基于IPv4的流媒体广播系统Plus

Streaming media broadcasting system based on IPv4. It is written in C language and uses advanced unix programming technology.

项目简介

基于IPv4的流媒体广播系统Plus，在原版的基础上进行升级和bug修复等。采用C语言编写，使用高级Unix环境编程技术。基于客户端/服务器模型（C/S）开发，运行于Linux平台。服务端可以运行在个人PC或小型服务器上，客户端可以运行在个人PC或者ARM便携设备。服务端作为守护进程运行在后台，启动后会读取本地的媒体库信息，生成所有的节目描述信息，并采用UDP组播的形式发送给所有加入该组播组的设备，同时读取本地媒体库中的歌曲二进制内容，形成相应频道包，向局域网内每个设备发送MP3格式的流媒体音乐。服务器端采用动态线程池技术处理节目描述信息发送以及频道内容发送的并发任务，流媒体发送时的流量控制采用令牌桶流控技术；客户端采用多进程，父进程负责从网络接收频道信息和歌曲内容的数据，通过进程间通信技术（例如：管道）发送给子进程，子进程使用解码器（mpg123）对收到的流媒体音乐进行解码并使用扬声器播放。采用系统日志记录运行时产生的log信息。

需求分析

• 客户端分为数据接收和数据解码两个较为独立的功能，采用多进程方式实现，进程间通信采用匿名管道实现。
• 广播系统，服务端与客户端采用面向无连接的UDP协议，最实用的实现方式是使用UDP组播技术，相比广播更加节省局域网资源。
• 由于服务端需要多个任务并发执行，首先想到多线程处理，考虑后期功能升级，决定采用动态线程池，由线程池来管理各线程的申请和资源释放。
• UDP是面向无连接的协议，也没有流量控制。为了让客户端能正常收到所有的歌曲内容，不严重丢帧，需要手动实现流控算法，这里采用令牌桶流控。
• 客户端需要知道广播都有什么节目和内容，因此服务端需要一个不停发送节目单信息的频道。
• 服务端需要同时广播n个频道的内容，因此需要实现多线程并发。
• 以守护进程模式运行时需要使用系统日志，方便查看崩溃记录和DEGUB信息。

系统框架

​ 服务端框架

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​ 客户端框架

目录结构

Streaming_media_broadcasting_system_based_on_IPv4/
├── client
│   ├── client.c
│   ├── client.h
│   ├── Makefile
│   └── start.sh
├── include
│   └── protocol.h
├── medialib
│   ├── ch1
│   │   ├── desc.txt
│   │   ├── 世界这么大还是遇见你.mp3
│   │   └── 起风了.mp3
│   ├── ch2
│   │   ├── desc.txt
│   │   ├── 带你去旅行.mp3
│   │   └── 再见只是陌生人.mp3
│   ├── ch3
│   │   ├── desc.txt
│   │   ├── Summertime Sadness.mp3
│   │   └── 学猫叫.mp3
│   └── ch4
├── server
│   ├── channel.c
│   ├── channel.h
│   ├── list.c
│   ├── list.h
│   ├── Makefile
│   ├── medialib.c
│   ├── medialib.h
│   ├── server.c
│   ├── server_conf.h
│   ├── threadpool.c
│   ├── threadpool.h
│   ├── tokenbucket.c
│   └── tokenbucket.h
├── README.md
├── LICENSE
└── Streaming_media_broadcasting_system_based_on_IPv4.code-workspace

说明：client文件夹为客户端代码，server文件夹为服务端代码。include存放服务端客户端数据传输格式的协定头文件。medialib为本地媒体库格式样例。

测试环境

• Ubuntu 20.04 LTS x86_64

• 正点原子i.MX6ULL Linux阿尔法开发板

• gcc version 9.4.0 (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.1)

• gcc version 4.9.4 (Linaro GCC 4.9-2017.01) (交叉编译器)

• Thread model: posix

部署

$ git clone https://github.com/litbubo/Streaming_media_broadcasting_system_based_on_IPv4.git	#Github		           # https://jihulab.com/litbubo/Streaming_media_broadcasting_system_based_on_IPv4.git   jihulab
$ cd Streaming_media_broadcasting_system_based_on_IPv4/
$ sudo cp -r ./medialib/ /var/
$ cd server/
$ make
$ ./server -R 0  # 守护进程运行
$ cd ../client/
$ make
$ ./start.sh  # 启动客户端，为防止丢帧，首次启动务必使用此脚本

运行效果

技术栈

高级Unix环境编程

• 文件IO

• 进程

• 进程间通信

• 守护进程

• 信号

• 线程

• 网络编程(socket)

• UDP

后期改进

• 采用Qt框架实现带GUI的客户端，可在UI中显示歌曲信息和进度条等。
• 服务端采用动态媒体库，随着媒体库的增加和减少，服务端无需重启即可增加或减少频道的数目，同时更新后的发送节目单信息。

其他

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