효과적인 미디어 스트리밍 서비스를 위한 요구 선호 버퍼 관리

방철석(Cheolseok Bang),정인범(Inbum Jung) 한국정보과학회 2004 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.31 No.1A

네트워크 환경이 발전하면서 사용자가 원하는 때에 서비스를 받을 수 있는 미디어 스트리밍 서비스에 대한 요구가 증가하고 있다. 미디어 스트리밍 서비스는 특정 시간대 선호되는 미디어들에 대한 서비스가 집중되는 현상을 발생한다. 특정한 미디어에 대한 집중적 요구를 하는 다수의 사용자들을 만족시키기 위해서는 미디어 서버내의 메인 메모리를 효과적으로 사용할 수 있는 버퍼 관리 기법이 필요하다. 본 논문에서는 미디어 서버내의 버퍼 성능 향상을 위하여 사용자 선호도를 반영한 정책을 제안하고 평가한다.

미디어 스트림 가속기의 설계 및 개발

방철석(Cheolseok Bang),정인범(Inbum Jung) 한국정보과학회 2003 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.30 No.2Ⅲ

VOD 시스템에서 많은 클라이언트의 요청은 몇몇의 영화에 집중된다. 서비스 가능한 많은 영화 중에서 실제 서비스가 이루어지는 영화는 많지 않다. 본 논문에서는 이와 같은 특성을 고려하여 사용자에 의해 많은 요청이 이루어지는 영화만을 위한 미디어 가속기를 설계하고 개발한다. 기존의 시스템은 하드 디스크에 영화를 저장하고 서비스를 하는 반면 본 논문에서 구현하는 시스템은 많은 요청이 이루어지는 영화에 한하여 메모리에 영화를 저장하고 서비스를 한다. 본 연구에서는 미디어 가속기를 리눅스 환경에서 구현하고 실험을 통해서 실제 서비스가 가능한 사용자 수를 측정하고 서비스에 장애가 되는 요인이 무엇인지 알아본다.

클러스터형 VOD서버에서 고가용성을 고려한 자체 복구 시스템

이좌형,서동만,방철석,김병길,정인범 강원대학교 정보통신연구소 2004 정보통신논문지 Vol.8 No.-

While clustered VOD (Video On Demand) servers that have been proposed for building large-scale VOD system recently, have the advantages of high availability and scalability, the system level reliability of the clustered VOD servers could be decreased by adding more servers to scale up the capacity of the server. To alleviate this reliability problem and support server-level fault tolerance, this paper proposes and analyzes self recovery system based on RAID-3 and 4 with pipelining concept. The proposed self recovery system could increase the efficiency of the disk by accessing the disk with large size block as in RAID-4. The network resource could be used efficiently and the workload of memory could be decreased by sending data in small size block as in RAID-3. By introducing pipeline concept, the recovery tasks are processed at several nodes in parallel so that the workload in CPU, network, and memory could be distributed to several nodes.

리눅스 기반의 클러스터 VOD 서버와 내장형에 클라이언트의 구현

서동만(Dongmahn Seo),방철석(Cheolseok Bang),이좌형(Joahyoung Lee),김병길(Byounggil Kim),정인범(Inbum Jung) 한국정보과학회 2004 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.10 No.6

