한국정보과학회논문지:시스템및이론 (Journal of KIISE:Computer Systems and Theory)

한국정보과학회 (Korean Institute of Information Scientists and Engineers)
권호 표지

스트리밍 서버를 위한 멀티미디어 파일 시스템 최적화

Optimizing a Multimedia File System for Streaming Severs

  • 박진연 (지티이퓨처텔) ;
  • 김두한 (한양대학교 전자통신전파공학) ;
  • 원유집 (한양대학교 공과대학 전자전기컴퓨터 공학) ;
  • 류연승 (명지대학교 컴퓨터소프트웨어학과)
  • 발행 : 2004.06.01
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초록

전통적인 텍스트기반의 입출력과 달리, 멀티미디어 자료의 재생은 저장장치에서 일정한 대역폭을 보장을 필요로 한다. 대용량 서버에서 가장 많이 사용되는 유닉스 계열의 파일 시스템은 대역폭 보장이 필요하고, 순차적 접근특성을 가지고 있는 멀티미디어 자료 재생에 많은 개선의 여지를 가지고 있는 것이 사실이다. 본 논문에서는 유닉스 계열 파일 시스템의 단점을 극복하고 동영상 실시간 재생에 적합한 파일 시스템 구조를 연구 개발한 결과를 기술하고자 한다. 본 파일 시스템은 세 가지 설계 목표를 가지고 개발되었다. 첫 번째는 순차적 접근 부하에 대한 효과적 지원이다. 순차적 접근 특성을 효과적으로 지원하기 위해서는 트리기반의 데이타 블록구성이 아닌 연결리스트기반의 데이타 블록 구성방식을 채택한다. 두 번째는 파일 단편화 방지이다. 순차적 읽기에 있어서 과도한 디스크 탐색(Seek) 작업은 디스크의 효율성에 부정적인 영향을 미친다. 이를 효과적으로 극복하기 위하여 파일은 데이타 유닛 그룹(Data Unit Group)이라 불리는 단위의 집합으로 구성되며, 데이타 유닛 그룹은 연결리스트를 이용하여 구성되었다. 세 번째는 논리적 유닛에 기반한 파일 접근방식의 지원이다. 멀티미디어 파일은 비디오 프레임이나 오디오 샘플들의 집합으로 구성되어 있으며, 이들은 각기 다른 크기를 가지고 띤다. 따라서, 이들에 대한 임의접근 (Random Access)를 지원하기 위해서 각 논리적 유닛의 위치를 나타내는 인덱스를 파일 메타구조에 포함하였다. 이 부분은 트리구조를 이용하여 구성한 것이다. 실험을 통해서 파일 시스템의 성능을 리눅스 기반의 EXT2 파일 시스템, SGI 사에서 개발한 XFS 파일 시스템과 비교하였으며, 본 논문에서 제안하는 파일 시스템이 기존 리눅스 기반의 EXT2 그리고 SGI 사의 XFS 파일 시스템 보다 더 우수한 성능을 나타내는 것으로 입증되었다.

In this paper, we describe our experience in the design and implementation of the SMART file system to handle multimedia workload. Our work has three design objectives: (ⅰ) efficient support for sequential workload, (ⅱ) avoiding disk fragmentation, (ⅲ) logical unit based file access. To achieve these three objectives, we develop a file system where a file consists of linked list of Data Unit Group. Instead of tree like structure of the legacy Unix file system, we use single level file structure. Our file system can also access the file based upon the logical unit which can be video frame or audio samples. Data Unit Group is a group of logical data units which is allocated continuous disk blocks. At the beginning of each Data Unit Group, there exists an index array. Each index points to the beginning of logical data units, e.g. frames in the Data Unit Group. This index array enables the random access and sequencial access of semantic data units. SMART file system is elaborately tailored to effectively support multimedia workload. We perform physical experiments and compare the performance of SMART file system with EXT2 file system and SGI XFS file system. In this experiment, SMART file system exhibits superior performance under streaming workload.

