인터넷의 급속한 발전으로 인해 다양한 멀티미디어 리소스를 쉽고 빠르게 활용할 수 있는 시대가 도래하였다. 그러나 이러한 멀티미디어 문서들을 새롭게 편집하고 저장하고 유통시킬 수 있는 기술적 인프라는 아직 부족하다고 보여진다. 멀티미디어 문서를 편집하는 작업에는 다양만 문서포맷을 지원하는 멀티미디어 저작 툴이 필요하며 편집된 문서를 저장할 시에는 대용량의 고속 저장강치가 필요하다. 더불어 이러한 멀티미디어 문서를 활발히 유통시키기 위해서는 디지털 문서의 지적 재산권을 보호해줄 수 있는 견고한 유통 시스템이 필수이다. 본 논문에서는 멀터미디어 컨텐츠의 유통에 기여할 수 있는 지식서버 시스템에 관하여 기술하고자 한다. 가상문서[1] 개념을 기반으로 설계된 지식서버 시스템은 기존의 멀티미디어 컨텐츠를 재구성하여 만든 가상문서를 유통시킬 수 있는 특징을 가지고 있다. 이러한 지식서버 시스템을 이용하면 대용량의 저장장치를 필요로 하지 않는 멀티미디어 문서를 저작 및 저장할 수 있고, 새롭게 저작된 멀티미디어 문서를 지식서버 시스템의 인증 서버를 통하여 쉽게 유통시킬 수 있다. 또한 유통된 가상문서가 실제 문서로 재현될 경우에 지식서버 내의 로그관리기에 의하여 로그정보가 기록되기 때문에 컨텐츠 유통 현황을 실시간으로 파악할 수 있다.
대용량 멀티미디어 미디어 서버를 구성함에 있어 I/O 병목현상을 극복하기 위하여 저장 서버들과 제어 서버로 구성되어진 2계층 분산 클러스터 서버구조가 많이 사용된다. 2 계층 분산 클러스터 서버는 부하 균등, 대역폭 관리 및 저장 서버의 관리 측면에서 유리한 반면, 저장 서버와 제어 서버간의 통신 오버헤드를 발생시킨다. 이러한 오버헤드를 줄이기 위해서는 저장 서버에서 읽은 미디어 데이터를 제어 서버를 거치지 않고 직접 클라이언트에 전송할 수 있어야 한다. 그리고, 저장 용량을 확장하거나 손상된 디스크를 교체하는 경우를 대비하여 분산 클러스터 서버는 다양한 성능의 이기종 디스크를 지원하여야 한다. 또한, I/O 장치와 운영체제가 빠르게 발전됨에 따라 미디어 서버는 새로운 I/O 장치 및 운영체제 등에 쉽게 이식될 수 있어야 하고, 응용 소프트웨어 개발자가 시스템의 환경에 따라 블록크기, 데이터 배치정책, 사본 정책 등을 유연하게 조절할 수 있어야 한다. 본 논문에서 위에서 언급한 멀티미디어 서버의 요구를 고려하여 Fast Ethernet 환경에서 병렬 멀티미디어 파일 시스템(PMFS : Parallel Multimedia File System)을 설계 및 구현하고 실험을 통해 PVFS(Parallel Virtual File System)와 성능을 비교 분석하였다. 이 실험의 결과에 따르면 PMFS는 멀티미디어 데이터에 대하여 PVFS보다 3%∼15%의 향상된 성능을 보였다.
모바일 멀티미디어 저장 서버는 동시에 다수의 개인용 이동 단말기(PDA)에서 요청하는 데이터를 실시간으로 저장 및 전송을 해야 한다. 그러나, 대역폭이 작은 모바일 인터넷 환경에서 다수의 개인용 이동 단말기가 동시에 서버로 접속하게 되면 병목(BottleNeck) 현상이 발생할 수 있다. 본 논문에서는 카메라가 장착된 개인용 이동 단말기에서 실시간으로 캡쳐(capture)한 영상을 모바일 변환 저장서버에서 저장 및 전송을 할 때 모바일 멀티미디어 저장 서버에서 발생할 수 있는 병목 현상을 효율적으로 해결할 수 있는 새로운 방법으로 가중치 기반의 동적 가변 디스크 스케줄링을 제안하고, 기존 방법들과 비교를 통해서 제안한 방법의 우수한 성능을 증명한다.
