paper: article finished
authorCălin-Andrei Burloiu <calin.burloiu@gmail.com>
Sun, 5 Feb 2012 21:41:56 +0000 (23:41 +0200)
committerCălin-Andrei Burloiu <calin.burloiu@gmail.com>
Sun, 5 Feb 2012 21:41:56 +0000 (23:41 +0200)
application/models/videos_model.php
docs/paper/img/living-lab-site.jpg [new file with mode: 0644]
docs/paper/img/nsvideo-widget.jpg [new file with mode: 0644]
docs/paper/p2p-tube.bib
docs/paper/p2p-tube.tex
docs/paper/src/conclusion.tex
docs/paper/src/design.tex
docs/paper/src/future-work.tex [new file with mode: 0644]
docs/paper/src/implementation.tex
docs/paper/src/introduction.tex
docs/paper/src/next-share.tex

index 711b967..afcfd3d 100644 (file)
@@ -471,7 +471,7 @@ class Videos_model extends CI_Model {
                // Search word fragments.
                // sfc = search fragment condition
                $sfc = "( ";
-               // sfr = serach fragment relevation
+               // sfr = search fragment relevance
                $sfr = "( ";
                $sep = ' +-*<>()~"';
                $fragm = strtok($search_query, $sep);
@@ -481,7 +481,7 @@ class Videos_model extends CI_Model {
                                        OR description LIKE '%$fragm%'
                                        OR tags LIKE '%$fragm%') OR ";
                        
-                       // Frament relevations are half of boolean relevations such
+                       // Frament relevances are half of boolean relevances such
                        // that they will appear at the end of the results.
                        $sfr .= "0.25 * (title LIKE '%$fragm%')
                                        + 0.1 * (description LIKE '%$fragm%')
diff --git a/docs/paper/img/living-lab-site.jpg b/docs/paper/img/living-lab-site.jpg
new file mode 100644 (file)
index 0000000..cf01ed9
Binary files /dev/null and b/docs/paper/img/living-lab-site.jpg differ
diff --git a/docs/paper/img/nsvideo-widget.jpg b/docs/paper/img/nsvideo-widget.jpg
new file mode 100644 (file)
index 0000000..7504176
Binary files /dev/null and b/docs/paper/img/nsvideo-widget.jpg differ
index 40b9df5..a1f4cda 100644 (file)
@@ -4,6 +4,10 @@
        note = "[Online, accessed 2-February-2012]"
 }
 
+@misc{next-share,
+       title = {{Next-Share deliverable D4.0.6}},
+}
+
 @misc{ldap,
        howpublished = {{http://tools.ietf.org/html/rfc4510}},
        title = {{Lightweight Directory Access Protocol (LDAP)}},
        note = "[Online, accessed 2-February-2012]"
 }
 
+@misc{mysql-fulltext,
+       howpublished = {{http://dev.mysql.com/doc/refman/5.0/en/fulltext-search.html}},
+       title = {{MySQL Full-Text Search Functions}},
+       note = "[Online, accessed 2-February-2012]"
+}
+
+@misc{mysql-boolean-search,
+       howpublished = {{http://dev.mysql.com/doc/refman/5.0/en/fulltext-boolean.html}},
+       title = {{MySQL Boolean Full-Text Searches}},
+       note = "[Online, accessed 2-February-2012]"
+}
+
+@book{tf-idf,
+  title = {{Introduction to Information Retrieval}},
+  author={C.D. Manning, P. Raghavan, H. Schutze},
+  year={2009},
+  pages={118--119},
+}
+
 @misc{w3c-ws-gloss,
        howpublished = {{http://www.w3.org/TR/2004/NOTE-ws-gloss-20040211/}},
        title = {{W3C Web Services Glossary}}
@@ -63,7 +86,7 @@
        title = {{WS-SecureConversation}}
 }
 
-@misc{rfc-tls,
+@misc{tls,
        howpublished = {{http://tools.ietf.org/html/rfc5246}},
        title = {{RFC 5246 - The Transport Layer Security (TLS) Protocol Version 1.2}}
 }
        title = {{Rsync -- file synchronization network protocol}}
 }
 
+@misc{ffmpeg,
+       howpublished = {{http://ffmpeg.org/}},
+       title = {{FFmpeg}}
+}
+
+@misc{swift,
+       howpublished = {{http://tools.ietf.org/html/draft-grishchenko-ppsp-swift-02}},
+       title = {{swift -- The Generic Multiparty Protocol}}
+}
+
 @misc{wiki-wsdl,
        howpublished = {{http://en.wikipedia.org/wiki/Web_Services_Description_Language}},
        title = {{Web Services Description Language}}
index d756b8d..5572f47 100644 (file)
@@ -64,6 +64,10 @@ Video-On-Demand, NextShare, P2P-Next
 \label{sec:implementation}
 \input{src/implementation}
 
