JP2001034559A - 動画像サーバシステム - Google Patents

動画像サーバシステム

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JP2001034559A
JP2001034559A JP11208760A JP20876099A JP2001034559A JP 2001034559 A JP2001034559 A JP 2001034559A JP 11208760 A JP11208760 A JP 11208760A JP 20876099 A JP20876099 A JP 20876099A JP 2001034559 A JP2001034559 A JP 2001034559A
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JP
Japan
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stream
file
streams
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server
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JP11208760A
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English (en)
Inventor
Yasunari Suzuki
保成 鈴木
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 速度差を持ったファイルサーバを容易に混在
させることができ、また、負荷集中を防止でき、システ
ムの拡張及び構成方法に柔軟性がある動画像サーバシス
テムを提供すること。 【解決手段】 ストリーム演算装置1では、単一ストリ
ーム、もしくは単一ストリームが複数に分割やパリティ
処理された複数ストリームが入力され、そのストリーム
に対しRAID演算を行い、複数ファイルサーバ21〜
23に記録するために必要な複数ストリームを生成し送
出する。ストリーム演算装置1からファイルサーバに対
して生成されたストリームを一定速度で送出する。ファ
イルサーバ21〜23に入力されたストリームデータを
記録する際に、各々のファイルサーバにてディスクアク
セススケジュールやファイルシステムの解釈を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数の圧縮/非
圧縮の動画や音声をクライアントに提供する動画像サー
バシステムに関する。この発明は、特に、ストリームの
分割方式やデータの格納方式に特徴を有するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ネットワークに接続された複数のVOD(V
ideo on Demand:ビデオ・オン・デマンド)サーバを用
い、並列処理させることにより、1台のVODサーバのス
トリーム送出能力以上の映像送出を行い、より多くのユ
ーザに対応する方法として、一般的には次のような方法
が用いられている。
【0003】(1)サーバ内RAID方式 1台のサーバ内に、複数台のHDD(Hard Disk Drive)から
構成されるRAID(Redundant Arraysof Independent Dis
ks:ディスクアレイ)diskを接続し、1台のHDD以上の
能力を提供するもの。1台のサーバの能力以上のストリ
ーム送出は、複数台のサーバに同一のストリームを配置
することにより実現される。
【0004】(2)サーバ間RAID方式 特開平9-205634号公報に示されるように、一つのストリ
ームを、一定の長さに分割したものを複数台のサーバに
巡回的に配置する方式である。この方式は上記(1)のサ
ーバ内RAID方式に比べて、一つのストリーム読み出しを
複数のサーバが並列的に行うため、特定のサーバに集中
が起こらないようにタイムスロットなどの手法を用いる
必要があるが、負荷分散がうまくいけば、HDDの設置ス
ペースを少なくすることができる。ファイルサーバから
ストリームデータを読み出す際に、一つのファイルサー
バがストリームデータを格納するファイルシステムの一
部を構成している。よって、ファイルシステムを構成す
るファイルサーバ群に対し、ストリーム送出装置から
は、論理ブロック単位でアクセスされ、ストリーム送出
装置で、ファイルシステムが解釈される。また、ファイ
ルサーバに書き込む際には、同様にストリーム受信装置
