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스트리밍 미디어 캐슁을 위한 사용자 수준 화일 시스템
A User-Level File System for Streaming Media Caching 원문보기

정보과학회논문지. Journal of KIISE. 시스템 및 이론, v.29 no.8, 2002년, pp.472 - 483  

오재학 (광운대학교 컴퓨터과학과) ,  차호정 (연세대학교 컴퓨터과학과)

초록
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본 논문에서는 스트리밍 미디어의 효율적인 캐슁과 재전송을 목적으로 범용 화일 시스템에 기반한 사용자 수준의 스트리밍 미디어 캐쉬 화일 시스템(umcFS)을 설계하고 구현하였다. umcFS는 범용화일 시스템의 저장역을 선점하는 화일 디스크에 기반한다. 화일 디스크는 캐쉬 블럭의 물리적인 연속성을 확보하여 효율적인 캐쉬 입출력 시스템을 구성하는 가상 디스크이다. umcFS 구조는 큰 캐쉬 블럭 구조와 제어블럭의 정적 할당을 기본 정책으로 유닉스 화일 시스템과 비교되는 확장된 1차 간접 블럭 참조를 통해서 캐쉬 블럭을 관리한다. 또한 사용자 수준의 라이브러리로 개발되어 시스템 간에 이식성과 확장성이 우수하고 개발 기간이 짧은 장점이 있다. umcFS의 구현을 통해 umcFS의 저수준과 API 수준의 입출력 성능을 비교 분석하였다. 1024KB의 적정 캐쉬 블럭 크기에 대한 임의 입출력 실험 결과, umcFS가 화일 블럭 캐쉬에 비해 약 13%의 성능 향상을 보임을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents the design and implementation of a cache file system, umcFS, which is specifically designed to provide an efficient caching and transmission of streaming media. The proposed file system is based on the concept of file disk and implemented as an application level on top of a gener...

주제어

#미디어 캐슁   #화일 시스템  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • MMFS에서 이차원 화일 구조는 캐쉬 블럭 구성에 적절하지 않으며, 캐쉬 구성은 open/close 시스템 콜 수행에 따른 자원 선점과 해제를 반복하는 비효율적인 구조가 될 수 있다. 버퍼 캐쉬 연구는 디스크나 네트워크로부터 버퍼로 전송된 미디어의 알부분을 동일한 요구에 대해서 효율적으로 재활용할 수 있는 방법을 제안한다. 버퍼 캐쉬 기술은 서버로부터 서비스 부하를 줄이고 클라이언트의 초기 지연 시간을 줄이는 효과가 있다.
  • 본 논문에서는 스트리밍 미디어의 효율적인 캐쉬 저장과 재전송을 목적으로 범용 화일 시스템에 기반한 사용자 수준의 스트리밍 미디어 캐쉬 화일 시스템인 umcFS를 설계하고 구현하였다. umcFS의 입출력 구조는 범용 화일 시스템을 기반으로 화일 디스크를 구성함으로써 범용 화일 시스템이 제공할 수 있는 물리적인 저장 공간의 연속성을 극대화하였고, 64-bit 주소 범위와 Direct I/O, 메모리 잠금 기능을 활용하여 효율적인 입출력 체계를 구성하였다.
  • 본 논문에서는 스트리밍 미디어의 효율적인 캐슁과 재전송을 목적으로 범용 화일 시스템에 기반한 사용자수준의 스트리밍 미디어 캐쉬 화일 시스템(umcFS)의 설계와 구현을 기술한다. umcFS는 작은 크기의 패킷미디어들를 캐쉬 블럭 단위로 묶어 디스크 기반에 전형적인 캐쉬 입출력 시스템을 유형화 한다.
  • LFS를 지원하는 화일 시스템은 JFS[9], xFS, ReiserFSU이 등이 있다. 본 연구에서는 효율적인 저수준 입출력을 지원하기 위해 리눅스에서 Direct I/O 기능을 지원하는 xFS를 선택하였다. S* G xFS는 멀티미디어를 위해 개발된 저널링 화일 시스템으로 대용량화일 시스템 입출력 대역폭 보장, 빠른 복구 등의 기능을 제공한다.

가설 설정

  • 따라서 그림 9(a)의 결과는 디스크의 버퍼 캐쉬의 성능을 반영한 것이다. 그림 9(b)의 임의 읽기는 블럭크기가 증가 할 수록 점차적으로 대역폭이 상승한다. 블럭 크기가 커짐으로써 블럭 단위의 연속성의 증가로 4096KB 이상의 대역폭에서 순차 읽기와 비슷한 성능을 보이고 있다.
  • 식 1은 umcFS의 총 블럭수에 따라 mnode 테이블 크기를 배정함을 나타낸다. 즉, mnode 당 미디어 블럭 한개를 배정한 전체 캐쉬 상태를 가정한 것이다. 식 2, 3, 4는 mnode의 직접 블럭과 간접블럭 테이블 수의 최적화 값을 계산한다.
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참고문헌 (11)

  1. M. Abrams, C. Standridge, G. Abdulla, S. Williams and E. Fox, 'Caching Proxies: Limitations and Potentials,' Proceedings of 1995 World Wide Web Conference, Boston, 1995, pp. 119-133 

  2. Yeuwei Wang, Zhi-Li Zhang, David H.D. Du and Dongli Su, 'A Network Consious Approach to End-to-End Video Delivery over Wide Area Networks Using Proxy Servers,' IEEE Infocom, April 1998, pp.660-667 

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  3. Wang, C.B., Goebel, V. and Plagemann, T., 'Techniques to Increase Disk Access Locality in the Minorca Multimedia File System,' Proceedings of the Seventh ACM Multimedia Conference, Orlando, October 1999, pp. 147-150 

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  4. W. Lee, D. S., D. Wijesekera, J. Srhastava, D. Kenchammana-Hosekotet and M. Foresti, 'Experimental Evaluation of PFS Continuous Media File System,' Proceedings of the 6th ACM International Conference of Information and Knowledge Management, Las Vegas, November 1997, pp. 246-253 

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  5. T. N. Niranjan, Tzi-cker Chiueh and Gerhard A. Schloss, 'Implementation and Evaluation of a Multimedia File System,' IEEE International Conference on Multimedia Computing Systems, Ontario, 1997, pp. 269-276 

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  6. Asit Dan and Kinkar Sitaram, 'A Generalized Interval Caching Policy for Mixed Interactive and Long Video Workloads,' Proceedings of IS&T SPIE Multimedia Computing and Networking Conference, pp. San Jose, January 1999, 344-351 

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  7. SGI'S xFS File System for Linux, URL : http://oss.sgi.com/projects/xfs 

  8. Large File Support in Linux, URL : http://www.suse.de/~aj/linux_lfs.html 

  9. IBM's Journaled File System for Linux, URL : http://www-124.ibm.com/developer/open-source/jfs 

  10. ReiserFS : Journaled File Sysem Based on Balanced Tree Algorithms, URL : http://www.reiserfs.org 

  11. Squid Web Proxy Cache, URL : http://www.squid-cache.org 

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