+\section{Future Work}
+\label{sec:future-work}
+\input{src/future-work}
+
 \section{Conclusion}
 \label{sec:conclusion}
 \input{src/conclusion}
index 80cf64e..fd9fd13 100644 (file)
@@ -1,5 +1 @@
-TODO
-
-The web service solution to use depends a lot on the application requirements. Whether communication footprint is vital? Whether the service needs to published through a discovery service or not? Whether the service functionality needs to be described for other services or clients? For our application a RESTful web service best fitted, mainly because of our protocol simplicity and our need for a low communication overhead. Also a discovery feature was not required.
-
-WS-Security offers a lot of features in comparison with HTTPS with TLS/SSL, like end-to-end communication and message integrity. If this are not required then HTTPS offers a lower overhead and is recommended to be used.
\ No newline at end of file
+We designed and implemented P2P-Tube, a video-sharing platform which supports the new Next-Share content delivery technology from P2P-Next. The most common features needed to implement a video-sharing site are found on this platform which allows users to share their thoughts through videos. It ensures scalability for a few thousands users by using the Next-Share technology, which moves part of the overhead to the users, and by using a distributed system of content ingestion machines (CIS). It offers organization of video assets through categories and social features through users, comments and voting. Community contributions are encouraged, because P2P-Tube is free and open-source.
\ No newline at end of file
index 6d722b0..4cc132d 100644 (file)
@@ -29,7 +29,7 @@ P2P-Tube provides to the users the following features:
  \item \textbf{Searching}. Video assets can be searched by keywords and the results must be ordered by their relevance. The search can be done in the whole set of videos or in a particular category.
 \end{itemize}
 
-\textit{Internal authentication} is for users that applied for an account by the \textit{Registration} page. There are situations when the platform must be integrated with other services or sites. For example in our university we use P2P-Tube to share videos of technical presentations, courses or social events. We also have Moodle learning platform where students already have an account, so it was desired that users can authenticate on P2P-Tube we the same account credentials from Moodle. This has been achieved thorough LDAP which permits students to authenticate on both sites with the same user name and password, without requiring them to create an additional account. Another way to make users skip signing up is by using OpenID, a standard protocol which allows them to sign in through an account from another site. However, this third party site must support OpenID. So, for example, users that already have an account on Yahoo!, Google, Twitter or WordPress can securely sign in with the same user names and passwords from that accounts. When users log in for the first time using external authentication, like LDAP or OpenID, they must complete their profile.
+\textit{Internal authentication} is for users that applied for an account by the \textit{Registration} page. There are situations when the platform must be integrated with other services or sites. For example in our university we use P2P-Tube to share videos of technical presentations, courses or social events. We also have Moodle learning platform where students already have an account, so it was desired that users can authenticate on P2P-Tube with the same account credentials from Moodle. This has been achieved thorough LDAP which permits students to authenticate on both sites with the same user name and password, without requiring them to create an additional account. Another way to make users skip signing up is by using OpenID, a standard protocol which allows them to sign in through an account from another site. However, this third party site must support OpenID. So, for example, users that already have an account on Yahoo!, Google, Twitter or WordPress can securely sign in with the same user names and passwords from that accounts. When users log in for the first time using external authentication, like LDAP or OpenID, they must complete their profile.
 
 Users can upload video assets through an upload mechanism described in the next subsection.
 
@@ -42,7 +42,7 @@ Besides video transcoding, several other operations must be performed in order t
 
 An user uploads a video file, referred here as \textit{raw video file}, to a web server and may also provide additional information about it, like title, description, tags etc.. When video upload is finished the process of content ingestion is started by the web server by sending a content ingestion request to a CIS. This is done directly, if the system has a single CIS, or indirectly via a CIS Load Balancer (CIS-LB), which forwards the request to one CIS from a pool of several CIS machines. By doing load balancing, the indirect request method provides scalability because more content ingestion jobs can run in parallel, allowing more users to add content simultaneously to the platform. By these means availability is also increased, the system becoming fault tolerant in case of CIS failures.
 
