基于BT協(xié)議的libtorrent研究與應(yīng)用開發(fā)分析

楊青 周冬梅 王一飛

摘要：首先介紹了BT元信息文件及BT庫libtorrent的數(shù)據(jù)交互過程，然后對(duì)libtorrent的部分重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析與說明，提出了業(yè)務(wù)插件擴(kuò)展的使用方法。

關(guān)鍵詞：BT協(xié)議；libtorrent應(yīng)用；BT插件

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)07-1526-03

Analysis of Libtorrent s Application Based on BT Protocol

YANG Qing, ZHOU Dong- mei ,WANG Yi-fei

(College of Science and Technology, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China)

Abstract: Firstly,introduced the bt element information file and bt-libtorrents interactive process.Secondly,analyzed some important data structure of libtorrent. Lastly,put forward the method of using plug-in extension of business.

Key words: BT protocol; libtorrent App; BT plug-in

在現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)通信中，BT作為p2p技術(shù)的一種已得到廣泛應(yīng)用。在開源的BT協(xié)議庫中，LibTorrent是C++語言BitTorrent開發(fā)庫,旨在提供高性能和良好代碼風(fēng)格的BT開發(fā)包。該開發(fā)包與其他包不同的是，它直接通過網(wǎng)絡(luò)堆棧抓取文件頁，其性能是官方客戶端的數(shù)倍，尤其在基于服務(wù)器的bt服務(wù)器端開發(fā)中頗為重要。

1 BT元信息文件

元信息文件(Metainfo File Structure)又稱為種子文件(.torrent)，其結(jié)構(gòu)元信息文件里面的所有數(shù)據(jù)都是一個(gè)以B編碼的dictionary，包含下面列出的重要的鍵(key)：

1) info鍵對(duì)應(yīng)的值為一字典(dictonary)，描述要發(fā)布的文件信息，分單文件模式和多文件模式,其中共有鍵piece length的鍵值為每片(piece)的字節(jié)數(shù)（通常情況下2的n次方），共有鍵pieces的鍵值是所有片(piece)哈希值字符串，如piece0:hash0 piece1:hash1。

2) announce的鍵值為tracher服務(wù)器的URL地址。

2 libtorrent數(shù)據(jù)交互

在peer的交互中，客戶端首先向Tracker請(qǐng)求下載，同時(shí)包括本地資源的發(fā)布，服務(wù)器端Tracker響應(yīng)則包含客戶端請(qǐng)求的資源列表。

2.1 Peer客戶端的TRACKER請(qǐng)求報(bào)文(announce）

TRACKER請(qǐng)求報(bào)文(announce）的重要參數(shù)主要有：表示為元信息文件中的info鍵值(20字節(jié)哈希值)、表示為客戶端唯一ID的Peer_id、監(jiān)聽端口、客戶端uploaded情況、客戶端download情況和客戶端IP地址。

2.2 Tracker響應(yīng)報(bào)文(text/plain)

響應(yīng)文本由B編碼的字典(dictionary）組成，其中failure reason的鍵值表示可讀的錯(cuò)誤信息。Complete為完成整個(gè)文件下載的peer數(shù)以及peers鍵值為一個(gè)字典列表(peer的id、ip、port)。

2.3 Peer與Peer的交互過程

Peer與Peer的交互需要經(jīng)過握手，piece信息的發(fā)布以及piece的請(qǐng)求等過程，如圖1所示。

值得注意的是on_bitfield必須在handshake后立即發(fā)送，如peer無任何已下載了的piece也可以不發(fā)送bitfield。但在peer間通訊的其他時(shí)候不再允許發(fā)送此消息。

3 Libtorrent庫解析

libtorrent庫的接口由少量幾個(gè)類組成。最主要的類有session、entry、torrent_info、torrent_handle、alert、extensions。其內(nèi)部工作流程為如圖2所示。

圖1 Peer與Peer的交互過程示意圖

圖2 libtorrent內(nèi)部工作流程

3.1重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

3.1.1 entry類

在編碼體系結(jié)構(gòu)中，代表一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)可使用entry類。它可以是某個(gè)變量類型：鏈表(list）、字典(dictionary)、整數(shù)(integer)或者字符串(string等其中成員函數(shù)integer()、string()、list()、dict()函數(shù)是返回相應(yīng)類型的生產(chǎn)者。find_key()將在字典里查找指定關(guān)鍵字的元素，如從torrent信息文件中獲得信息的常用代碼：

dictionary_typeconst& dict = torrent_file.dict();

dictionary_type::const_iterator i=dict.find("announce");

if(i != dict.end()) {

std::string tracker_url = i->second.string();

std::cout << tracker_url << std::endl;}

3.1.2 torrent_info類

從torrent_info類中可以更快的從torrent信息文件中獲取信息，其中有懶惰接入對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)將會(huì)從給定任務(wù)文件的信息中創(chuàng)建torrent_info對(duì)象。懶惰參數(shù)接入對(duì)象代表了編碼文件中的樹節(jié)點(diǎn)。為了加載一個(gè).torrent文件到一個(gè)懶惰接入對(duì)象中去，可以使用lazy_bdecode(), bdecode(), bencode()。值得一提的是含有一個(gè)哈希信息的構(gòu)造函數(shù)可用來初始化哈希信息，當(dāng)沒有元數(shù)據(jù)(metadata)或種子文件及無種下載時(shí)，這個(gè)將會(huì)內(nèi)部使用，一旦元數(shù)據(jù)從群中下載，libtorrent將創(chuàng)建metadata。

