VOD 시스템 상에서 P2P 프록시 기반의 패칭기법

권춘자,최치규,최황규 江原大學校 産業技術硏究所 2004 産業技術硏究 Vol.24 No.B

The main bottleneck for a VOD system is bandwidth of storage or network I/O due to the high bandwidth requirements and long-lived nature of digital video. Patching is one of the most efficient techniques to overcome the bottleneck of the VOD system through the use of multicast scheme. In this paper, we propose a new patching scheme, P2P proxy patching, for improving the typical patching technique by jointly using the proxy prefix caching scheme and the P2P proxy. In our proposed scheme, each client play a role in a proxy for multicasting a regular stream to other clients that request the same stream. Due the use of the P2P proxy and the prefix caching, the server bandwidth is required significantly less than that of the typical patching technique. In the performance study, we show that our patching scheme can reduce the server bandwidth requirements compared with the existing patching techniques.

대규모 VOD 시스템을 위한 효율적인 P2P 기반의 프록시 패칭 기법

권춘자,최황규 한국정보처리학회 2005 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.12 No.5

The main bottleneck for large scale VOD systems is bandwidth of storage or network I/O due to the large number of client requests simultaneously, and then efficient techniques are required to solve the bottleneck problem of the VOD system. Patching is one of the most efficient techniques to overcome the bottleneck of the VOD system through the use of multicast scheme. In this paper, we propose a new patching scheme, called P2P proxy patching, for improving the typical patching technique by jointly using the prefix caching and P2P proxy. In our proposed scheme, each client plays a role in a proxy to multicast a regular stream to other clients that request the same video stream. Due to the use of the P2P proxy and the prefix caching, the client requests that arrive out of the patching window range can receive the regular stream from other clients in the previous patching group without allocating the new regular channels from the VOD server to the clients. In the performance study, we show that our patching scheme can reduce the server bandwidth requirement about 33% less than that of the existing patching technique with respect to prefix size and request interval. 대규모 VOD 시스템에서는 동시에 다수의 클라이언트 요청에 따른 서버 저장장치 및 네트워크 대역폭 병목현상이 발생하며, 이를 해소하기 위한 효율적인 서버 대역폭 감소 기법이 필요하다. 패칭 기법은 멀티캐스트를 활용한 대표적인 VOD 시스템의 병목현상 해결 기법 중의 하나이다. 본 논문은 기존 패칭 기법의 성능 향상을 위하여 프리픽스 캐싱과 P2P 프록시를 결합한 새로운 P2P 프록시 패칭 기법을 제안한다. 제안된 기법에서 각각의 클라이언트는 자신이 받고 있는 스트림을 동일한 비디오를 요청한 다른 클라이언트들에게 멀티캐스트 함으로써 다른 클라이언트를 위한 프록시 역할을 수행한다. P2P 프록시와 프리픽스 캐싱의 사용으로 인하여 패칭 윈도우 크기를 벗어나는 사용자 요청들은 새로운 정규 채널을 생성하는 대신 이전의 패칭 그룹에 속한 다른 클라이언트로부터 정규 스트림을 전송받음으로써 서버로 집중되는 부하를 줄일 수 있다. 시뮬레이션을 통하여 프리픽스 크기와 요청 간격에 따른 서버의 대역폭 요구량을 측정한 결과에서 제안된 기법이 기존의 패칭 방법보다 서버의 평균 대역폭 요구량을 전체적으로 약 33% 감소시킬 수 있음을 보인다.

동적 버퍼 분할을 이용한 클러스터 VOD 서버의 효율적 부하 분산 방법

권춘자,김영진,최황규,Kwon, Chun-Ja,Kim, Young-Jin,Choi, Hwang-Kyu 한국정보처리학회 2002 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.9 No.5

클러스터 기반 VOD 서버는 동시에 여러 사용자에게 실시간으로 서비스하기 위해 정교한 부하 분산 기술과 버퍼 관리 기술을 요구한다. 본 논문에서는 클러스터 기반 VOD 서버에서의 동적 버퍼 분할을 이용한 새로운 부하 분산 방법을 제안한다 제안된 방법은 사용자 요구를 처리하는 VOD 서비스 노드간의 버퍼 성능과 디스크 접근 빈도를 고려하여 전체 부하를 고르게 분산하도록 한다. 또한 동적 버퍼 분할 방법은 동일한 연속미디어에 접근하려는 여러 사용자에게 평균 대기시간을 감소시킬 수 있도록 버퍼를 동적으로 분할한다. 시뮬레이션을 통해 제안된 방법이 기존의 방법보다 부하량을 적절히 조절하면서 평균 대기시간을 감소시키고, 각 노드의 처리량도 증가시킨다. 특히, VOD 서버 클러스터가 과부하 상태일 때 제안된 방법이 Generalized Interval Caching에 기반한 부하 분산 방법 보다 약 2배의 우수한 성능을 나타냄을 시뮬레이션을 통하여 입증한다. Cluster based VOD systems require elaborate load balancing and buffer management techniques in order to ensure real-time display for multiuser concurrently. In this paper, we propose a new load balancing technique based on the dynamic buffer partitioning in cluster based VOD servers. The proposed technique evenly distribute the user requests into each service node according to its available buffer capacity and disk access rate. In each node, the dynamic buffer partitioning technique dynamically partitions the buffer to minimize the average waiting time for the requests that access the same continuous media. The simulation results show that our proposed technique decreases the average waiting time by evenly distributing the user requests compared with the exiting techniques and then increases the throughput in each node. Particularly under the overloaded condition in the cluster server, the simulation probes that the performance of the proposed technique is better two times than the Generalized Interval Caching based technique.