-Note that sending content ingestion request is transparent for the web server. There is no difference for it if this is done directly to a CIS or indirectly through a CIS-LB. This simplifies implementation of the web server and hides the abstraction of content ingestion from it.
+Note that sending content ingestion requests is transparent for the web server. There is no difference for it if this is done directly to a CIS or indirectly through a CIS-LB. This simplifies implementation of the web server and hides the abstraction of content ingestion from it.
 
 \begin{figure}[h]
   \begin{center}
diff --git a/docs/paper/src/future-work.tex b/docs/paper/src/future-work.tex
new file mode 100644 (file)
index 0000000..984339b
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,13 @@
+Our video-sharing platform is far from being a complete one, so we are planning to extend it in the following directions:
+
+\begin{itemize}
+ \item \textbf{Administration Interface}: the platform must have an advanced administration interface, where features, the user interface and moderation can be easily managed via a web interface. With moderation system administrators can ban users, delete video etc.. The general purpose open-source platform Joomla for example provides an administrion interface.
+ \item \textbf{Video Support}: extending P2P-Tube to support other video technologies besides Next-Share. Normal HTML5 and VLC support and also Adobe Flash Player support without P2P streaming must be considered.
+ \item \textbf{Swift Support}: P2P-Tube was designed to work with Next-Share by using BitTorrent protocol. Another better protocol that can be used is \textit{swift} \cite{swift}, which is currently an IETF draft.
+ \item \textbf{Hierarchical Categories}: categories are currently defined as a list. In the future they should have a tree structure with categories, subcategories, subsubcategories etc..
+ \item \textbf{Better language support}: currently our platform supports multiple languages with the native support from CodeIgniter and with article controllers language support. A better support would allow users to change the language directly from a P2P-Tube site. Also automatic language detection should be considered by locating the IP address of the user or by inferring it from the URL. For example, http://www.example.com/fr/page should use French, http://example.ro/ should be in Romanian and http://it.example.org/page should be in Italian. The current language should be reflected in the currect URL as in the previous examples such that search engines can also detect it, providing SEO (Search Engine Optimization).
+ \item \textbf{Better Search Feature}: changing the current implementation of the search mechanism which is based on MySQL Full-Text with a more powerful one, such as one based on Apache Lucene or Apache Solr.
+ \item \textbf{Porting for Other Operating Systems}: P2P-Tube should be ported for Windows Server.
+ \item \textbf{Alternative Features for CIS}: file transfers should be supported with other more reliable protocols such as rsync and other tools for transcoding and thumbnail extraction should be considered.
+ \item \textbf{Adapting CIS for Other Video Technologies}: if the platform includes normal support for HTML5, VLC, Adobe Flash or other technologies, CIS must be modified. One good reason could be that other technologies do not need seeding and creating torrents.
+\end{itemize}
index 31cd860..f9db461 100644 (file)
@@ -2,6 +2,16 @@ One of the basic design principles of our platform was to publish it as open-sou
 
 Our implementation was designed to work on \textbf{GNU/Linux} distributions, so our back end dependencies, such as FFmpeg, has been chosen based on this. However we tried as much as possible to choose them such that they also run on other operating systems, such as Windows. Thus, porting P2P-Tube for them should be easy, but until this point creating a cross-platform implementation was not a priority for us.
 
+\begin{figure}[h]
+  \begin{center}
+    \includegraphics[width=\columnwidth]{img/living-lab-site.jpg}
+  \end{center}
+  \caption{UPB Living Lab Site -- An Implementation of P2P-Tube}
+  \label{fig:living-lab-site}
+\end{figure}
+
+We are using P2P-Tube in our university for P2P-Next Living Lab Site (see Figure \ref{fig:living-lab-site})  as a test bed for the Next-Share technology.
+
 \subsection{Web Application Front End}
 \label{subsec:front-end}
 
@@ -36,55 +46,89 @@ Some parts of a web page are common to more than one page. This include headers,
 \subsection{Searching Video Assets}
 \label{subsec:searching}
 