から論理ブロック単位でアクセスされ、ストリーム受信
装置にてファイルシステムが解釈される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来技術(2)で述べた
サーバ間RAID方式では、以下のような問題があった。 (a)ディスクアクセスのためのタイムスロット割り当て
を複数のファイルサーバ間にまたがって、ストリーム送
出装置、ストリーム受信装置で行なう必要がある。 (b)複数ファイルサーバにまたがり、ファイルシステム
が構成されるため、ファイルシステムを解釈し、ストリ
ーム送出装置、ストリーム受信装置への負荷集中がおこ
る。 (c)複数のファイルサーバ間で、HDDアクセス速度やCPU
速度など異なるものを混在した場合、最適にディスクア
クセスのためのタイムスロットを割当するのが困難にな
る。 本発明は、速度差を持ったファイルサーバを容易に混在
させることができ、また、負荷集中を防止でき、システ
ムの拡張及び構成方法に柔軟性がある動画像サーバシス
テムを提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するために本発明は、次の各動画像サーバシステムを提
供するものである。 ・一つのストリームに対し、分割処理及びパリティ処理
の内の少なくとも一方の処理を行い、複数のストリーム
を生成して送出するストリーム演算手段と、前記ストリ
ーム演算手段で生成された複数のストリームを、分散し
てそれぞれのファイルサーバに格納, 管理すると共に、
外部とのストリームの入出力速度を一定速度とする複数
のファイル手段とを備えたことを特徴とする動画像サー
バシステム。 ・一つのストリームから生成された複数のストリームを
一つのストリームに再構築し、その再構築した一つのス
トリームに対し、分割処理及びパリティ処理の内の少な
くとも一方の処理を行い、複数のストリームを生成して
送出するストリーム演算手段と、前記ストリーム演算手
段で生成された複数のストリームを、分散してそれぞれ
のファイルサーバに格納, 管理すると共に、外部とのス
トリームの入出力速度を一定速度とする複数のファイル
手段とを備えたことを特徴とする動画像サーバシステ
ム。 ・上記2つの動画像サーバシステムにおいて、ストリー
ム演算手段に、前記複数のファイルサーバに送出する前
記複数のストリームのフロー制御を監視し、障害を検出
する監視手段を設けたことを特徴とする動画像サーバシ
ステム。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明者は、動画像サーバシステ
ムとしてStream RAID方式のものを、特願平10-318775
号, 特願平10-314698号, 特願平10-318988号として出願
している。本発明者は、今回、さらなる改良を加えたSt
ream RAID方式の動画像サーバシステムを出願するもの
である。
【0008】上記課題を解決するための、本発明の実施
の形態の概略をまず説明する。ストリーム演算装置で
は、単一ストリーム、もしくは単一ストリームが複数に
分割やパリティ処理された複数ストリームが入力され、
そのストリームに対しRAID演算(stripe, mirror, RAID-
3, 4, 5)を行い、複数ファイルサーバに記録するために
必要な複数ストリームを生成し送出する。ストリーム演
算装置からファイルサーバに対して生成されたストリー
ムを一定速度で送出する。ファイルサーバに入力された
ストリームデータを記録する際に、各々のファイルサー
バにてディスクアクセススケジュールやファイルシステ
ムの解釈を行う。各々のファイルサーバにてディスクア
クセススケジュールを行う際、ストリームの入出力速度
は一定のため、ストリームFIFOの空き容量とストリーム
の入出力速度との関係によって、時間的余裕が求めら
れ、スケジュール優先順位を決定することができる。ス
トリームFIFOのアンダーフローやオーバフローを起こさ
ない限り、各々のファイルサーバにて、スケジュール優
先順位は異なっても構わない。ストリーム演算装置で
は、複数ファイルサーバに送出するストリームのフロー
制御を監視することにより、ファイルサーバへの書き込
み時の障害検出を行う。
【0009】[実施例1}図1に示すのような構成から
成り立つ動画像サーバシステムでである。外部からAVデ
ータを含むストリームが、外部のネットワークを経由
し、ストリーム演算装置1に入力される。このストリー
ムは、単一のストリームもしくはstream RAIDの形態(単
一のストリームを複数に分割したもの)を持つ複数のス
トリームから成る。
【0010】ストリーム演算装置1では、上記ストリー
