟,無線帶寬逐步提高的今天,基于P2P技術的應用程序部署在手機客戶端已經不再是天方夜譚。借助Android操作系統(tǒng)以及3G網絡的支持,開發(fā)一個P2P在線高清視頻點播系統(tǒng)具有廣闊的應用前景。1android環(huán)境Android一詞的本義指“機器人”,同時也是Google于2007年11月5日宣布的基于Linux平臺的開源手機操作系統(tǒng)的名稱,該平臺由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應用軟件組成。Android是一個分層的環(huán)境,構建在Linux內核的基礎上,它包括豐富的功能。Android包括一個構建在WebKit基礎上的可嵌入瀏覽器,Android提供多種連接選項,包括WiFi、藍牙和通過蜂窩連接的無線數(shù)據(jù)傳輸(如GPRS、EDGE和3G)。Android運行在Linux內核上。Android應用程序是用Java編程語言編寫的,它們在一個虛擬機(VM)中運行。每個Android應用程序都在DalvikVM的一個實例中運行,這個實例駐留在一個由Linux內核管理的進程中,如圖1所示。2p2p技術特點近幾年,P2P(Peer-to-Peer)成為因特網上的一個熱點。P2P是因特網的一種應用模式,其意思是指網絡上的任何設備(包括大型機、PC機、PDA、手機、機頂盒等等)都可以平等地直接進行連接并進行協(xié)作。P2P節(jié)點不依賴中心節(jié)點而是依靠網絡邊緣節(jié)點,實現(xiàn)自組織與對等協(xié)作的資源發(fā)現(xiàn)和共享,因此擁有自組織、可擴展性、魯棒性、容錯性以及負載均衡等優(yōu)點。P2P技術被廣泛應用于文件共享、網絡視頻、網絡電話等領域,以分布式資源共享和并行傳輸?shù)奶攸c,為用戶提供了更多的資源、更高的可用帶寬以及更好的服務質量。目前P2P流媒體關鍵技術主要包括文件定位技術、節(jié)點的選擇、容錯機制、安全機制等。3流觀看技術模塊該系統(tǒng)意在實現(xiàn)手機終端上進行高清視頻的在線點播,主要任務包括實現(xiàn)P2P網絡服務的架設、實現(xiàn)P2P服務器的架設、實現(xiàn)視頻源服務器的架設、實現(xiàn)P2P種子服務器的架設、實現(xiàn)Android平臺的JXTA技術、實現(xiàn)Android平臺的視頻流播放技術、實現(xiàn)Android平臺的視頻播放與控制技術。(1)系統(tǒng)的功能如下:1)初始化P2P網絡,自動搜索P2P集合點。2)讀取集合點節(jié)點列表。3)讀取播放列表。4)通過播放列表種子服務器搜索片源種子。5)在集合點中搜索片源種子。6)連接片源種子節(jié)點,請求傳輸。7)種子節(jié)點接到請求,進行握手,握手完成后開始傳輸數(shù)據(jù)。8)數(shù)據(jù)緩沖完成后開始播放影片。(2)系統(tǒng)的功能模塊如圖2所示。(3)開發(fā)環(huán)境1)操作系統(tǒng):MicrosoftWindowsXPProfessional。2)程序語言:Android,Java。3)開發(fā)包:JDK1.6,AndroidSDK1.5,JXTA。4)IDE:Eclipse3.5.1,ADTplugin。4系統(tǒng)總體流程該系統(tǒng)主要通過JXTA協(xié)議,構建一個P2P網絡,在網絡中設置有若干個PC機節(jié)點和手機節(jié)點,每個節(jié)點中都有共享文件,任意節(jié)點可通過P2P網絡集合點訪問其他節(jié)點的共享資源。系統(tǒng)啟動時首先進行初始化,初始化過程會檢查緩存情況、啟動JXTA網絡連接,啟動之后將搜索JXTA網絡集合點RDV,讀取集合點上的Peer列表。待初始化完畢之后,系統(tǒng)等待用戶的視頻點播請求,點播之后系統(tǒng)向集合點請求資源,集合點將相應的節(jié)點列表反饋給請求節(jié)點,接到反饋的節(jié)點列表之后,系統(tǒng)向相應的節(jié)點發(fā)送文件傳輸請求,經握手后即開始傳輸數(shù)據(jù),傳輸過程將檢查緩存情況,待緩存完畢之后即可開始播放視頻,系統(tǒng)的主要流程如圖3所示。該系統(tǒng)的P2P網絡主要由3個部分組成,分別是Android平臺節(jié)點、PC平臺節(jié)點和Peer集合點,其中Peer集合點負責收集和發(fā)送節(jié)點列表信息,起到一個系統(tǒng)調度的作用,各節(jié)點可以通過集合點獲取存在的節(jié)點列表,通過該列表,即可對該對等網絡中的任意節(jié)點進行訪問,接收和發(fā)送數(shù)據(jù),該系統(tǒng)的整體結構示意圖如圖4所示。5功能菜單設計播放器由播放功能單元和功能菜單組成,播放器可以實現(xiàn)視頻播放功能,功能菜單作為播放功能的輔助選項可以讓用戶選擇播放文件、查看系統(tǒng)狀態(tài)、進行系統(tǒng)設置、進行P2P聊天等功能。系統(tǒng)主界面如圖5所示,頂端為標題欄,緊接著視頻播放窗口和播放器控制按鈕,最下方為Menu功能菜單。5.1actity接口播放器的主控界面如圖6所示,該播放器主要通過調用AndroidAPI中的MediaPlayer類來實現(xiàn),首先要在Activity里創(chuàng)建SurfaceView,這個View與控制SurfaceView的SurfaceHolder對象,搭配MediaPlayer的SetDisplay()方法來制定要將圖像顯示于指定的SurfaceView之上。