VOD 서버에서 효율적인 연속미디어 서비스를 위한 동적 버퍼 분할 기법

권춘자,최장열,최황규 한국정보처리학회 2002 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.9 No.2

VOD 시스템에서 클라이언트 버퍼 확장을 통한 패칭 기법의 성능 향상

권춘자,최치규,서주하,최황규 강원대학교 정보통신연구소 2005 정보통신논문지 Vol.9 No.-

In this paper, we propose a new patching scheme for improving the typical patching technique by jointly using the proxy prefix caching and the client buffer expanding techniques. Our proposed scheme extends the patching window size by caching the prefix of the video in proxy. We also expand the client buffer space into the proxy buffer for storing and sharing the overflowed streams from the client buffers. Due to the extended patching window size and the prefix in the proxy, the server bandwidth is required significantly less than that of the typical patching technique. In the performance study, we show that our patching scheme can reduce the server bandwidth requirements with having less buffer capacity than the existing patching techniques.

VOD 서버에서 효율적인 연속미디어 서비스를 위한 동적 버퍼 분할 기법

권춘자,최창열,최황규,Kwon, Chun-Ja,Choi, Chang-Yeol,Choi, Hwang-Kyu 한국정보처리학회 2002 정보처리학회논문지 A Vol.9 No.2

VOD 서버는 비디오와 같은 연속미디어를 여러 사용자에게 매끄럽게 서비스하기 위해 데이터의 일부를 미리 서버 버퍼로 읽어 들여 정교하게 관리한다. 이때 서버 버퍼로 읽어 들인 연속미디어 데이터를 다른 사용자가 재사용하면 저장장치로의 접근 횟수가 줄어들고 사용자의 대기 시간이 감소된다. 본 논문에서는 서버의 버퍼를 그룹으로 분할하고 각 그룹에서 활용도가 가장 낮은 버퍼 공간을 동적으로 재분할하여 새로운 사용자에게 할당하는 동적 버퍼 분할 기법을 제안하고, 이를 다중 스트림과 클립 데이터, 그리고 VCR 기능을 처리하도록 확장한다. 제안된 기법에서는 버퍼 활용도가 높아져 병행 사용자의 수가 증가되고, 저장장치의 대역폭 한계에 서서히 도달하여 사용자의 평균 대기시간이 감소된다. 시뮬레이션을 통해 동적 버퍼 분할 기법과 기존의 버퍼 분할 기법에 대한 사용자 평균 대기시간과 병행 사용자의 수를 관찰한 결과, 평균 대기 시간은 최소 50% 이상 감소되고 병행 사용자의 수는 1∼7% 증가함을 확인하였다. In VOD server, in order to guarantee playback of continuous media, such as video, without hiccups for multiusers, the server has to manage its buffer sophisticatedly by prefeching a part of the data into the buffer As the continuous media data buffered by one user can be used again by the others, the number of disk accesses is reduced and then the latency time far the users is also reduced. In this paper, we propose a new buffer management technique for continuous media in VOD server. Our basic algorithm partitions the buffer into groups and then a group of buffer which has the lowest utilization is chosen and partitioned again for a new user. The basic algorithm is extended for supporting multiple streams and clip data and for providing VCR functions. Our proposed technique is able to increase in the number of concurrent users as increasing the utilization of the buffer and to minimize the average waiting time for multiuser accesses as the bandwidth of storage is slowly reached to the limit. In the simulation study for comparing the performance of our technique with that of the existing techniques, we show that the average waiting time is reduced mere than 50% and the number of concurrent users increases by 1 ∼5% as compared with those of the exiting techniques.