ムがネットワークI/F経由で、受信プロセスで受け取ら
れ、FIFOに入れられる。ストリーム演算装置1内の送出
プロセスでは、外部ストリーム入力がstream RAIDの形
態で入力された場合、パリティ処理や連結処理等のRAID
演算を行い、元のストリームを再構築する。同時に、ス
トリーム演算装置1内のFIFO残量を監視し、外部ストリ
ーム入力の障害発生を検出する。外部ストリーム入力が
単一のストリームで入力された場合、ストリーム演算装
置内のFIFO残量を監視し、同様に外部ストリーム入力の
障害発生を検出できる。
【0011】ストリーム演算装置1内の送出プロセスで
は、前記処理の後、複数のファイルサーバにストリーム
を記録する場合、ストリームにRAID演算を行い(少なく
とも分割処理かパリティ処理の一方を行い)、stream R
AID形態のストリームを生成して(即ち一つのストリー
ムを複数のストリームに分割して)、サーバエリアネッ
トワーク経由で複数のファイルサーバ21〜23に対し
送出する。
【0012】単一ファイルサーバに記録する場合には、
RAID演算を行わず、単一のストリーム形態で、サーバエ
リアネットワーク経由して所定ファイルサーバに対し送
出する。
【0013】ストリーム演算装置1内の送出プロセスと
ファイルサーバ21〜23内の受信プロセス間で、TCP/
IPなどのフロー制御を持つプロトコルを用いた場合、そ
のフローをストリーム演算装置1で監視することによ
り、書き込み先のファイルサーバの障害を検出すること
ができる。
【0014】ファイルサーバ21〜23内の受信プロセ
スでは、受け取ったストリームをFIFOへ入れる。ファイ
ルサーバ21〜23、及びストリーム演算装置1内のFI
FOは、一例として、UNIXのプロセス間通信機能の一つで
あるShared Memoryを使い、リングバッファを形成し、
それを用いて実装する。
【0015】このShared Memoryは、ファイルサーバ及
びストリーム演算装置の主記憶装置(RAM)から、OSが割
り当てられるため、ストリームの流れる速度やファイル
の読み出し/書き込み速度に応じて、最適なサイズで割
り当てることができる。
【0016】ファイルサーバ21〜23上の読み出し/
書き込みプロセスでは、FIFOの空いている割合やストリ
ーム転送速度, ファイルの読み出し/書き込み速度を基
にして、ディスクをアクセスする順番のスケジューリン
グを行う。このスケジューリング結果に従い、対応する
ストリームが書き込みの場合、FIFOの内容をwriteシス
テムコールによってファイルシステム上に書き込む。
【0017】なお、ストリーム演算装置3はファイルサ
ーバ21〜23から読み出されたストリームを演算処理
する装置である。
【0018】[実施例2]図2に示す実施例2は実施例
1のネットワークにおいて、外部ネットワークとサーバ
エリアネットワークを区別せずに同一のネットワークで
構成した例である。ストリーム演算装置やファイルサー
バの持つネットワークI/Fは、全2重接続機能を持つも
のを使用できる。ストリームの再生と記録の利用状況に
偏りがある時、実施例1の場合、ストリーム演算装置の
ネットワークI/Fの送受信量に偏りが生じ、利用効率が
低下する。
【0019】この実施例2では、ストリーム演算装置1
1,12のネットワークI/Fの接続先を同一のネットワ
ークにすることにより、ストリームの再生と記録の利用
状況に偏りがある場合に、ストリーム演算装置11,1
2の同一ネットワークI/Fを使用することにより、実施
例1よりも、ストリーム演算装置のネットワークI/Fに
おける入出力でのトラフィック量の差を少なくすること
ができる。
【0020】外部からAVデータを含むストリームが、ネ
ットワークを経由しストリーム演算装置に11,12入
力される。このストリームは、単一のストリームもしく
はstream RAIDの形態(単一のストリームを複数に分割し
たもの)を持つ複数のストリームから成る。
【0021】ストリーム演算装置11,12では、上記
ストリームがネットワークI/F経由で、受信プロセスで
受け取られ、FIFOに入れられる。ストリーム演算装置1
1,12内の送出プロセスでは、stream RAIDの形態で
入力された場合、RAID演算を行い、元のストリームを再
構築する。同時に、ストリーム演算装置11,12内の
FIFO残量を監視し、外部ストリーム入力の障害発生を検
出する。
【0022】単一のストリームで入力された場合、スト
リーム演算装置11,12内のFIFO残量を監視し、同様
に外部ストリーム入力の障害発生を検出できる。ストリ
ーム演算装置11,12内の送出プロセスでは、前記処