+As stated before the default user interface of the platform provides a search box in the page header along with an options list for narrowing results to a specific category.
+
+The search functionality depends on MySQL Full-Text functions \cite{mysql-fulltext}, thus the search query language is similar. Two modes of full-text searching are used from MySQL: natural language full-text search and boolean full-text search. 
+
+\textit{Natural language full-text search} allows users to enter space separated keywords that are matched against table rows. Searching is performed only in table columns that are indexed for full-text search, so we are indexing \texttt{title}, \texttt{description} and \texttt{tags} columns from \texttt{videos} table. What MySQL calls natural language is in fact vector space search, which calculates the relevance of each result row against the query with some variation of \textit{tf-idf} formula \cite{tf-idf}, one of the most popular used in information retrieval. This kind of searching performs well on our video set of about 120 items. However, natural language search mode has some problems. For instance, any word shorter than four characters is not indexed, so a query like \textit{``let it be''} or \textit{``git c repo''} wouldn't retrieve anything. Also, wild cards, quotations and boolean operators like \textit{and}, \textit{or}, \textit{not} are not supported.
+
+To handle this problem P2P-Tube's search feature also uses MySQL's \textit{boolean full-text search} functions. This mode allows users to enter special characters at the beginning of the keyword from the search query. For example $+$ and $-$ operators indicate if a word is required to be present or absent, respectively, in the results. A full reference of the operators supported can be found in MySQL documentation \cite{mysql-boolean-search}. Boolean search mode is only used when at least one of this operators is present in the search query, otherwise natural search mode is used. Boolean search mode offers a little bit more flexibility to the user, but on the other hand it has a big disadvantage, results are not ordered by their relevance. Instead of assigning a relevance score for each row, this mode adds one for each match of a column and zero otherwise. We weighted columns differently to mark their importance. We mark \texttt{title} as the most important column of the \texttt{video} table with respect to searching, by weighting it with 50\% of the total weight. \texttt{tags} column gets 30\% and description gets 20\%. So if a query matches against the title, 0.5 instead of 1 is added to the relevance, if tags matches, 0.3 is added and if description matches, 0.2 is added.
+
+Like natural language mode, boolean mode also skips words with less than 4 characters, so in our implementation we also search for word fragments in the indexed columns. To support this we use the SQL keyword \texttt{LIKE} along with strings of words containing character \texttt{\%} at the beginning and at the end. If such fragments are matched they affect very little the relevance because the weights of matching columns \texttt{title}, \texttt{tags} and \texttt{description} are very small, being 25\%, 15\% and 10\%, respectively. So, a query string \textit{``let it be''} will match a Beatles' video with the same name, but will also match videos containing \textit{``letter''}, because \textit{``let''} from the query is a fragment of \textit{``letter''}.
+
+For our small video set the search feature performs well without any performance issues. For future work we are planning to use more advanced search tools such as Lucene or Solr from Apache Software Foundation.
+
 \subsection{Video Widget}
 \label{subsec:video-widget}
 
-TODO
+Next-Share browser plugins do not provide an user interface to control and monitor playing of video assets. Users need at least a play button in order to start watching. However, browsers typically offer play controls for HTML5 video tags, but their functionality is limited and depends on the browser, making video tags look browser dependent. While SwarmPlayer has some kind of user interface by using HTML5, NextSharePC is based on VLC browser plugin, which does not come with any interface.
+
+\begin{figure}[h]
+  \begin{center}
+    \includegraphics[width=\columnwidth]{img/nsvideo-widget.jpg}
+  \end{center}
+  \caption{\textit{NS Video} Widget}
+  \label{fig:nsvideo-widget}
+\end{figure}
+
+We decided to create a browser widget, based on jQueryUI that can be used with both Next-Share plugins. Besides this functionality our widget, named \textbf{NS Video} (Next-Share Video), can be used without Next-Share technology for playing ``pure'' HTML5 videos and to control ``pure'' VLC plugins. A snapshot of the widget be seen in Figure \ref{fig:nsvideo-widget}. It was designed as a separate component of P2P-Tube and it can be used in any other web application, just like any jQueryUI widget. It is a widget combined from other standard jQueryUI widgets like buttons, sliders and check boxes and it uses jQueryUI's CSS framework.
+
+HTML5 triggers events for the video tag, so for example when the video finishes playing an event is triggered. This simplified a lot the widget implementation for SwarmPlayer. This was not the case with NextSharePC, which uses VLC and does not trigger any events. To solve this problems we used JavaScript timers which check plugin's state periodically and applies the appropriate actions.
+
+The widget contains two \textit{interfacing objects} (which have the same interface), one for HTML5 (named \texttt{html5}) and one for VLC (named \texttt{vlc}). With this two objects the widget's interfacing with to the two different video technologies is simplified. If a future extension for another technology, other than HTML5 and VLC, is required, a developer only needs to implement the methods of a new interfacing object.
 
 \subsection{Content Ingestion Back End}
 \label{subsec:back-end}
 
-TODO
+Content Ingestion Server is written in Python, mainly because of the need of using threads. A master thread takes the role of a producer by receiving requests from clients and submitting them to a job queue. The consumer is a worker thread which gets jobs from the queue and executes them, using a first-come first-served servicing policy. If the queue is empty the worker waits without blocking until a new job is available. 
 
-\subsection{Front End and Back End Communication}
-\label{subsec:communication}
+Client requests are received by the master through a RESTful web service. This functionality was implemented with \textbf{Web.py} \cite{webpy}, a lightweight web framework for Python. Simpler messages, like the one which requests CIS's load are implemented with HTTP GET methods, but more complex ones which require structured data format use POST methods. The posted data is encoded with JSON (JavaScript Object Notation) which allows messages to be formated as an imbrication of lists and dictionaries.
 
-The web server needs to communicate with Content Ingestion Server, whether or not through a CIS Load Balancer (CIS-LB), by sending a content ingestion request. By using a web service for this communication the implementation overhead is reduced. Sending HTTP requests from the PHP web server application is much more easy then creating a custom new protocol. The same applies at the other communication point, the Python server, where requests are received by Web.py framework, which makes HTTP methods processing extremely easy.
+CIS implementation depends on NextShareCore library for the functionalities of creating and seeding torrent files. As stated before this library is also written in Python, so that was another motivation for writing CIS in this programming language. NextShareCore provides an efficient implementation of seeding by using threads.
 