대용량의 연속 매체(continuous media)를 서비스하기 위한 멀티미디어 저장 서버는 실시간 검색과 대용량의 저장 장치 요구를 만족해야 한다. 그러나 기존에 연구되고 있는 디스크 배열(disk array)을 이용한 저장 서버는 성능 면에서 멀티미디어 응용에 바람직한 면이 있지만, 대규모 서버를 위한 저장 장치 전체를 디스크로 구성하는 것은 비용 면에서 비현실적일 뿐만 아니라 저장 용량과 대역폭에도 한계가 있다. 따라서 본 논문은 저가의 대용량 DVD-ROM을 사용한 계층적 저장 서버에서 파이프라인 로딩 기법을 제안한다. 제안된 기법은 시뮬레이션 성능분석을 통하여 파이프라인 상황하최대 허용 스트림 수가 크게 증가될 수 있음을 보인다.
멀티미디어 데이터는 크기가 크고 실시간성의 특징을 가지고 있다. 특히 HDTV 서버는 많은 수의 비디오를 저장하기 위해서 대용량의 저장 능력이 필요하며 동시에 많은 수의 사용자를 지워하기 위해서 높은 전송율을 보장하여야 한다. 따라서 HDTV 서버는 확장성 있는 하드웨어 구조를 가져야 하고 데이터를 효과적으로 저장 관리할 수 있는 소프트웨어가 지원되어야 한다. 본 논문에서는 HDTV의 비디오 데이터를 저장 관리하기 위한 확장성 있는 HDTV 저장 서버 구조, 고성능 입출력시스템에서 기본적으로 사용하는 데이터 분할 방법, 데이터 배치 방법, 캐싱 정책, admission control 방법과 성능 분석에 대한 내용을 기술한다.
멀티미디어(화상,음성,하이퍼텍스트)의 데이터는 다른 데이터와 상이점이 많아 운용에 어려움이 있다. 대용량의 저장용량(storage)의 필요, 데이터 통신의 어려움 등이 빠르게 발전하는 멀티미디어 기술에 제약조건이 된다. 본 연구에서는 멀티미디어 데이터가 일 반적인 텍스트(Text)데이터와 같이 높은 수행도(Performance) 및 안정적인 데이터베이스 (Database)로 구축되어 효율적으로 운용 되는데 중점을 둔다. 아울러 대량의 정보를 처리하기 위하여 서버(server)와 클라이언트(Client)기법을 이용한 분산처리로 실시간 처리 및 데이터 저장의 한계를 극복하고자 한다.
멀티미디어 서버 시스템은 고용량이어야 하며 지속적으로 늘어나는 사용자수 뿐만 아니라 추가되는 새로운 저장 공간에 대한 우수한 확장성을 제공하여야 하는 것이 필수적이다. 일반적인 스트리밍 서비스의 경우, 사용자들은 시비스 초기의 지연시간에 어느 정도 관대한 편이지만 고풍질의 서비스를 요구한다. 스트림 서버는 동영상을 사용자에게 전달할 때 데이터 저장공간으로부터 실시간으로 전송하여야 한다. 그러나 현재의 범용 서버 시스템은 이러한 요구사항을 충분히 반영하지 못할 뿐만 이니라 늘어나는 사용자 부하와 시스템 요구에 대한 고려, 그리고 미디어 데이터에 대한 반영이 이루어지지 못하여 점차 증가되는 사용자의 고화질 미디어 서비스 요구 사항을 충족시키지 못하고 있다. 본 논문에서는 리녹스를 기반으로 구현한 실시간 스트림 서버 시스템의 확장성 있는 구조가 고 대역폭 고화질 On-Demand 서버로서 효율적인 대안임을 보이며, 또한 QoS 요구 보장과 효율적인 시스템 관리 정책을 제시하여 범용 서버를 멀티미디어 저장 및 스트리밍에 적합한 환경의 클러스터로 구성하는 방법을 제시한다. 이 시스템의 특징은 서비스하고자 하는 파일들을 각 병별 저장 시스템에 쪼개어 저장하는 시스템 RAID 기술을 사 용하여 사용자 요구시 동시에 데이터를 전송하여 줌으로써 단일 미디어 서버보다 훨씬 우수한 성공을 발휘한다.