理の後、複数のファイルサーバにストリームを記録する
場合、ストリームにRAID演算を行い、stream RAID形態
のストリームを生成して(即ち一つのストリームを複数
のストリームに分割して)、入力時と同一のネットワー
クI/F,同一のネットワーク経由でファイルサーバ21〜
23に対しストリームを送出する。
【0023】単一ファイルサーバにストリームを記録す
る場合には、RAID演算を行わず、単一のストリーム形態
で、入力時と同一のネットワークI/F,ネットワーク経由
で記録するファイルサーバに対しストリームを送出す
る。
【0024】ストリーム演算装置11,12内の送出プ
ロセスとファイルサーバ21〜23内の受信プロセス間
で、TCP/IPなどのフロー制御を持つプロトコルを用いた
場合、そのフローをストリーム演算装置11,12で監
視することにより、書き込み先のファイルサーバの障害
を検出することができる。
【0025】ファイルサーバ21〜23内の受信プロセ
スでは、受け取ったストリームをFIFOへ入れる。ファイ
ルサーバ21〜23及びストリーム演算装置11,12
内のFIFOは、一例として、UNIXのプロセス間通信機能の
一つであるShared Memoryを使い、リングバッファを形
成し、それを用いて実装する。
【0026】このShared Memoryは、ファイルサーバ2
1〜23及びストリーム演算装置11,12の主記憶装
置(RAM)から、OSが割り当てられるため、ストリームの
流れる速度やファイルの読み出し/書き込み速度に応じ
て、最適なサイズで割り当てることができる。
【0027】ファイルサーバ21〜23上の読み出し/
書き込みプロセスでは、FIFOの空いている割合やストリ
ーム転送速度, ファイルの読み出し/書き込み速度を基
にして、ディスクをアクセスする順番のスケジューリン
グを行う。このスケジューリング結果に従い、対応する
ストリームが書き込みの場合、FIFOの内容をwriteシス
テムコールによってファイルシステム上に書き込む。
【0028】[実施例3]図3に示す実施例3は、実施
例1のストリーム演算装置をネットワークを構成するイ
ーサスイッチに統合して構成した例である。実施例1,
2では、ストリーム演算装置のネットワークI/F部分の
速度で、サービスできるストリームの数が制限される。
多くのストリームをサービスするには、ストリーム演算
装置を複数設置する必要がある。
【0029】一般的に、イーサスイッチの内部バススピ
ードは、ネットワークI/Fの速度の10倍以上高速であ
り、この部分にストリーム演算機能を組み込むことによ
り、ネットワークI/Fの速度で、サービスできるストリ
ームの数が制限されることは無くなる。
【0030】共有メモリ方式のイーサスイッチの場合、
ネットワークI/Fから入って来たパケットのイーサ・フ
レーム・ヘッダー部分にある行き先を示すMAC Address
を解析し、対応する共有メモリの領域に書き込みを行
う。その後、パケットの行き先につながるネットワーク
I/Fへと、共有メモリからパケットが読み出されて送ら
れる。
【0031】ストリームRAID方式に対応するイーサスイ
ッチ31は、次のように実現される。イーサスイッチ3
1に内蔵のストリーム演算器41には、固有のMAC Addr
essを割り当てる。ネットワークI/Fから入って来た、パ
ケットのイーサ・フレーム・ヘッダー部分にある行き先
を示すMAC Addressを解析し、ストリーム演算器41宛
の場合、ストリーム演算器用共有メモリ42に書き込み
を行う。
【0032】読み出しヘッダー解析部43では、ストリ
ーム演算器用共有メモリ42からパケットを読み出し、
パケットのTCP/IPやUDP/IPヘッダー部にあるdestinatio
n port番号に応じて、入れるFIFO44,45を決定す
る。
【0033】RAID演算・パケットヘッダー生成部46で
は、FIFO44,45からパケットを取り出して、AVスト
リームのコンテンツ部分をRAID演算し、新たにパケット
ヘッダーを生成する。生成されたパケットヘッダー内の
行き先を示すMAC Addressに応じた共有メモリー47の
領域に生成されたパケットを書き込む。
【0034】その後、パケットの行き先につながるネッ
トワークI/Fへと、共有メモリ47からパケットが読み
出されて送られる。
【0035】実施例1〜3の動画像サーバシステムは、
ファイルシステムの解釈やディスクの読み書きスケジュ
ーリングを複数ファイルサーバに分散処理化できる。従
って、異なるCPU, RAM構成, ストレージ装置, ネットワ
ークI/Fよる速度差を持ったファイルサーバを容易に混