키워드

참고문헌

  1. D.R. Kenchammana-Hosekote and J. Srivastava. 'Scheduling Continuous Media on a Video-On-Demand Server,' In Proc. of International Conference on Multi-media Computing and Systems, Boston, MA, May 1994. IEEE https://doi.org/10.1109/MMCS.1994.292428
  2. P. Rangan, H. Yin, and S. Ramanathan. 'Designing an on-demand multimedia service,' IEEE Communication Magazine, 30(7):56-65, July 1992 https://doi.org/10.1109/35.144778
  3. J. Gemmell. 'Multimedia Network File Servers: Multi-Channel Delay Sensitive Data Retrieval,' In Proc. of 1st ACM Multimedia Conf. ACM, Oct. 1993 https://doi.org/10.1145/166266.166294
  4. B. Ozden, A Biliris, R. Rastogi, and Avi Silberschatz. 'A Low-Cost Storage Server for Movie on Demand Databases,' In Proc. of VLDB '94, 1994
  5. Y. Rompogiannakis, G. Nerjes, P. Muth, M. Paterakis, P. Triantafillou, and G. Weikum. 'Disk scheduling for mixed-media workloads in a multimedia server,' In Proceedings of ACM Multimedia '98, pages 297-302, Bristol, UK, 1998 https://doi.org/10.1145/290747.290785
  6. Youjip Won and jaideep Srivastava. 'SMDP: Minimizing buffer requirements for continuous media servers,' ACM/Springer Multimedia Systems Journal, 8(2):pp. 105-117, 2000 https://doi.org/10.1007/s005300050154
  7. Shenoy, P., Goyal, P., Rao, S., S., and Yin, H., 'Symphony: An Integrated Multimedia File System,' Technical Report TR-97-09, Department of Computer Science, Univ. of Texas at Austin, Mar 1997
  8. Prashant Shenoy, Pawan Goyal, Harrick M. Yin. 'Architectural considerations for next generation file systems,' Proceedings of the seventh ACM international conference on Multimedia, 1999
  9. Dominic Giampaolo, 'Practical File System Design,' Morgan Kaufmann, 1999
  10. Roger L.Haskin. 'Tiger Shark - a scalable file system for multimedia,' IBM Journal of Research and Development v 42 n 2 p185-197, 1998 https://doi.org/10.1147/rd.422.0185
  11. William J.Bolosky, Robert P.Fitzgerald, John RDouceur. 'Distributed schedule management in the Tiger video file server,' Operating Systems Review (ACM) 1997 https://doi.org/10.1145/269005.266692
  12. T.N. Niranjan, Tzicker Chiueh, Gerhard A.Schloss. 'Implementation and Evaluation of a Multimedia file system,' Proc. of Int'l Conference on Multimedia Computing and Systems, Jun 3-6, 1997
  13. Chuanbao Wang, Vera Goebel, Thomas Plage~ mann. 'Techniques to increase disk access locality in the Minorca multimedia file system,' Proc. of the seventh ACM Multimedia Conference, 1999 https://doi.org/10.1145/319878.319917
  14. Wonjun Lee, Difu Su, Duminda Wijesekera, Jaideep Srivastava, Deepak Kencharnmana-Hosekote, Mark Foresti. 'Experimental Evaluation of PFS Continuous Media File System,' Proceedings of CIKM '97, p.246-253, Las Vegas, Nevada, USA https://doi.org/10.1145/266714.266905
  15. Youjip Won, Jinyoun Park, Sangback MA, 'HERMES: File System Support for Multimedia Streaming in Information Home Appliance,' Lecture Note in Computer Science, Vol. 2510, pp. 172-179, Oct. 2002 https://doi.org/10.1007/3-540-36087-5_20
  16. http://www.quicktime.com
  17. http://www.sgi.com/software/xfs
  18. Michael Beck, Harald Bohrne, Mirko Dziadzka, Ulrich Kunitz, Robert Magnus. 'Linux Internals,' Addison-Wesley Pub Co, ISBN: 0201331438