VOD 시스템을 위한 효율적인 P2Proxy 캐싱 기법

권춘자,최지규,이치훈,최항규,Kwon Chun-Ja,Choi Chi-Kyu,Lee Chi-Hun,Choi Hwang-Kyu 한국정보처리학회 2006 정보처리학회논문지 A Vol.13 No.2

As VOD service over the Internet becomes popular, a large sealable VOD system in P2P streaming environment has become increasing important. In this paper, we propose a new proxy caching scheme, called P2Proxy, to replace the traditional proxy with a sealable P2P proxy in P2P streaming environment. In the proposed scheme, each client in a group stores a different part of the stream from a server into its local buffer and then uses a group of clients as a proxy. Each client receives the request stream from other clients as long as the parts of the stream are available in the client group. The only missing parts of the stream which are not in the client group are directly received from the server. We represent the caching process between clients in a group and a server and then describe a group creation process. This paper proposes the directory structure to share the caching information among clients. By using the directory information, we minimize message exchange overload for a stream caching and playing. We also propose a recovery method for failures about the irregular behavior of P2P clients. In this paper, we evaluate the performance of our proposed scheme and compare the performance with the existing P2P streaming systems. 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.

대규모 VOD 시스템을 위한 효율적인 P2P 기반의 프록시 패칭 기법

권춘자,최황규,Kwon, Chun-Ja,Choi, Hwang-Kyu 한국정보처리학회 2005 정보처리학회논문지 A Vol.12 No.5

대규모 VOD 시스템에서는 동시에 다수의 클라이언트 요청에 따른 서버 저장장치 및 네트워크 대역폭 병목현상이 발생하며, 이를 해소하기 위한 효율적인 서버 대역폭 감소 기법이 필요하다. 패칭 기법은 멀티캐스트를 활용한 대표적인 VOD 시스템의 병목현상 해결 기법 중의 하나이다. 본 논문은 기존 패칭 기법의 성능 향상을 위하여 프리픽스 캐싱과 P2P 프록시를 결합한 새로운 P2P 프록시 패칭 기법을 제안한다. 제안된 기법에서 각각의 클라이언트는 자신이 받고 있는 스트림을 동일한 비디오를 요청한 다른 클라이언트들에게 멀티캐스트 함으로써 다른 클라이언트를 위한 프록시 역할을 수행한다. P2P 프록시와 프리픽스 캐싱의 사용으로 인하여 패칭 윈도우 크기를 벗어나는 사용자 요청들은 새로운 정규 채널을 생성하는 대신 이전의 패칭 그룹에 속한 다른 클라이언트로부터 정규 스트림을 전송받음으로써 서버로 집중되는 부하를 줄일 수 있다. 시뮬레이션을 통하여 프리픽스 크기와 요청 간격에 따른 서버의 대역폭 요구량을 측정한 결과에서 제안된 기법이 기존의 패칭 방법보다 서버의 평균 대역폭 요구량을 전체적으로 약 $33\%$ 감소시킬 수 있음을 보인다. The main bottleneck for large scale VOD systems is bandwidth of storage or network I/O due to the large number of client requests simultaneously, and then efficient techniques are required to solve the bottleneck problem of the VOD system. Patching is one of the most efficient techniques to overcome the bottleneck of the VOD system through the use of multicast scheme. In this paper, we propose a new patching scheme, called P2P proxy patching, for improving the typical patching technique by jointly using the prefix caching and P2P proxy. In our proposed scheme, each client plays a role in a proxy to multicast a regular stream to other clients that request the same video stream. Due to the use of the P2P proxy and the prefix caching, the client requests that ive out of the patching window range can receive the regular stream from other clients in the previous patching group without allocating the new regular channels from the VOD server to the clients. In the performance study, we show that our patching scheme can reduce the server bandwidth requirement about $33\%$ less than that of the existing patching technique with respect to prefix size and request interval.

VOD 시스템을 위한 효율적인 P2Proxy 캐싱 기법

권춘자,최치규,이치훈,최황규 한국정보처리학회 2006 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.13 No.2

As VOD service over the Internet becomes popular, a large scalable VOD system in P2P streaming environment has become increasingly important. In this paper, we propose a new proxy caching scheme, called P2Proxy, to replace the traditional proxy with a scalable P2P proxy in P2P streaming environment. In the proposed scheme, each client in a group stores a different part of the stream from a server into its local buffer and then uses a group of clients as a proxy. Each client receives the request stream from other clients as long as the parts of the stream are available in the client group. The only missing parts of the stream which are not in the client group are directly received from the server. We represent the caching process between clients in a group and a server and then describe a group creation process. This paper proposes the directory structure to share the caching information among clients. By using the directory information, we minimize message exchange overload for a stream caching and playing. We also propose a recovery method for failures about the irregular behavior of P2P clients. In this paper, we evaluate the performance of our proposed scheme and compare the performance with the existing P2P streaming systems. 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.

디스크 배열로 구성된 VOD 서버에서 효율적인 VCR 기능 지원을 위한 참조 카운터 기반의 디스크 부하 균등 기법

권춘자(Chun Ja Kwon),김근혜(Geun Hye Kim),최황규(Hwang Kyu Choi) 한국멀티미디어학회 2002 멀티미디어학회논문지 Vol.5 No.5