인터넷 상에서 VOD 서비스 보급이 확산되면서 대규모 VOD 서비스 실현을 위한 P2P 환경에서의 VOD 시스템에 대한 관심이 대두되고 있다. 본 논문은 대규모 VOD 시스템을 실현하기 위하여 기존의 프록시를 대체하여 P2P 환경 하에서 다수의 클라이언트들로 구성되는 새로운 프록시 캐싱 방법인 P2Proxy 기법을 제안한다. 제안된 기법은 P2P 환경에서 비디오 스트림을 클라이언트들에 분산 저장하고 이들 클라이언트 그룹을 프록시로 활용하는 방법이다. 즉, 각 클라이언트는 요구한 스트림을 자신이 속한 그룹의 다른 클라이언트들로부터 캐싱된 스트림들을 전송 받으며 캐쉬에 없는 부분만을 서버로부터 전송 받는다. 본 논문은 P2Proxy의 그룹에 포함된 클라이언트와 서버 간의 스트림 캐싱 과정을 통해 각 그룹의 생성과 소멸 과정을 보이고, 클라이언트의 캐싱 정보를 공유하기 위한 디렉토리 구조를 제안한다. 이 디렉토리 정보를 이용하여 그룹에 참여한 다른 클라이언트의 정보를 얻는 과정을 보이며, 이를 활용함으로써 재생과 전송을 위한 메시지 교환을 최소화한다. 또한, P2P 환경에서 클라이언트의 불규칙한 행동으로 인한 이탈에 따른 복구 과정도 제안한다. 본 논문은 성능 평가를 통해 제안된 기법이 기존의 P2P 스트리밍 기법에 비하여 그 성능이 우수함을 보인다.
In this paper, we present the design and implementation of a Fault Tolerant VOD system. The system uses the double striping policy that a original file is sequentially striped to multiple streaming server with constant data block size and the data block of one streaming server is re-striped to the other streaming server. When a fault occurs in one streaming server, automatically the other streaming server will service.
VOD 서비스를 제공하기 위해서는 대용량의 저장매체와 전송 대역이 필요하며 이를 위해서는 막대한 네트워크 구축비용이 필요하다. 이러한 VOD 서비스 구축비용을 줄이기 위한 방법으로 분산 서버 구조를 바탕으로 한 망 계위 설계, topology에 따른 서버 위치 최적화, 프로그램 caching 등에 관한 연구가 현재 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 분산 트리 구조의 망에서 하위 준위와 링크간의 물리적인 전송 대역의 차이에 따른 전체 준위의 변화와 비용의 관계를 분석하여 전체 준위 크기의 제한 조건을 도출하였으며, 각 노드에서의 가지수와 비용의 관계를 분석하여 물리적으로 주어진 링크간의 전송 대역의 차에 적합한 망 구조를 설계하였다. 따라서 본 연구 결과는 VOD 서비스 제공에 적합한 경제적인 망 구조 설계와 노드 설계에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
Generally, in a VOD(video on Demand) system, batching technique is oten used to improve throughput. Since subscribers to VOD servives tend to withdraw their requests as the latency becomes large, an optimal scheduling scheme should consider not only batching size but also withdrawal rae, service latency and fairness between different programs. In this paper, we propose a new scheduling scheme, which shows improvement in fairness and reduction in withdrawal rate and service latency compared with other well known schemes. When there are 2 or more streams are available in the VOD server, proposed scheme apply different program selection policies to each streams. Using this approach effectiveness of stream usage can be improved.
최근 VOD 서버 모델로 제안되는 클러스터형 VOD 서버는 확장이 용이하여 서버의 가용성을 높일 수 있다는 장점이 있지만 서버에 노드수가 증가하면서 서버에 장애가 발생할 가능성이 높아진다는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 클러스터형 VOD서버에서 노드 장긴 발생시 이를 복구하기 위한 방안으로서 RAID-3와 RAID-4의 특성을 취합, 보완하는 복구 시스템을 제시하고자 한다. 본 복구 시스템은 RAID-4 개념을 도입하여 디스크로의 접근을 큰 사이즈의 블록단위로 함으로써 디스크의 효율성을 증가시키며, 네트웍에는 RAID-3 개념을 적용하여 작은 사이즈의 블록으로 나누어 전송함으로써 네트웍을 효율적으로 사용하고 백업서버의 메모리 부하를 줄일 수 있도록 한다.
오늘날 네트웍의 발달로 인하여 사용자가 원하는 영상매체를 실시간으로 요구하는 멀티미디어 서비스에 대한 사용자의 요구가 날로 증가하고 있다. 때문에 영상매체를 제공하는 서버는 여러 사용자들이 동시에 접속하였을 때 서비스를 제공 할 수 있는 능력을 가져야 한다. 본 논문에서는 멀티미디어 서비스를 위한 VOD(Video-On-Demand)시스템을 설계 및 구현한다. VOD 시스템은 미디어를 분석하여 BES(Back-End-Server)에 저장하는 영화 관리자(Movie Manager), 분산 저장된 데이터를 읽어 들여 사용자나 연결된 FES(Front-End Server)로 보내는 BES, 사용자에게 미디어 데이트를 전송하는 FES와 전송된 데이트를 받아서 재생하는 클라이언트(Client)를 구성된다. 또한 다수의 서버를 연결하기 위하여 SCI(Scalabel Coherent Interface)를 이용한 효율적인 메시지 전송방법을 구현한다.