3.1.3 torrent_handle類

對(duì)于管理單個(gè)事物，libtorrent提供了torrent_handle類來實(shí)現(xiàn)管理，如獲取torrent信息，自動(dòng)管理，上傳、下載設(shè)置，涉及的函數(shù)有

set_torrent_info()、save_resume_data()、auto_managed()、pause(),resume()、set_max_connections()、set_upload_limit(t)、set_download_limit()等。

其中save_resume_data()，可將一些狀態(tài)信息、資源下載情況等保存到指定文件(xx.resume)中，以便需要時(shí)能夠快速的恢復(fù)到之前的狀態(tài)繼續(xù)下載。

3.1.4 alert_manager類

告警是反應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行情況的一重要窗口，alert_manager::post_alert(const alert &alert)是從庫中獲得警告、消息、錯(cuò)誤的接口。如果隊(duì)列中沒有警告，post_alert()將返回一個(gè)默認(rèn)的初始化auto_ptr對(duì)象，否則將最前面的警告返回。通過session::set_alert_mask()用來指定哪類事件將被報(bào)告。如alert::error_notification（激活報(bào)告錯(cuò)誤的警告)、alert::peer_notification（對(duì)等點(diǎn)發(fā)送了非法請(qǐng)求，禁用，或沒有上傳或者下載時(shí)拋警告)、alert::progress_notification(塊被請(qǐng)求或者完成時(shí)警告)等.

在實(shí)際應(yīng)用開發(fā)中，特定的任務(wù)的警告都從alert類上面繼承,在libtorrent中提供了豐富的警告或錯(cuò)誤處理接口類，以及提供了進(jìn)行管理和處理的方式，如：

std::auto_ptr a = ses.pop_alert();

while(alert *pAlert = a.get()){

if(torrent_finished_alert *pfinished =

alert_cast(pAlert))

{ .....

torrent_handle h = pfinished ->handle;h.save_resmue_data();

}

if(save_resume_data_alert*pResume=

alert_cast(pAlert))

{

torrent_handle h = p->handle;

......

std::cout<<"save resume data,name:"<

}

a = ses.pop_alert();

}

3.2業(yè)務(wù)插件的擴(kuò)展

擴(kuò)展是libtorrent的一大重要特點(diǎn)，整個(gè)代碼的設(shè)計(jì)優(yōu)良，其為業(yè)務(wù)擴(kuò)展提供了便利。void add_extension(boost::function(torrent*, void*)> ext)函數(shù)的參數(shù)是個(gè)函數(shù)對(duì)象，且其參數(shù)是一任務(wù)指針，應(yīng)用時(shí)通過add_extension()函數(shù)來添加擴(kuò)展插件,如create_ut_metadata_plugin能夠提供元數(shù)據(jù)(metadata)以及peer交互擴(kuò)展。插件接口由兩部分組成：torrent_plugin類和peer_plugin類，例如要設(shè)計(jì)一個(gè)特殊功能的插件special_function_plugin流程如下：

struct special_function_plugin: torrent_plugin {

重載相關(guān)成員函數(shù)(如on_files_checked(),on_piece_pass(),on_piece_failed()等};

struct special_function_peer_plugin: peer_plugin{

重載相關(guān)成員函數(shù)（如on_handshake(),on_extension_handshake(),on_bitfield(),on_piece(),on_suggest()等};

boost::shared_ptr special_function_plugin::new_connection(peer_connection* pc)

{bt_peer_connection *c

=dynamic_cast(pc);

if(!c) return boost::shared_ptr();

return boost::shared_ptr(new special_function_peer_plugin(m_torrent,*c, *this));}

4結(jié)束語

分析了bt協(xié)議的交互過程及交互中涉及的重要參數(shù)。同時(shí)對(duì)libtorrent的部分重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡要分析與說明，并給出了libtorrent的內(nèi)部工作流程。對(duì)于重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的使用提供部分偽代碼，提出了插件擴(kuò)展的使用方法，為快速的理解、使用libtorrent進(jìn)行開發(fā)提供了參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] libtorrent document[EB/OL].http://libtorrent.rakshasa.no.

[2] bittorrent document [EB/OL].http://www.bittorrent.com/.

[3] bit protocol[EB/OL].http://www.bittorrent.com/.