For VOD systems, it is important to provide QoS to more users under the limited resources. To analyze QoS issues in real environment, we implement clustered VOD server and embedded client system based on the Linux open source platform. The parallel processing of MPEG data, load balancing for nodes and VCR like functions are implemented in the server side. To provide more user friendly interface, the general TV is used for a VOD client‘s terminal and the embedded board is used supporting for VCR functions. In this paper, we measure the performance of the implemented VOD system under the various user requirement features and evaluate the sources of performance limitations. From these analyses, we propose the dynamic admission control method based on the availability memory and network bandwidth. The proposed method enhances the utilization of the system resource for the more QoS media streams. VOD 시스템에서는 한정된 자원을 이용하여 많은 사용자에게 안정적인 QoS(Quality of Service)를 제공하는 것이 중요하다. 실제 구현 환경에서 QoS의 문제점들을 분석하기 위하여 본 연구에서는 소스 공개 플랫폼인 리눅스를 기반으로 하는 클러스터형 VOD 서버와 내장형 클라이언트 시스템을 구현하였다. 서버에서는 MPEG 미디어 데이타의 병렬 처리와 부하 균등, VCR 기능을 구현하였다. VOD 사용자에게 보다 친밀한 인터페이스를 제공하기 위하여 일반 TV를 단말로 사용하였고 VCR 기능들을 제공하기 위하여 내장형 보드를 사용하였다. 본 논문에서는 사용자들의 다양한 요구사항에서의 성능 측정을 바탕으로 VOD 시스템의 성능 한계 원인들을 평가한다. 또한, 분석된 자료를 근거로 VOD 시스템에서의 가용 메모리와 가용 네트워크 대역폭을 기준으로 하는 동적 진입 제어의 방법을 제안한다. 제안된 방법은 시스템 자원의 효율성을 증가시켜 더욱 많은 사용자들에게 QoS가 보장되는 미디어 스트림을 제공한다.

클러스터 VOD 서버에서 선호도 기반 세그먼트 버퍼 대체 기법

서동만,이좌형,정인범,김윤,방철석,임동선 한국정보과학회 2006 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.33 No.11

To support the QoS streams for large scale clients, the internal resources of VOD servers should be utilized based on the characteristics of the streaming media service. Among the various resources in the server, the main memory is used for the buffer space to the media data loaded from the disks and the buffer hit ratio has a great impact upon the server performance. However, if the buffer data with high hit ratio are replaced for the new media data as a result of the number of clients and the required movie titles are increased, the negative impact on the scalability of server performance is occurred. To address this problem, the buffer replacement policy considers the intrinsic characteristics of the streaming media such as the sequential access to large volume data and the highly disproportionate preference to specific movies. In this paper, the preference-based segment buffer replacement policy is proposed in the cluster-based VOD server to exploit the characteristics of the streaming media. Since the proposed method reflects both the temporal locality by the clients' preference and the spatial locality by the sequential access to media data, the buffer hit ratio would be improved as compared to the existing buffer replacement policy. The enhanced buffer hit ratio causes the fact that the performance scalability of the cluster-based VOD server is linearly improved as the number of cluster nodes is increased. 사용자들에게 QoS가 보장되는 스트리밍 미디어를 제공하기 위해서는 한정된 서버의 자원을 스트리밍 미디어의 특징에 맞추어 효과적으로 활용하는 연구를 필요하게 한다. 서버의 자원들 중 메모리는 디스크로부터 읽어 들인 미디어 데이타의 버퍼공간으로 활용되며 버퍼의 히트율은 서버의 성능에 중요한 역할을 한다. 그러나 접속되는 사용자들의 증가에 따라서 히트율이 높은 기존의 버퍼들조차도 새롭게 읽어 들인 미디어 데이타들로 대체되므로 서버의 성능확장성에 부정적 영향을 미치는 결과를 가져오고 있다. 이런 문제점을 해결하기위해서는 스트리밍 미디어의 특징인 대규모 데이타들에 대한 읽기 연속성과 편중된 사용자 선호도가 반영된 버퍼 대체 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 대규모 사용자들에게 스트리밍 미디어를 서비스하기 위하여 사용되는 클러스터 기반 VOD 서버에서 스트리밍 미디어의 특징을 활용하는 선호도 기반 세그먼트 버퍼 대체 알고리즘을 연구한다. 제안되는 기법은 사용자들의 선호도에 기반을 둔 시간적 국부성과 미디어 데이타의 순차적 읽기 특성인 공간적 국부성을 버퍼 대체 알고리즘에 반영하므로 기존의 버퍼 대체 알고리즘보다 스트리밍 미디어 서비스에서 향상된 버퍼 히트율을 나타낸다. 본 논문에서는 향상된 버퍼 히트율이 클러스터 기반 VOD 서버의 성능 확장성을 개선시킴을 구현된 클러스터 형 VOD 시스템을 통하여 입증한다.

