본 논문에서는 구현한 리눅스 기반의 병렬 미디어 스트림 서버를 기술하고, 최대 성능을 실현하기 위한 저장 파일들의 스트라이핑 정책을 제시하였다. 구현된 병렬 미디어 스트림 서버는 한계사용자 서비스 상황을 예측하고 이를 기반으로 시스템 RAID라는 저장장치 클러스터링 기법을 도입하여 최적의 스트라이핑 정책과 이를 위한 시스템 구성 요건을 제시함으로써 타 시스템에 비하여 성능을 크게 향상시킬 수 있었다. 이 시스템은 하나의 컨트롤 노드와 여러 대의 저장노드들로 구성되는데, 저장노드의 수는 성능요구에 따라 유연한 확장이 가능하다. 시스템의 성능은 저장노드의 성능과 수에 따라 결정되며, 저장노드들은 각 클라이언트에 대하여 균일한 부하분산을 통하여 서비스를 제공한다. 이 시스템의 특징은 서비스하고자 하는 파일의 특성에 따라 쪼개고자 하는 최적의 스트라이핑 크기를 제시하여, 각 서비스 종류별, 저장노드들의 수에 따른 시스템 최적화를 이룬다.
병렬 VOD 시스템에서 스트라이핑 정책은 비디오 데이터를 분할 하여 각 노드에 잘 정의된 순서로 분배함으로서 노드간에 부하 균등을 통한 시스템의 성능을 높일 수 있는 중요한 기법이다. 본 논문운 노드를 추가할 경우 노드간의 부하 균등을 고려한 데이터 스트라이핑 기법을 제시한다. 병렬 VOD 서버의 추가된 노드에 새 비디오 파일을 저장할 경우 그 노드에 부하가 집중되어 시스템의 성능이 떨어질수 있기 때문에 적절한 새 노드에 이동시켜 배치시키고 새 비디오 파일을 각 노드에 분배시키는 3 가지 스트라이핑 기법들을 제시한후 실험 분석을 통하여 이 기법들을 비교 평가하였다. 그 결과 FSM 양방향 기법이 가장 좋은 성능을 보였다.
본 논문은 병렬 프로그램을 실행할 때 계산량이 작은 병렬 루프를 병렬로 실행하는 경우에 생기는 프로그램의 성능 저하를 피하기 위하여, 컴파일 시나 실행 시에 성능 예측 모델을 이용하여 병렬 루프의 성능을 예측한 다음 적응형 실행 기법을 이용하여 병렬 프로그램을 실행하는 방법을 소개한다. 성능예측 알고리즘과 적응형 실행 알고리즘은 컴파일러 전처리기에 구현이 되었으며, 이 전처리기는 병렬 루프가 실행되는 방식을 컴파일 시나 실행 시에 결정하는 코드를 원래의 병렬 프로그램에 삽입한다. Fortran77로 씌어진 다섯 개의 대표적인 과학 수치계산 병렬 벤치마크 프로그램을 32개의 프로세서로 구성된 분산 공유 메모리 병렬 컴퓨터(SGI Origin2000)에 실행하여 본 논문에서 제안한 방법의 성능 평가를 하였을 때, 제안한 기법을 적응한 경우가 32, 16, 8, 및 4개의 프로세서에서 원래의 병렬 프로그램 보다 각각 26%, 20%, 16%, 및 10% 빨리 실행되었다. 이중 한 프로그램은 원래 병렬 프로그램 보다 32개 프로세서에서 두 배 이상 빠르게 실행되었다.
병렬 VOD 서버는 효율적인 부하 분산을 위해 하나의 비디오 파일을 여러 노드에 나누어 저장하므로 VOD 서비스 제공을 위해서는 노드 간 멀티미디어 데이터 이동이 필수적이다. 그러므로 노드 간 데이터 이동을 지원하는 네트워크 대역폭이 전체 시스템 성능을 결정하는 요소가 된다. 본 논문에서는 사용자 수준 프로토콜 중 산업 표준 프로토콜인 VIA를 사용하여 병렬 VOD 서버를 위한 고속의 통신 모듈을 설계하고 구현한 결과를 제시한다.
기존의 비디오 파일 시스템에서는 비디오 파일들이 대용량의 하드디스크 혹은 디스크 어레이를 보유한 고성능 서버에 저장되어 있다. 3D 인터넷 방송을 위해서는 비디오 파일을 다수의 클라이언트들에게 전송하는 과정에서 실시간 처리가 요구된다. 본 논문에서는 5G 환경에서 많은 사용자에게 실시간으로 서비스를 제공할 수 있는 3D 인터넷 방송 시스템의 설계를 보여준다. IP 멀티캐스트 기술은 라우터 환경의 제약으로 인하여 실제 대부분의 인터넷을 통한 동영상 콘텐츠 전송은 유니캐스트 기반의 서비스가 대부분이다. 또한 VOD와 같은 On-Demand 환경의 멀티미디어 방송 서비스 등은 서비스 제공자에게 막대한 시스템과 네트워크 자원을 요구하므로 3D 인터넷 방송 환경에 적용하기 어렵다. 사용자 시스템 자원을 통한 전송 방법으로서 활발히 연구가 진행되고 있는 오버레이 멀티캐스트 기법은 라이브 방송, 화상회의 등의 다수의 사용자 그룹 전송에 적합한 응용을 위해 최적화 되어 있어 IP 멀티캐스트 대안으로서 각광 받고 있다. 본 연구에서는 호스트 기반 멀티캐스트에서 발생하는 성능 저하 요인들을 최소화하여 효율적인 데이터 전송을 제공하는 3D 인터넷 방송 시스템을 구성한다.