-If another framework decides to use our solution based on CIS machines, interoperability is simplified by using web service interfaces, no matter what programming language is used for web server application.
+Besides creating torrents and seeding, a content ingestion job also needs to transfer locally raw video files from the web server, to transcode them to destination formats, to extract image thumbnails and to transfer back torrent files and image thumbnails to the web server. For this purpose all this features use a pluggable interface. In \texttt{api} package, file \texttt{base.py} contains this interfaces detailed below:
 
-\subsection{Programming Languages, Frameworks}
-\label{subsec:langs-and-frameworks}
+\begin{itemize}
+ \item \textbf{\texttt{BaseFileTransferer}} abstracts file transfers between CIS and web server.
+ \item \textbf{\texttt{BaseTranscoder}} abstracts video asset transcoding, so raw video files can be transcoded to destination formats by using an implementation of this base class.
+ \item \textbf{\texttt{BaseThumbExtractor}} abstracts image thumbnails extraction from video assets. Multiple extraction policies can be provided. A thumbnail can be extracted from a specific position from the video given in seconds, from random a position or summary thumbnails can be extracted, where a series of thumbnails by taking several snapshots are captured.
+ \item \textbf{\texttt{BaseAVInfo}} abstracts a tool for retrieving information about a video asset. Currently this interface can be used to get the duration of a video.
+\end{itemize}
 
-Content Ingestion Server is written in Python, mainly because of the need of using threads. A master thread takes the role of a producer by receiving requests from clients and submitting them to a job queue. The consumer is a worker thread which gets jobs from the queue and executes them, using a first-come first-server servicing policy. If the queue is empty the worker waits without blocking until a new job is available. Client requests are received by the master with the aid of Web.py, a lightweight web framework \cite{webpy}.
+Developers can extend this interface classes with their own implementation. In CIS configuration file (\texttt{config.py}) system administrators can choose between several alternative implementations of a feature. Currently file transfers are done with FTP (File Transfer Protocol) \cite{ftp} with class \texttt{FTPFileTransferer} which extends \texttt{BaseFileTransferer}. Standard FTP Python libraries are used for this purpose. FTP uses two ports for communication between client and server, one corresponding to the control channel, the other one to the data channel. The control channel could transfer sensitive information, thus TLS (Transport Layer Security) \cite{tls} is used for encryption. Developers are encouraged to implement other alternative protocols for file transfers. For example, we are planning an rsync \cite{rsync} implementation which recovers better from failures and checks data integrity. Despite the fact that FTP is less advanced than rsync, we decided to implement it because of its popularity.
 
-\subsection{The Choice for the Web Service}
-\label{subsec:securing-cis}
+Our \texttt{BaseTranscoder} implementation, \texttt{FFmpegTranscoder}, uses \textit{FFmpeg} \cite{ffmpeg} a software solution for recording, converting and streaming audio and video. Transconding is possible between almost any formats, by using third-party libraries. Being written in C, CIS forks a new process when using FFmpeg, and creates a pipe for monitoring standard output and standard error. Porting P2P-Tube to Windows should be easy because FFmpeg also works on this operating system.
 
-Our choice between a SOAP web service and a simple RESTful web service was based on our needs. We wanted to make a server with a low communication overhead and SOAP has the disadvantage of consuming more computational resources when processing requests. Our messages that need to be passed through different services have a simple structure. 
+FFmpeg can also be used for extracting thumbnails, so we used the same software for implementing \texttt{FFmpegThumbExtractor}, which extends \texttt{BaseThumbExtractor}. Information about a video asset can be obtained with \texttt{FFprobeAVInfo}, an implementation of \texttt{BaseAVInfo} base class, which uses ffprobe an utility from FFmpeg software package.
 
-The \textit{get load request} does not have any parameters, so a simple HTTP GET request is sufficient and any extra data transmitted as XML with SOAP is redundant.
+\textbf{CIS-LB} (CIS -- Load Balancer) usually lays on the same machine with a web server and also communicates with it via web services. Thus, we implemented CIS-LB in Python, using Web.py as CIS. Messages received from a web server are forwarded to a CIS from the pool by using a load balancing policy. Policies are implemented as pluggable interfaces exactly as features of CIS are. Three possible policies can be used:
 