본 논문에서는 MZR 디스크의 특성과 VOD에서 사용자들의 접근 편기성을 고려한 비디오 블록의 효율적 배치방법을 제안한다. 또 제안된 방법에 대하여 VOD 서버의 모델링과 모의실험을 통하여 성능을 평가하였다. 기본적인 방법은 인기도에 따라 Zipf 분포를 고려하여 MZR 디스크상에 선형배치나 편기된 휴리스틱(SH) 방법으로 배치시키는 것이다. 제안된 방법의 타당성을 검증하기 위해서, 2 대의 디스크를 설치한 워크스테이션에서 다양한 편기요인 하에서의 성능을 실험하였다. 실험결과 여기에서 제시한 방법이 임의배치 방법보다 좋은 성능을 보여주고 있음을 알 수 있다. 디스크 그룹으로 배치방법을 확장하기 위하여 동시에 지원 가능한 최대 사용자 수와 사용자당 필요한 버퍼의 크기를 분석하였다. 제안된 방법의 수행력에 관련한 변수로는 디스크헤드 스케쥴링 방법, 배치방법, 스트라이핑 단위 등을 고려하였으며 실험결과 본 논문에서 제시한 방법이 효율적임을 알 수 있다.
VOD 서비스는 멀티미디어의 특성인 높은 대역폭과 긴 재생시간으로 인해 서버와 네트워크의 자원 소비가 높다. 패칭과 채널 예약 패칭 같은 여러 가지 기법들이 네트워크 입출력 대역폭 요구를 감소시키기 위해 제안되었다. 패칭은 True VOD의 실현을 위하여 새로운 클라이언트들을 기존의 멀티캐스트와 결합하는 것을 허용하고, 채널 예약 패칭은 사용자들의 요청이 집중되어 있는 인기 비디오 요청을 서비스하기 위하여 비디오 서버의 전체 채널 용량의 일부를 예약한다. 본 논문에서는 채널 예약 패칭의 성능을 개선시키기 위하여 비디오 서버의 예약 채널 용량을 결정하는 방법을 제안한다. 제안하는 방법의 성능은 시뮬레이션을 통해 평균 서비스 지연시간, 이탈율 그리고 공평성으로 평가하고, 패칭과 다른 채널 예약 패칭의 성능과 비교한다.
최근 사용자의 멀티미디어에 대한 요구의 증가가 VOD (Video-on-Demand) 서비스를 발전시키게 되었다. VOD는 엔터테인먼트나 원격 교육, 광고 및 정보 등 많은 분야에서 사용되고 있다. 이러한 VOD 서비스는 많은 디스크 I/O와 네트워크 I/O를 요구하며 기존 웹 서버 시스템과 비교했을 때 오랜 시간동안 서비스를 해야 하는 특징을 가지고 있다. 또한 VOD 서비스는 많은 네트워크와 디스크의 대역폭을 요구하며, 서비스의 QoS에 민감해서 사용자 응답시간이 길어지면 사용자 요청의 취소율이 높아지게 된다. 따라서 불만족스러운 서비스의 증가로 네트워크 부하만 증가하게 된다. 이러한 기존 웹 서버 환경과는 다른 부하의 패턴이 있는 VOD 서비스 환경에서는 부하를 균형적으로 분배하여 서비스의 QoS를 높이는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 분산 VOD 시스템 환경에서 부하를 효율적으로 분산하기 위해 계층형 분산 VOD 시스템 모델과 사용자 요청 패턴의 히스토리와 유전 알고리즘을 기반으로 한 스케줄러를 제안한다. 본 논문에서 제안한 계층형 분산 VOD 시스템 모델은 서버들을 지역적으로 분산하고 제어 서버를 지역마다 설치하여 지역에 있는 VOD 서버들을 관리하도록 구성한다. 사용자 요청을 지역 서버군 내에서 분산시키기 위해서 히스토리를 기반으로 한 유전 알고리즘을 사용한다. 이러한 히스토리 정보를 기반으로 유전 알고리즘의 적합도 함수에 적용하여 VOD 시스템을 위한 유전 알고리즘과 유전 연산을 구현한다. 본 논문에서 제안한 부하 분산 알고리즘은 VOD 서비스 환경에서 사용자 요구에 대한 부하를 보다 정확하게 예측하여 부하를 분산할 수 있다. 본 논문에서 제안한 계층형 분산 VOD 시스템의 부하 분산 알고리즘의 성능을 테스트하기 위해 OPNET 기반 시뮬레이터를 구현한다. 라운드로빈(round-robin) 방식과 랜덤(random) 방식과의 비교 실험을 통해 본 논문에서 제안한 부하 분산 알고리즘의 성능을 평가한다. 비교 실험을 통해 본 논문에서 제안한 알고리즘이 보다 안정적인 QoS를 제공하는 것을 보여준다.
대용량의 저장 공간과 고속 통신망을 갖춘 고성능 저장 장치를 필요로 하는 멀티미디어 응용에서는 데이터 전달 속도와 입출력 성능을 향상시키기 위해 디스크 배열이 사용되고 있다. 디스크 배열은 구성 방법및 데이터 할당 방법등에 따라 성능의 차이를 보이므로 디스크 배열을 설계 할 때 해당 응용에 적합한 디스크 배열 특성 변수가 결정되어야 한다. 본 논문에서는 소규모 VOD 시스템의 저장 서버로서 사용될 디스크 배열의 구조를 결정하기 위한 연속 매체 파일 시스템의 데이터 불럭 크기와 입출력 요구의 크기가 주어질 때 디스크 배열 구성 디스크수, 디스크 배열 구성과 디클러스터링 정도를 권장하기 위해 시뮬레이션을 통해 성능을 평가하였다. 시뮬레 이션을 통해 6Mbps의 MPEG-2파일을 제공하는 디스크 배열의 구조는 스트라이핑 단위가 64-KB 이며, 데이터 불럭이 연속 배치되어 있는 5개의 디스크로 구성된 RAID-5가 가장 적합한 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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