요즘 값싼 PC들을 빠른 네트웍으로 묶어 높은 성능을 얻고자하는 클러스터 컴퓨팅에 대한 연구가 활발히 이루어지면서 CPU나 메모리, 네트웍보다 상대적으로 느린 디스크에서 데이터를 읽어 효율적으로 파일서비스를 하는 분산 파일 시스템이 개발되었다. 기존 분산 파일 시스템 중 클러스터 컴퓨팅에서 많이 사용하는 Linux 운영 체제에서 병렬 I/O를 사용하여 사용자에게 빠른 파일 서비스를 제공하여 주는 PVFS가 개발되었다. 기존 PVFS에서는 캐쉬 시스템을 제공하고 있지 않기 때문에 읽기 성능을 향상시키기 위하여 PVFS를 위한 상호 협력 캐쉬를 설계하고 구현하였다. 기존에 구현된 PVFS를 위한 상호 협력 캐쉬는 힌트 기반 상호 협력 캐쉬로서 부정확한 읽기/쓰기를 수행함으로서 읽기/쓰기 부하가 커지는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 기존 PVFS를 위한 상호 협력 캐쉬의 읽기/쓰기 성능 향상을 위해 PVFS를 위한 상호 협력 캐쉬를 홈 기반 상호 협력 캐쉬로서 설계 및 구현한다. 그리고 PVFS, 기존 PVFS를 위한 힌트 기반 상호 협력 캐처와 PVFS를 위한 홈 기반 상호 협력캐쉬의 성능을 비교, 분석한다.
클러스터 시스템의 응용 분야가 다양화되고 복잡해짐에 따라, 대규모 클러스터 시스템을 보다 효율적으로 사용하기 위해서 실제 사용자의 이용 패턴을 예측할 수 있는 워크로드 분석의 필요성이 높아지고 있다. 워크로드 분석으로는 다양한 작업이 진행되는데 특히 파일 단위의 동적 접근 분석도 이에 포함된다. 본 논문에서는 실험용 병렬 파일 시스템으로 많이 보급된 PVFS2 에 파일 단위접근 기록을 가능케하는 방안을 모색하고 이 기능의 활용 가능성을 살펴 보았다.
DS/CDMA 시스템 역방향 링크의 파일롯 신호방식으로 파일롯 채널방식과 파일롯 심볼방식이 있다. 파일롯 채널방식은 데이터 채널과 병렬로 파일롯 신호를 전송하며, 파일롯 심볼방식은 데이터 채널과 직렬로 파일롯 신호를 전송한다. 본 연구에서는 이 두 방식을 해석적으로 비교하고 분석하였다. 두 방식을 분석한 결과 이들 두 방식의 성능은 부가잡음, 패이딩정도, 심볼 삽입주기 및 파일롯 채널의 전력에 영향을 받음을 할 수 있었다. 분석결과 파일롯 심볼방식이 파이롯 채널방식보다 우수함을 확인하였다.
광선 추적법(Ray-Tracer)은 물체에 직.간접적으로 영향을 미치는 빛의 반사 및 굴절 경로를 역추적함으로써 실제감있는 이미지를 생성하는 렌더링(rendering)기법이다. 이러한 광성 추적법을 장시간의 계산을 필요로 하는 단점이 있으나. 각각의 광선을 병렬적으로 추적함으로써 속도의 향상을 피할 수 있다. 본 논문에서는 자바를 사용하는 메시지 기반 병렬 프로그래밍 시스템인 JPVM 상에서 동작하는 병렬 광선 추적기를 구현하였다. 병렬 광성 추적기를 사용자에 의해 지정된 장면 정의 파일(Scene Defintion File)을 읽어 들여 피싱(parsing)한후, 생성된 장면 객체를 각 worker프로그램에게 전송한다. 병렬 광선 추적기는 전체 화면 영역을 분활하여 각 worker 프로그램에 할당하며, worker프로그램들은 자신에게 할당된 영역의 이미지를 병렬적으로 생성한다. 실험 결과, 병렬 광선 추적기는 단일 광선 추적기에 비해 빠르게 렌더링을 수행하였으며, worker프로그램의 수가 증가함에 따라 수행 속도가 향상되었다.
최근 빅데이터 이슈가 화두가 됨에 따라 대학, 산업체, 연구소 등에서는 다양한 데이터들을 수집, 분석 하려는 노력이 활성화 되고 있다. 여기에는 과거부터 축적된 데이터, 현재에 바로 분석이 불가능하더라도 잠재적인 의미를 가지고 있는 데이터 등 대량의 데이터들이 수집되어 의미론적인 분석을 통해 가치 있는 분석결과를 얻게 된다. 이를 위해 전 세계적으로 대용량의 데이터 요구를 처리 할 수 있는 고성능 스토리지 시스템의 수요가 증가하고 있다. 또한, 여러 사용자들에게 축적된 대량의 데이터에 동시에 접속하여 다양한 분석을 수행할 수 있도록 안정성 있는 병렬 분산파일시스템을 제공해야 한다. 본 연구에서는 위와 같이 안정성 있는 파일시스템을 제공하기 위해 반드시 고려되어야 할 스토리지 시스템의 I/O 대역폭, 메타데이터의 성능 등을 파악하고 최적의 환경을 구성하기 위한 방법을 제시하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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