分类： 系统运维
2010-10-05 15:54:12
通过前面章节分析可以发现，P2P与组播在承载高带宽IP视频直播方面各有优点，也均有不尽人意的地方。二者是否能结合在一起，利用各自的优点 而克服其主要缺点?由于P2P是一种应用层的技术，而组播主要是网络层的技术，我们设计了一个P2P环境下的组播传输系统，很好地解决了高带宽IP视频直 播目前的问题。
P2P环境下的组播传输系统基本逻辑图如图1所示。
图1 P2P环境下的组播传输系统基本逻辑
其主要逻辑组件包括：
（1）组播服务器。组播服务器负责发送组播流。组播服务器可以是一个分级的逻辑结构，用户可通过多种方式从中心内容服务器取得内容，如直接与中 心内容服务器建立组播路径，或中心内容服务器通过单播传送至边缘内容服务器，用户端到边缘服务器建立组播路径等，这由具体的网络实现决定。
（2）管理服务器。管理服务器负责对整个系统的用户进行管理。
（3）客户端。客户端提供内容的本地存储，并与其余客户端建立P2P关系，为对方提供节目。
客户端接收P2P环境下的组播关键流程如下：
（1）客户端1接收组播并缓存
客户端1通过IGMP（Internet Group Management Protocol，互联网组管理协议）请求加入组播组，缓存了一定时间的节目后再开始播放。
在客户端有两个缓存，一个缓存保存了接收到的数据包，称为原始缓存；另一个缓存把原始缓存的内容复制过来，并解包合成工作的内容，称为播放缓存。
原始缓存通过检查UDP包的包号知道哪些数据包是否缺失，如果原始缓存发现了有丢包时，就会向群内用户发送请求重发。当原始缓存的包完整后，原始缓存把数据包复制到播放缓存，由播放缓存解包合成图像内容。
这两个缓存的关系如图2所示。
图2 原始缓存与工作缓存关系示意
由图2可见，原始缓存的空间比工作缓存的空间要大。原始缓存保留的数据包括了部分工作缓存已经删除的数据，这是考虑到在分布式环境下，各客户端可能的时延不同，可能有别的用户需要重传该部分数据。
原始缓存及工作缓存的时间可根据网络的状况调整。缓存结构应与具体P2P应用软件的分片方式相适应，缓存的大小应为P2P应用软件分片大小的整数倍。缓存的数据先不进行拆包的工作，保留UDP包的包号，播放时把缓存的内容复制到播放缓存再进行拆包合成。
（2）多个客户端接收同一组播内容
客户端2同样加入这个组播组，其过程与客户端1相同。以后加入的客户端过程类似。
（3）管理服务器把客户端组成群
管理服务器把几个客户端归成一个群（数量可调，建议5个），在一个群内的用户建立点对点的关系。
群指一组建立点对点关系的客户端，建立群的目的是为了组播重传，当群中的一个用户丢失某个数据包时，它将向群内用户发送请求重发，群内用户从自己的缓存中为其提供相应数据。
考虑到组播丢包时可能是数据网的某个设备或节点出现问题，所以群内用户分布应跨城域网，以避免城域网内某个设备或节点出现问题时影响用户使用组播。
群的建立由管理服务器统一调度。
群是一种交叉的方式，每个用户可能属于几个群，如图3所示：
图3 组播群示意
（4）群内组播重传机制
当客户端1发现缓存上的缺少了某个包时（通过包号检查），它向群内的所有用户发送广播包，询问哪个用户有这个包，如果群内的某用户有，它将向客户端1发送这个包，客户端把这个包放入缓存。如果有多个用户发送了数据过来，客户端1将忽略后到的包。重发机制的过程如下：
①客户端向群内的所有用户发送请求，请求别的用户为自己发送丢失的数据包，请求信息包括需要的数据的UDP包号；
②群内用户接收到请求后，检查自己的原始缓存，如果有该丢失数据包，则向请求用户发送该丢失数据包，发送时把丢失的整个UDP数据包（包括UDP包头）作为重传数据包的Payload（净荷）进行传送；
③请求重发的客户端接收到重传的数据包后，把它放入原始缓存相应队列；
④请求重发的客户端只使用首先收到的重发数据包，丢弃其余数据。
