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A streaming media project based on IPv4

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# 基于IPv4的流媒体广播系统
一个简单的流媒体项目，基于客户端/服务器模型（C/S）开发，采用UDP组播技术，实现MP3格式音乐广播系统。服务器端采用多线程处理频道信息，实现媒体库（MP3）读取并进行流量控制（令牌桶），并通过UDP组播发送；客户端采用多进程，实现父进程接受来自网络的数据，通过进程间通信技术管道发送给子进程，子进程进行数据解码并输出到特定频道。

## 设计需求
- 实现一个音乐广播系统
- 考虑到流量控制
- 基于客户端/服务器模型，服务器设计成守护进程。
- 用户可选择音乐频道，同时考虑加入节目单频道

## 需求分析

- 由于是一个广播系统，C/S之间的通讯采用无连接的**udp组播**，组播相对于广播更加灵活并且节省资源，故采用组播技术
- 由于需要考虑到节目单频道，让用户可以提前了解到每一个频道的类型，所以在各音乐频道内容的基础上，加上**节目单频道**，这样无需遍历每一个频道，就可以知道各频道的内容，从而针对性的选择。因此需要规定节目单数据格式和节目频道数据格式
- 由于广播的内容是音乐（后续可延伸扩展为视频），所以需要进行**流量控制**。流量控制采用[令牌桶](https://baike.baidu.com/item/令牌桶算法/6597000)实现，可设置传输的速率。
- 由于频道数目媒体库信息调整，故采用**多线程**获取并发送频道数据。不涉及多线程之间的通讯，需要考虑的**令牌桶**资源的互斥访问。
- 服务器最后以**守护进程**方式运行，系统运行过程中的数据采用**系统日志**保存。

## 系统框架

<img width = '1057' height = '733' src = "https://github.com/missFuture/zte-com2020/blob/master/images/服务端-客户端.png"/>

## How to use this repository
### 编译
```powershell
git clone https://github.com/missFuture/IPv4_streaming_media.git
cd clinet/
make
cd ../server
make
```
### 设置本地媒体库
|/var
 |---media
| --- | --- ch1
 | --- | --- | --- desc.txt
| --- | --- | --- 1.mp3
 | --- | --- | --- 2.mp3
| --- | --- | --- 需要人陪.mp3
 | --- | --- ch2
| --- | --- | --- desc.txt
 | --- | --- | --- 3.mp3
| --- | --- | --- 4.mp3
 | --- | --- | --- 你不知道的事.mp3
| --- | --- ch3
 | --- | --- | --- desc.txt
| --- | --- | --- 好心分手.mp3
 | --- | --- ...
**注**：频道目录chn（ch1, ch2, ch3...）位于 **/var/media** 目录下（如果不存在需要自己创建），每一个频道中包含需要播放的媒体文件（mp3），以及该频道音乐的类型（中文，英文，流行，古典？），将该标签写入 **desc.txt** ，将来会在节目单频道出现供用户选择。\

## 9.4更新
前期项目还是存在丢帧的问题，解决方案参考https://cloud.tencent.com/developer/article/1638140
调试过程：
- （1）排除发送放获取本地媒体数据间断的情况
- （2）排除发送放为将该发送的数据发出问题
- （3）排除客户端父子进程间通信，由于系统管段内核缓冲区不足的问题，这个是通过将匿名管道更换程命名管道发现。也可以采用其他IPC机制，例如共享内存，信号量，消息队列。
- （4）令牌通采取的定时器sleep(1)会被中断打断，不是很完美，后期采用nanosleep获取更加精准的定时器，同样有问题。最后更换成采用select实现定时，令牌通这一块还是存在读取的速度过快问题，这就会导致接受端缓冲区持续增长，以至于后期会丢弃部分数据。
- （5）最后不得已采用修改系统参数，linux的socket缓冲区buffer，如下（在client中通过setsocket设置socket接受缓冲区大小参数）
```powershell
uint64_t receive_buf_size = 20*1024*1024;  //20 MB
setsockopt(socket_fd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &receive_buf_size, sizeof(receive_buf_size));
```

## 后期优化的方向：
-  (1) 参考TCP的可靠传输，实现UDP的可靠传输，可参考实时流式传输协议RTSP。目前个人感觉不到明显的丟帧问题
-  (2) 点播机制
-  (3) 客户端界面

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