基于混合P2P的多媒体网络教学系统设计研究

来源:用户上传      作者: 夏红娟 李卫军

　　摘 要：本文自主设计基于混合P2P网络平台的多媒体网络教学系统，解决了传统C/S、B/S系统中单个服务器自身资源的限制问题，合理的利用了空闲的资源，使得整个系统的能力得到了极大的提高。同时配合即时通信功能，使得学习者能够更好的交流，也使系统的教学效果有了显著的提高。
　　关键字：多媒体网络；流媒体；视频点播
　　中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2010）12-0092-01
　　
　　一、引言
　　在传统的多媒体网络教学系统中，多采用C/S或B/S模式，这样的设置是教师与学生，学生与学生之间的互动被限制，不能收到良好的教学效果。如果将混合P2P技术引入多媒体网络教学中，将会发挥混合片P2P技术的优点，将对多媒体网络教育进一步优化。
　　二、系统模主要块设计
　　（一）即时交流。本系统的即时交流模块采用集中式定位P2P网络模型，需要一台服务器为下属各节点提供聊天信息转发服务，并采用Socket通信的方式实现即时通信功能。首先需要在服务器端启动聊天服务器，下属子节点把要发送的信息封装成一个数据包，再发送给服务器。该数据包中包含发送方用户名、接收方用户名、信息内容、字体格式等信息。服务器在接收到子节点发送过来的数据包后，再发分到其它子节点，其它子节点接收到服务器传来的数据包，就对其进行解析，提取出发送方用户名、接收方用户名、信息内容和字体格式，并将其显示出来。如果用户登录或者注销退出，也需要向服务器发送用户登录和注销信息。因为即时通信是在多用户环境下，所以我们在转发服务器上使用了多线程技术，用来处理多个用户同时发出的服务请求。
　　（二）文件共享。借助混合P2P网络模型信息资源共享优点，客户节点从服务器下载的各种资源，可以共享给其他客户节点来使用。随着网络规模的不断扩大，客户节点数量越来越多，找到节点所需资源的概率就会越来越大，从而使整个网络的规模可以无限扩大，不会出现服务器瓶颈问题。系统在资源的选择上采用了混合P2P模式，由一台核心服务器为用户提示查找资源信息的服务，并且给用户返回资源的存放地址或节点的IP地址、主机名、通信端口等信息，之后再由用户去下载该资源。系统的文件下载功能中共采用了三套方案，客户节点方案、中心服务器方案和原始地址服务方案分别针对不同情况使用，同时客户也可以申请成为上传节点，服务器端收集各个申请用户共享的资源信息以及该机的IP地址、端口号等信息，再把信息保存在数据库中供其它用户查询。
　　（三）视频模块。基于混合P2P的网络模型VOD系统可以很好的解决服务器的瓶颈问题。我们根据对混合式P2P流媒体系统和传输方式研究，设计了一个混合P2P网络结构视频点播系统方案和功能模块，当客户节点需要流媒体内容时，首先向流媒体服务器发出申请；经过系统认证后，流媒体服务器便开始查找缓存有请求内容的在线客户节点列表，选择一没有为其他客户服务的空闲节点返回给请求者，并置其状态为在用；请求节点得到服务提供者的地址以后，开始向提供者请求提供流媒体内容。
　　三、系统实现
　　（一）即时通信。在主程序中监听一端口，等待客户接入；同时构造一个线程类，准备接管会话。当一个Socket会话产生后，将这个会话交给线程处理，然后主程序继续监听。我们运用Thread类或Runnable接口来。服务器端接受客户端的连接请求，同时启动一个线程处理这个连接，线程不停的读取客户端输入，然后把输入加入队列中，等候处理。在线程启动的同时将线程加入队列中，以便在需要的时候定位和取出。
　　（二）文件共享。系统的文件下载功能中共采用了三套方案，分别针对不同情况使用。三套方案分别为：客户节点方案、中心服务器方案和原始地址服务方案。下面给出三套方案的实现方式。
　　1.客户节点方案。客户节点方案包括了节点下载功能和节点上传功能。在下载功能中，用户向服务器提供要查询的资源ID，根据服务器返回的节点信息，判断是否有与当前请求相关的节点信息，如果没有，则选择其它两种方案。否则，系统客户端将会自动选择返回的所有结点中最快的一个进行连接，然后请求访问指定的资源。
　　2.中心服务器方案。当用户请求的资源在客户节点中不存在或无法访问时，系统则会执行中心服务器方案。中心服务器方案需要多台WEB服务器用于存放资源。在中心服务器方案中，文件下载方式采用多点下载模式，本系统采用的是5线程同时下载，以达到最佳的传输速率。中心服务器方案同样需用到服务器选择算法，系统首先从数据库中查询拥有该资源的服务器信息，包括有服务器地址，文件保存路径等，然后分别对得到的服务器地址使用PING命令，根据PING命令的返回信息，使用正则表达式筛选出响应时间，选择其中5个响应时间最短的服务器。如果查询数据库得到的服务器地址不足5个，则重复使用响应时间最短的服务器。
　　3.原始地址服务方案。原始地址服务方案主要针对当用户请求的资源在中心服务器和客户节点中不存在或无法访问时使用。用于保障系统资源的完整性和正确性，确保用户选择的节点一定能够访问。原始地址服务方案同样需要一台WEB服务器为用户提供服务，该服务器要求能够长期稳定的运行，以保证用户请求的资源一定能被访问。
　　（三）视频点播。本系统视频点播功能在视频文件的下载缓冲方法上，与文件共享中客户节点方案类似。通过连接点对点Socket连接传输字节流，把文件保存在临时文件夹中。系统在视频缓冲问题上采用了内存缓冲的方式，供播放器进行播放。
　　系统目前只实现了P2P多媒体网络的基本功能，在系统运行性能、客户端占用系统资源以及在大型网络中的应用等方面还需要进一步的研究。
　　
　　参考文献
　　[1]胡晶.基于P2P技术的视频点播技术[J].中国信息科技，2007，2：148
　　[2]郭春茂，P2P媒体分发网络中的数据下载调度策略[J].计算机工程.2008/10

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