要在Activity里面配置SurfaceView,必須讓Activity實現(xiàn)SurfaceHolder.Callback接口,在Activity當中覆蓋surfaceChanged()與surfaceDestroyed()方法。主程序構建了MediaPlayer()對象,通過MediaPlayer.setDisplay(SurfaceHolder)方法,讓MediaPlayer播放影片時,將圖像顯示在指定的SurfaceView中,播放器主要方法的相關代碼如下:5.2生成主題函數(shù)Menu功能菜單如圖5所示,實現(xiàn)Menu功能菜單主要通過手機接口的MenuShotcut,也就是所謂的MenuKey。程序除了默認覆蓋的OnCreat之外,還需要另外新建兩個類函數(shù):onCreatoptionsMenu()與onOptionsItemSelected(),前者為創(chuàng)建Menu菜單的項目,后者是處理菜單被選擇運行后的時間處理。以下是onCreatoptionsMenu()與onOptionsItemSelected()的源代碼:5.3方便用戶選擇用戶表信息該系統(tǒng)的播放列表界面如圖7所示,該界面展現(xiàn)了當前讀取的XML文件中的播放列表信息,方便用戶進行選擇。該播放列表主要通過AlertDialog.Builder方法類來實現(xiàn),通過加載讀取的XML文件,就可以把信息顯示于屏上。播放列表的AlertDialog.Builder調用方法,相關代碼如下:5.4基于adpertsing的請求支持該程序主要用于對網絡上的Peer節(jié)點進行搜索,維護一個節(jié)點列表。該搜索程序通過JXTA對等機發(fā)現(xiàn)協(xié)議(PDP)進行節(jié)點搜索,PeerDiscoveryProtocol(PDP)定義了發(fā)現(xiàn)其他Peer和資源的協(xié)議,該協(xié)議包括兩個方面,一方面用于請求獲得其他Peer的Advertisement;另一方面用于相應其他Peer的這種請求。Peers給所有已知的Peer和RendezvousPeer發(fā)送一個DiscoveryQueryMessage,RendezvousPeer對discovery請求進行處理,并返回一個DiscoveryResponseMessage,其中包含它緩存中的advertisement。另外,它還把這個請求廣播給所有知道的Peer,收到請求的Peer搜索本地緩存尋找匹配的advertisement,如果找到,就直接給最初的請求方發(fā)送一個DiscoveryResponseMessage。該程序運行在一個線程(Thread)中,在該線程中,執(zhí)行一個循環(huán),每隔60*1000毫秒獲取一次節(jié)點列表。節(jié)點搜索線程代碼如下:5.5pipewelling東南角文件發(fā)送的實現(xiàn)是利用P2PSocket編寫的程序,可以在任意Peer之間對等地傳輸文件。該程序通過JXTA管道綁定協(xié)議,由Pipe向遠程Peer發(fā)送文件,文件將以流的形式傳遞,通過PipeMsgEvent實現(xiàn)PipeMsgListener,每次當有消息傳送到管道的時候,事件將被捕獲。通過doFileListRequest處理共享文件列表的請求,向對方發(fā)送包含共享文件名的列表的消息。在一個線程中執(zhí)行一個循環(huán),同過JXTA網絡進行文件資源廣播,如果得到回應就進行資源請求確認,確認完成之后調用this.socketService.sendFile()函數(shù)發(fā)送當前文件資源,文件發(fā)送循環(huán)程序的相關代碼如下:5.6基于約束的pla網絡節(jié)點列表收集主要完成啟動并初始化JXTA網絡,形成一個網絡集合點RendezvousPeer,集合點服務的主要功能是允許Peer向網絡上的其他Peer傳播消息。該集合點可以監(jiān)聽到所有相鄰網絡請求連接的Peer節(jié)點,包括PC機模擬節(jié)點和Android手機節(jié)點,通過一個節(jié)點列表對當前節(jié)點的信息進行維護,接收節(jié)點的連接與退出請求。該結合點類的設計主要是通過集合點協(xié)議RVP(RendezvousProtocol),簡單Peer運用該協(xié)議同集合點相連接,由集合點代表自己向其他Peer傳播消息。RVP的實現(xiàn)扮演雙重角色,為傳播消息提供了統(tǒng)一的API,該功能不依賴Peer是否配置成集合點。節(jié)點收集類PeerDroid_RDV的相關代碼如下:6androidi視頻技術的實現(xiàn)雖然在PC機上JXTA可以完美運行,但要把JXTA平臺完全移植到Android上并不是一件容易的事情。PeerDroid框架將JXTA中專門用于移動開發(fā)的JXME平臺完美的移植到了Android平臺。本系統(tǒng)借助PeerDroid搭建一個JXTA網絡,一個虛擬PC機節(jié)點,一個Android節(jié)點,實現(xiàn)了Android和PC節(jié)點之間互傳文件。通過AndroidAPI實現(xiàn)了視頻的播放與控制。最后,將Android視頻播放器與PeerDroid進行整合,通過點播請求傳輸文件,然后播放視頻。借助3G網絡,Android未來的市場占有率將望超過Symbian平臺。文件接收的實現(xiàn)通過J