在させることができ、また、負荷集中を防止できるの
で、システムの拡張及び構成方法に柔軟性がある。実施
例1〜3の動画像サーバシステムは、さらには、ファイ
ルサーバの構成に依存せずに元ストリームの配信を行う
ことができる。また、リアルタイムにストリームを分割
及びパリティ処理を行い、ファイルサーバに格納するこ
とが可能になる。
【0036】
【発明の効果】以上の通り、本発明の動画像サーバシス
テムは、下記の効果を有する。 (イ)ファイルシステムの解釈やディスクの読み書きス
ケジューリングを複数ファイルサーバに分散処理化でき
る。従って、異なるCPU, RAM構成, ストレージ装置, ネ
ットワークI/Fよる速度差を持ったファイルサーバを容
易に混在させることができ、また、負荷集中を防止でき
るので、システムの拡張及び構成方法に柔軟性がある。 (ロ)複数のファイル手段がストリームを格納する際に
行う分割処理やパリティ処理等の各種処理に依存せず
に、元ストリームの配信を行うことができる。従って、
同時に異なる動画像サーバシステムにストリームを配信
する際に使い勝手がよい。 (ハ)リアルタイムにストリームを分割及びパリティ処
理を行い、ファイルサーバに格納することが可能になっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1を示す図である。
【図2】実施例2を示す図である。
【図3】実施例3を示す図である。
【符号の説明】
1 ストリーム演算装置 21〜23 ファイルサーバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // H04N 7/173 610 H04N 7/173 610Z Fターム(参考) 5B045 BB35 DD16 GG01 JJ01 5B082 AA13 CA07 CA08 CA11 DB04 FA12 FA16 HA08 5B089 GA11 GA12 JA07 JB04 JB05 JB06 KA06 KA13 KD01 KE10 MC01 5C064 BA07 BB10 BC18 BC27 BD05 BD08

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一つのストリームに対し、分割処理及びパ
    リティ処理の内の少なくとも一方の処理を行い、複数の
    ストリームを生成して送出するストリーム演算手段と、 前記ストリーム演算手段で生成された複数のストリーム
    を、分散してそれぞれのファイルサーバに格納, 管理す
    ると共に、外部とのストリームの入出力速度を一定速度
    とする複数のファイル手段とを備えたことを特徴とする
    動画像サーバシステム。
  2. 【請求項2】一つのストリームから生成された複数のス
    トリームを一つのストリームに再構築し、その再構築し
    た一つのストリームに対し、分割処理及びパリティ処理
    の内の少なくとも一方の処理を行い、複数のストリーム
    を生成して送出するストリーム演算手段と、 前記ストリーム演算手段で生成された複数のストリーム
    を、分散してそれぞれのファイルサーバに格納, 管理す
    ると共に、外部とのストリームの入出力速度を一定速度
    とする複数のファイル手段とを備えたことを特徴とする
    動画像サーバシステム。
  3. 【請求項3】請求項1または2記載の動画像サーバシス
    テムにおいて、 ストリーム演算手段に、前記複数のファイルサーバに送
    出する前記複数のストリームのフロー制御を監視し、障
    害を検出する監視手段を設けたことを特徴とする動画像
    サーバシステム。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7260612B2 (en) 2002-05-29 2007-08-21 International Business Machines Corporation Switching system duplicating file operation command according to quantity of file servers and sending writing and reading commands according to a switching order
JP2008117517A (ja) * 2007-11-05 2008-05-22 Sony Corp 記録装置および方法、再生装置および方法、記録媒体、並びにプログラム

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