초고속 정보통신망의 구축과 개인용 컴퓨터의 보급이 늘어나면서 인터넷을 비롯한 다양한 형태의 정보 서비스들이 크게 증가하고 있다. 그러한 서비스를 위한 정보들은 대부분 대규모 데이터 전송을 요구하는 음성이나 동영상과 같은 멀티미디어 정보들로 이루어지며, 그들은 전자도서관이나 거대한 정보 저장소에 디지털로 인코딩 되어진 형태로 저장된다. 그런데 사용자들이 원하는 정보가 하나의 서버에만 저자오디는 중앙집중적인 환경에서는 그 서버가 모든 서비스 요구들을 처리해야 하기 때문에 병목 현상이 발생할 수 있고, 네트워크의 과부하로 인하여 양질의 서비스를 제공하기 어려워진다. 본 연구는 멀티미디어 정보중에서도 가장 많은 전송량이 요구되는 VOD 서비스를 효율적으로 지원할 수 있는 환경 구축방안을 찾는 것을 목표로 한다. 이를 위하여 비디오 정보들을 다수의 서버들에 분산 저장하고, 서버의 위치와 정보의 배치 방법에 따른 서비스 시간과 throughput을 시뮬레이션으로 분석하고, 각각의 경우에 대한 비용을 추정하여 가격대성능비 측면에서 가장 효율적인 방법을 제안하였다.
본 논문은 무선 환경에서 병렬서버를 이용한 멀티미디어 전송 및 동기화 기법을 제안한다. 제안된 방법은 MPEG-4 비디오 스트림을 VOP 타입(I-, P-, B-VOP)에 따라 서로 다른 서버에 저장하여 서비스하는 병렬 서버 시스템을 위하여 개발되었다. 이러한 환경의 멀티미디어 전송에 있어서는 특히 부하 불균형, 정체현상, 지터문제를 해결하여야 한다. 따라서 본 연구는 데이터 분할방법, 우선순위 큐, 멀티미디어 동기화 문제에 초점을 맞춘다. 첫째, VOP 타입에 따라 데이터를 분할하여 개별의 서버에 나누어 저장하는 병렬서버 구조를 개발한다. 둘째, 병렬서버 환경에서의 우선순위 알고리즘을 설계한다. 기지국에서는 이 알고리즘의 우선순위에 따라 스케줄링을 수행한다. 마지막으로, 지터를 보상하기 위한 동기화 알고리즘을 설계한다. 기지국은 각 서버로부터 불규칙하게 들어오는 비디오 스트림을 고안된 동기화 알고리즘에 따라 버퍼에 저장한 후, 이동국으로 일정하게 전송한다. 시뮬레이션 분석 결과 기지국이 흔잡한 상황에서 제안한 병렬 서버 구조에 기반을 둔 멀티미디어 스트림 전송 방식이 기존의 방식보다 이동국의 수신 상태가 $57\%$ 향상됐음을 알 수 있다.
멀티미디어 서버 시스템은 고용량이어야 하며 지속적으로 늘어나는 사용자수 뿐만 아니라 추가되는 새로운 저장 공간에 대한 우수한 확장성을 제공하여야 하는 것이 필수 불가결이다. 그러나 현재의 범용 서버 시스템은 이러한 요구사항을 충분히 반영하지 못할 뿐만 아니라 늘어나는 사용자 부하와 시스템 요구에 대한 고려, 그리고 미디어 데이터에 대한 반영이 이루어지지 못하여 점차 증가되는 사용자의 고화질 미디어 서비스 요구 사항을 충족시키지 못하고 있다. 본 논문에서는 구현된 시스템의 서비스 방식과 확장성 있는 구조가 고 대역폭 고화질 On-Demand 서버로서 효율적인 대안임을 보이며 또한 QoS 요구 보장과 효율적인 시스템 Management 정책을 제시하여 범용 서버를 멀티미디어 저장 및 Streaming 서버에 적합한 환경의 클러스터로 구성하는 방법을 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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