QoS를 지원하기 위한 리눅스 클러스터 VOD 서버의 성능 분석

서동만(Dongmahn Seo),방철석(Cheolseok Bang),이좌형(Joahyoung Lee),김병길(Byounggil Kim),정인범(Inbum Jung) 한국정보과학회 2003 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.30 No.1C

비디오 서버는 제한된 자원을 이용하여 보다 많은 사용자에게 안정적인 QoS(Quality of Service)를 제공하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 안정적인 QoS를 지원하기 위한 서버 진입 제어에 관한 연구를 클러스터 형태의 VOD 서버에서 수행하였다. 리눅스 환경에서 구축된 VOD 서버의 성능을 분산 저장 노드의 수와 일반 재생 및 고속 재생의 비율을 변화시키며 측정하였다. 측정한 결과를 토대로 클러스터 VOD 서버의 성능 제한의 원인을 분석하고, 그에 따른 대책을 제안한다. 분석된 자료는 클러스터 VOD 서버에서 진입 제어의 기준을 결정하는 변수들로 사용되어 진다.

대용량 미디어 스트리밍 서비스를 위한 선호도 기반의 버퍼 관리 기법

김래영(Raeyoung Kim),방철석(Cheolseck Bang),정인범(Inbum Jung),김윤(Yoon Kim) 한국정보과학회 2004 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.31 No.2Ⅲ

컴퓨터와 네트워크 환경의 발달에 힘입어 고화질의 미디어 데이터를 실시간으로 전송하는 미디어 스트리밍 서비스에 대한 요구가 증가하고 있다. 스트리밍 서비스는 서버의 많은 자원을 필요로 한다. 서버의 자원 중에서 메인 메모리는 대용량의 미디어 데이터를 다루는 미디어 스트리밍 서버 성능에 중요한 역할을 한다. 그러므로 제한된 메인 메모리를 효과적으로 이용할 수 있는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 효과적인 미디어 스트리밍 서비스를 위한 동적 버퍼 관리 기법과 버퍼 히트율을 높일 수 있는 대체 정책을 제안하고 평가한다.

클러스터환경에서 MPI 를 이용한 병렬 MPEG-2 인코더의 설계 및 구현

이좌형 ( Joa Hyoung Lee ),최면욱 ( Myunuk Choi ),방철석 ( Cheolseok Bang ),김병길 ( Byounggil Kim ),정인범 ( Inbum Jung ) 한국정보처리학회 2004 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.11 No.1

최근 컴퓨터와 네트워크 기술이 빠르게 발전하고 널리 보급되면서 텍스트 위주로 작업을 하던 어플리케이션들의 비중이 낮아지고 멀티미디어 데이터를 처리하는 어플리케이션들의 비중이 점차 증가하고 있는 추세이다. 다양한 멀티미디어들 중에서 영화같은 동영상 멀티미디어를 다루는 프로그램들은 멀티미디어 응용 어플리케이션들 중에서 큰 비중을 차지하고 있으며 실생활에서 널리 사용되고 있다. 대표적인 동영상 압축 표준인 MPEG 의 경우 매우 높은 압축률을 제공하여 일반 사용자들도 손쉽게 동영상 데이터를 접하고 사용할 수 있는 기회를 제공한다. 하지만 MPEG 인코딩은 매우 많은 컴퓨팅 자원과 시간을 요하는 작업이다. 본 연구에서는 동영상 데이터를 인코딩 하는데 소요되는 시간과 자원을 감소시키기 위해 클러스터환경에서 MPI 를 이용하여 동영상 압축 표준인 MPEG-2 기반의 Parallel Encoder 를 설계 및 구현하였다.