-\textit{Content ingestion request} is a message with a greater complexity. The name of the uploaded file located on the web server needs to be transmitted, along with video formats information such as containers, codecs used, resolutions, frame rates, aspect ratios, audio sampling rates and bit rates. All these information would fit well as parameters in a SOAP message. However encoding then in a JSON seemed to be a much simpler solution. Both PHP and Python offer functions that convert their primitive types and data structures, like lists and dictionaries, into JSON strings. XML messages have a greater verbosity comparing to JSON messages. Features like XML tag attributes are not required for our application.
+\begin{itemize}
+ \item \textbf{Random}: choose a random CIS from the pool and forward the request from web server to it.
+ \item \textbf{Optimum}: send a get load request to each CIS, calculate which one is the least loaded and forward the request from web server to it.
+ \item \textbf{Randomized Suboptimal}: choose $k$ random CIS machines, send a get load request to each one, calculate which one is the least loaded and forward the request from the web server to it.
+\end{itemize}
 
-We expect web servers and their CIS Load Balancers to know CIS peers in advance. So there is no need for discovery services that could provide contact information for new CIS peers. This would reduce administrative control and would raise security concerns like discovering malicious CIS peers. So there is no need for service discovery features like UDDI from SOAP ecosystem.
+The \textit{optimum policy} is slower because it must wait until all CIS machines respond to get load request, so although it finds the best solution it does not scale for systems with a big number of CIS machines. This policy is recommended for small scale systems. The \textit{random policy} is the fastest, but it doesn't found the best solution, but it loads each CIS machine with equal probability, providing a good load balancing. It is recommended for big systems.  \textit{Randomized suboptimal policy} is a compromise between optimum policy and random policy and is recommended for medium sized systems. The choice between the three policies not only depends on the number of CIS machines from the system, but also on the size of the raw video files that need to be processed.
 
-Services functionality does not need to be described because it is expected to be known in advance by the client application, so SOAP's WSDL feature is not needed.
+\subsection{Front End and Back End Communication}
+\label{subsec:communication}
 
-The simplicity of our web services and our need for a low communication footprint suggest us to use a RESTful web service with JSON encoded information when the POST method is needed. SOAP extra features like WSDL and UDDI are not required for our application, giving us another reason to exclude it as a candidate.
+The web server needs to communicate with Content Ingestion Server, whether or not through a CIS Load Balancer (CIS-LB), by sending a content ingestion request. By using a web service for this communication  implementation overhead is reduced. Sending HTTP requests from the PHP web server application is much more easy then creating a custom new protocol. The same applies at the other communication point, the Python server, where requests are received by Web.py framework, which makes HTTP methods processing extremely easy.
 
-\subsection{Securing Content Ingestion Server}
-\label{subsec:securing-cis}
+If another video platform decides to use our solution based on CIS machines, interoperability is simplified by using web service interfaces, no matter what programming language is used for web server application.
 
-As pointed in the previous section, we require a low communication overhead. In Section \ref{subsec:ws-sec-perf} we have shown that WS-Security needs more processing time for message parsing. But is this worth it?
+\subsection{The Choice for the Web Service Type}
+\label{subsec:web-service}
 
-WS-Security offers end-to-end security, but P2P-Tube web servers and CIS peers are designed to be tightly coupled, usually being in the same data center or under the authority of the same organization. All these components communicate directly without proxies. So a simple point-to-point communication over HTTPS could be enough for our application.
+Our choice between a SOAP web service and a simple RESTful web service was based on our needs. We wanted to make a server with a low communication overhead and SOAP has the disadvantage of consuming more computational resources when processing requests. Our messages that need to be passed through different services have a simple structure. 
 
-The additional overhead of WS-Security against TLS/SSL solution is a price to pay for the advantage of an end-to-end communication. However, our solution is not designed to use proxies. So HTTPS with TLS or SSL is enough for our application and is much more easy to implement. Usually any library that supports HTTP also supports HTTPS. On the server side two additional informations need to be passed: server's certificate and its private key.
+The \textit{get load request} does not have any parameters, so a simple HTTP GET request is sufficient and any extra data transmitted as XML with SOAP is redundant.
 
-Because CIS communication with a CIS-LB or with a web server can be encrypted, authentication information can be added into messages when using the HTTP POST methods. CIS requires an user name and a password for content ingestion requests.
+\textit{Content ingestion request} is a message with a greater complexity. The name of the uploaded file located on the web server needs to be transmitted, along with video formats information such as containers, codecs used, resolutions, frame rates, aspect ratios, audio sampling rates and bit rates. All these information would fit well as parameters in a SOAP message. However encoding them in a JSON seemed to be a much simpler solution. Both PHP and Python offer functions that convert their primitive types and data structures, like lists and dictionaries, into JSON strings. XML messages have a greater verbosity comparing to JSON messages. Features like XML tag attributes are not required for our application.
 
-If CIS, CIS-LB and web server peers are located in the same data center which is secured and isolated from the exterior, secure communication between them might not be required. Taking into account the fact that HTTPS doubles communication overhead, the system administrator must think twice before securing services' communication.
+We expect web servers and their CIS Load Balancers to know CIS machines in advance. So there is no need for discovery services that could provide contact information for new CIS machines. This would reduce administrative control and would raise security concerns like discovering malicious CIS machines. So there is no need for service discovery features like UDDI from SOAP ecosystem.
 