클러스터형 VOD 서버에서 장애 복구의 설계 및 구현

이좌형(Joa Hyoung Lee),서동만(Dongmahn Seo),방철석(Cheolseok Bang),김병길(Byounggil Kim),박총명(ChongMyung Park),정인범(Inbum Jung) 한국정보과학회 2003 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.30 No.2Ⅰ

최근 VOD 서버 모델로 제안되는 클러스터형 VOD 서버는 확장이 용이하여 서버의 가용성을 높일 수 있다는 장점이 있지만 서버에 노드수가 증가하면서 서버에 장애가 발행할 가능성이 높아진다는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 클러스터형 VOD서버에서 노드 장애 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.

클러스터 VOD 서버에서 선호도 기반 세그먼트 버퍼 대체 기법

서동만(Dongmahn Seo),이좌형(Joahyoung Lee),방철석(Cheolseok Bang),임동선(Dongsun Lim),정인범(Inbum Jung),김윤(Yoon Kim) 한국정보과학회 2006 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.33 No.11·12

대규모 사용자들에게 QoS가 보장되는 스트리밍 미디어를 제공하기 위해서는 한정된 서버의 자원을 스트리밍 미디어의 특징에 맞추어 효과적으로 활용하는 연구를 필요하게 한다. 서버의 자원들 중 메모리는 디스크로부터 읽어 들인 미디어 데이타의 버퍼공간으로 활용되며 버퍼의 히트율은 서버의 성능에 중요한 역할을 한다. 그러나 접속되는 사용자들의 증가에 따라서 히트율이 높은 기존의 버퍼들조차도 새롭게 읽어 들인 미디어 데이타들로 대체되므로 서버의 성능확장성에 부정적 영향을 미치는 결과를 가져오고 있다. 이런 문제점을 해결하기위해서는 스트리밍 미디어의 특징인 대규모 데이타들에 대한 읽기 연속성과 편중된 사용자 선호도가 반영된 버퍼 대체 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 대규모 사용자들에게 스트리밍 미디어를 서비스하기 위하여 사용되는 클러스터 기반 VOD 서버에서 스트리밍 미디어의 특징을 활용하는 선호도 기반 세그먼트 버퍼 대체 알고리즘을 연구한다. 제안되는 기법은 사용자들의 선호도에 기반을 둔 시간적 국부성과 미디어 데이타의 순차적 읽기 특성인 공간적 국부성을 버퍼 대체 알고리즘에 반영하므로 기존의 버퍼 대체 알고리즘보다 스트리밍 미디어 서비스에서 향상된 버퍼 히트율을 나타낸다. 본 논문에서는 향상된 버퍼 히트율이 클러스터 기반 VOD 서버의 성능 확장성을 개선시킴을 구현된 클러스터 형 VOD 시스템을 통하여 입증한다. To support the QoS streams for large scale clients, the internal resources of VOD servers should be utilized based on the characteristics of the streaming media service. Among the various resources in the server, the main memory is used for the buffer space to the media data loaded from the disks and the buffer hit ratio has a great impact upon the server performance. However, if the buffer data with high hit ratio are replaced for the new media data as a result of the number of clients and the required movie titles are increased, the negative impact on the scalability of server performance is occurred. To address this problem, the buffer replacement policy considers the intrinsic characteristics of the streaming media such as the sequential access to large volume data and the highly disproportionate preference to specific movies. In this paper, the preference-based segment buffer replacement policy is proposed in the cluster-based VOD server to exploit the characteristics of the streaming media. Since the proposed method reflects both the temporal locality by the clients' preference and the spatial locality by the sequential access to media data, the buffer hit ratio would be improved as compared to the existing buffer replacement policy. The enhanced buffer hit ratio causes the fact that the performance scalability of the cluster-based VOD server is linearly improved as the number of cluster nodes is increased.