-File transfer between web server and CIS is made through a pluggable interface. Other protocols like FTP \cite{ftp}, scp \cite{scp} and rsync \cite{rsync} can be used. We currently implemented an FTP interface, where the control channel is encrypted using TLS. Data channel does not require encryption if the files are not secret. Securing this channel would substantially increase resource usage. We are planning to implement a rsync file transfer interface too. This protocol is secured by default because is built over SSH. It also has the advantage of reducing the amount of data sent over the network by transferring only the differences between files. 
+Services functionality does not need to be described because it is expected to be known in advance by the client application, so SOAP's WSDL feature is not needed.
 
+The simplicity of our web services and our need for a low communication footprint suggested us to use a RESTful web service with JSON encoded information when the POST method is needed. SOAP extra features like WSDL and UDDI are not required for our application, giving us another reason to exclude it as a candidate.
\ No newline at end of file
index 237a97c..e1bdbf5 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
-Part of our work at the European project P2P-Next \cite{p2p-next} is P2P-Tube, a web platform which aims to be a complete solution for video sharing, video-on-demand and live streaming through Next-Share (TODO: cite D4.0.6) content delivery platform. Users are able to watch videos through one of the two Next-Share browser plugins, one based on HTML5 and the other based on VLC \cite{vlc}. They can sign up for an account using three different ways of authentication: internal P2P-Tube authentication, authentication through LDAP \cite{ldap} or through OpenID \cite{openid}, using a third-party account. Logged in users can share their thoughts by uploading new video assets. Social interaction between them is possible through the possibility of commenting each other's videos and voting them with likes and dislikes.
+Part of our work at the European project P2P-Next \cite{p2p-next} is P2P-Tube, a web platform which aims to be a complete solution for video sharing, video-on-demand and live streaming through Next-Share \cite{next-share} content delivery platform. Users are able to watch videos through one of the two Next-Share browser plugins, one based on HTML5 and the other based on VLC \cite{vlc}. They can sign up for an account using three different ways of authentication: internal P2P-Tube authentication, authentication through LDAP \cite{ldap} or through OpenID \cite{openid}, using a third-party account. Logged in users can share their thoughts by uploading new video assets. Social interaction between them is possible through the possibility of commenting each other's videos and voting them with likes and dislikes.
 
 In order to make P2P-Tube scale to a large amount of users which are concurrently uploading new video assets, we have designed a distributed system which uses one or more Content Ingestion Servers (CIS). Their role is to prepare uploaded videos for sharing with other users and make those videos available on the platform. We have chosen web services as the way of communication between web servers, which deliver P2P-Tube application to the users, and Content Ingestion Servers.
 
-Next-Share technology and plugins used in our platform are presented in \S \ref{sec:next-share}. P2P-Tube platform design architecture and implementation are presented in \S \ref{sec:design} and \S \ref{sec:implementation}, respectively. We conclude this article in \S \ref{sec:conclusion}.
\ No newline at end of file
+Next-Share technology and plugins used in our platform are presented in \S \ref{sec:next-share}. P2P-Tube platform design architecture and implementation are presented in \S \ref{sec:design} and \S \ref{sec:implementation}, respectively. We propose future work in \S \ref{sec:future-work} and conclude this article in \S \ref{sec:conclusion}.
\ No newline at end of file
index 52187e8..64e01e7 100644 (file)
@@ -1,15 +1,15 @@
 P2P-Next is an FP7 European project made up by a consortium of academic and industrial players which aim to build the next generation \textit{peer-to-peer (P2P)} content delivery platform. 21 partners from 12 different countries are involved here: BBC, Technische Universiteit Delft, Pioneer, Technical Research Center of Finland and also University Politehnica of Bucharest, were P2P-Tube platform was developed. P2P-Next takes as design principals the usage of open standards, open source development and future proof iterative integration.
 
-In the last ten years two emerging trends sparkled the evolution of Internet: first of all more and more users share their content through social networks and P2P systems and secondly video sharing, video-on-demand and live streaming are increasingly gaining popularity. The current Internet infrastructure was not initially designed for simultaneous transmission of live events to millions of people and proposed technologies like multicasting do not seem to solve the problem. Television is no longer the main medium for audio and visual information content. Motivated by all these fact, P2P-Next started research and development of a new multimedia infrastructure base on both P2P technologies like BitTorrent and video streaming.
+In the last ten years two emerging trends sparkled the evolution of Internet: first of all more and more users share their content through social networks and P2P systems and secondly video sharing, video-on-demand and live streaming are increasingly gaining popularity. The current Internet infrastructure was not initially designed for simultaneous transmission of live events to millions of people and proposed technologies like multicasting do not seem to solve the problem. Television is no longer the main medium for audio and visual information content. Motivated by all these facts, P2P-Next started research and development of a new multimedia infrastructure based on both P2P technologies like BitTorrent and video streaming.
 
-Next-Share is the name of the content delivery technology provided by P2P-Next which enables features such as on-demand video and live video for both computers and STBs (digital set-top-boxes) usable with TVs.
+Next-Share is the name of the content delivery technology provided by P2P-Next which enables features such as on-demand video and live video for both computers and STBs (digital set-top-boxes) usable with TVs. Its main advantage against a classical video streaming technology is that the overhead of the video stream provider is diminished. Part of the computational and network resources are taken by each consuming peer from the system.
 
 Next-Share platform implements its core functionality into NextShareCore which is written in Python. Video rendering in a PC browser using Next-Share can be done with two types of plugins: SwarmPlayer and NextSharePC.
 
-A de facto standard today for playing videos in a browser is Adobe Flash Player. Because this is a proprietary technology and P2P-Next uses open standards other technologies needed to be explored. W3C (World Wide Web Consortium) currently works at a new version of HTML, HTML5, which supports, besides other revolutionary features, audio and video tags. Thus video files can be easily embedded into web pages, just like images, without any browser extensions or plugins. Although HTML5 is still a draft, most modern browsers already implement some of its features including video and audio tags. On this background, non-profit organizations and big corporations have engaged in a codec war. Some of the problems were whether to accept or not proprietary condecs, which codecs should standardly accepted etc.. For instance Microsoft promotes AVC / H.264, a proprietary video codec. Despite of its image quality and its good compression ratio, non-profit organization criticized it for being proprietary and closed standard. As a consequence Ogg containers with Vorbis audio codec and Theora video codec were included into HTML5. Google also stepped into this war and acquired On2 Technologies, for VP8, an open video compression format. They proposed WebM containers with Vorbis audio compression and VP8 video compression. Because Google's proposal is a free open standard it was accepted into HTML5 along with Ogg (Vorbis + Theora). Currently most modern browsers support video tags with Ogg and WebM containers.
+A de facto standard today for playing videos in a browser is Adobe Flash Player. Because this is a proprietary technology and P2P-Next uses open standards, other technologies needed to be explored. W3C (World Wide Web Consortium) currently works at a new version of HTML, HTML5, which supports, besides other revolutionary features, audio and video tags. Thus video files can be easily embedded into web pages, just like images, without any browser extensions or plugins. Although HTML5 is still a draft, most modern browsers already implement some of its features including video and audio tags. On this background, non-profit organizations and big corporations have engaged in a codec war. Some of the problems were whether to accept or not proprietary codecs, which codecs should standardly accepted etc.. For instance Microsoft promotes AVC / H.264, a proprietary video codec. Despite of its image quality and its good compression ratio, non-profit organizations criticized it for being proprietary and closed standard. As a consequence Ogg containers with Vorbis audio codec and Theora video codec were included into HTML5. Google also stepped into this war and acquired On2 Technologies, for VP8, an open video compression format. They proposed WebM containers with Vorbis audio compression and VP8 video compression. Because Google's proposal is a free open standard it was accepted into HTML5 along with Ogg (Vorbis + Theora). Currently most modern browsers support video tags with Ogg and WebM containers.
 
 P2P-Next developed \textbf{SwarmPlayer}, a Next-Share compliant browser plugin which is based on HTML5. It is currently supported in Windows in Mozilla Firefox as an extension and in Internet Explorer and there is also a Mac version.
 
-Because only a few video formats are supported in HTML5 and older browsers do not support HTML5 video tags P2P-Next developed another variant of its Next-Share plugin, named \textbf{NextSharePC}. This one is based on VLC Player libraries to render videos and is able to play a lot of video formats, basically anything that is support by VLC Player. Written by the VideoLAN project, VLC Media Player is a free open source cross-platform multimedia player and framework. Its disadvantage is that it is currently supported only in Windows, for both Mozilla Firefox, as a plugin, and Internet Explorer.
+Because only a few video formats are supported in HTML5 and older browsers do not support HTML5 video tags P2P-Next developed another variant of its Next-Share plugin, named \textbf{NextSharePC}. This one is based on VLC Player libraries to render videos and is able to play a lot of video formats, basically anything that is supported by VLC Player. Written by the VideoLAN project, VLC Media Player is a free open source cross-platform multimedia player and framework. Its disadvantage is that it is currently supported only in Windows, for both Mozilla Firefox, as a plugin, and Internet Explorer.
 
 A NextShare plugin consists of two major parts: the browser plugin / extension, running in the browser address space and the Next-Share Agent API which facilitates communication with the NextShareCore.
\ No newline at end of file