JPH08190533A

JPH08190533A - データサーバ

Info

Publication number: JPH08190533A
Application number: JP112395A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Miyata; 裕行宮田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-01-09
Filing date: 1995-01-09
Publication date: 1996-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】複数のプロセッサと高速ネットワークスイッ
チを組み合せることにより、リアルタイムに又はまとめ
て映像を配信できるビデオサーバを提供する。【構成】ディスク装置４を備えた複数のプロセッサ３
と、リアルタイムにデータ転送が可能な複数のプロセッ
サ６とを高速ネットワークスイッチ５に接続し、さらに
複数のプロセッサ６に、ユーザ側のデータを受信するた
めの複数のセットトップボックス１０を接続したノード
９を接続することにより、ディスク装置４から分割され
た映像データを並列に取り出し、この複数の映像データ
を高速ネットワークスイッチ５経由でリアルタイムにデ
ータ転送が可能なプロセッサ６に送り、該プロセッサで
時間順に組み合わせ、該プロセッサよりリアルタイムに
ノード９経由でセットトップボックス１０に映像データ
を送る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数の要求に対して
それぞれ異なるデータを提供するデータサーバに関する
ものであり、たとえば、双方向CATVを実現するためのビ
デオサーバに関するものである。その役割は、各家庭か
らの要求に応じて映画などの映像データをリアルタイム
にあるいはまとめてファイルとして各家庭に送信するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図２０に、”nCUBE Massively Parallel
Processing Technology”（nCUBE 日本支社）に示され
た従来のビデオサーバの一例を示す。ここでは、ビデオ
サーバが超並列計算機１２により構成されている。全体
は演算を行う多数のＰＥ：Processing Element１７が、
ハイパー接続と呼ばれる結合方式で各々接続されてい
る。この超並列計算機１２は、機能的には、並列アクセ
スディスク部１３、ディスクキャッシュ部１４、データ
整合プロセッサ部１５、入出力プロセッサ部１６の４つ
の部分から構成されており、各々がＰＥ１７の集合体か
らなる。並列アクセスディスク部１３は、ＰＥ１７以外
に磁気ディスク１８が各ＰＥ１７に結合した形をとる。
ディスクキャッシュ部１４、データ整合プロセッサ部１
５、入出力プロセッサ部１６は、ＰＥ１７の集合体のみ
である。また、並列アクセスディスク部１３の中の一つ
のＰＥ１７は、イーサネットライン１９により、制御計
算機２０に接続されている。

【０００３】次に動作について説明する。従来例では、
各家庭に送る映像が、定められた時間別、かつ、映像別
に分割され、並列アクセスディスク部１３の各ＰＥ１７
単位に接続された磁気ディスク１８に格納されており、
必要に応じてこれらが磁気ディスク１８から読みだされ
る。読みだされた映像データは、ＰＥ１７間の転送ライ
ンを経由して、ディスクキャッシュ部１４の各ＰＥ１７
に送られる。このディスクキャッシュ部１４の各ＰＥ１
７は、並列アクセスディスク部１３から読みだされた映
像データをそのメモリ部に蓄えておくことにより、再
度、同一データの読みだし要求があった場合、磁気ディ
スク１８から再び呼び出すことがないように磁気ディス
ク１８のキャッシュとして作用する。ディスクキャッシ
ュ部１４に読みだされた映像データは時間別に分割され
ているため、これをデータ整合プロセッサ１５に送るこ
とにより、各映像単位に整合を取る。最終的には、外部
へ送るための入出力プロセッサ部１６にデータを送るこ
とにより、所望のユーザへ必要な映像データが送られ
る。ユーザからの映像に対する要求、課金情報、データ
検索などは制御計算機２０が処理を行い、超並列計算機
１２に必要なデータのみが、イーサネットライン１９経
由で送られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のビデオサーバ
は、以上のように超並列計算機１２を使用して構成され
ているので、価格が高い。また、構成が定められている
ことにより、ユーザ数や対象とする映像データの増加に
柔軟に対応ができない。また、リアルタイムに映像を転
送するための制御が複雑になるなどの課題があった。

【０００５】この発明は、上記のような課題を解消する
ためになされたもので、高性能な複数のワークステーシ
ョンと高速なデータ転送が可能なＡＴＭスイッチを組み
合わせることにより、システム構成に柔軟性があり、安
価で、ユーザの負荷に合わせて負荷分散が実行でき、ま
た対故障性にも優れ、かつ、リアルタイム性を維持する
ための複雑な制御を不要とするデータサーバを得ること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係わるデータ
サーバは、以下の要素を有する。（ａ）データを分散して記憶する複数の記憶装置、
（ｂ）上記複数の記憶装置にそれぞれ接続され、分散し
て記憶されたデータをアクセスする複数のストリームプ
ロセッサ、（ｃ）上記複数のストリームプロセッサと接
続され、ストリームプロセッサのデータアクセスを制御
するとともに、ストリームプロセッサがアクセスしたデ
ータのルーティングを指示するルーティングプロセッ
サ、（ｄ）複数の入力線と複数の出力線とを備え、上記
複数のストリームプロセッサからのデータを入力線から
入力し、上記ルーティングプロセッサの指示したルーテ
ィングに基づいて入力したデータを所定の出力線に出力
するネットワークスイッチ。

【０００７】上記データサーバは、さらに、ネットワー
クスイッチの複数の出力線にそれぞれ接続され、出力線
から出力されるデータの整合性をとり外部に転送する複
数の転送プロセッサを備えたことを特徴とする。

【０００８】上記データサーバは、さらに、追加のネッ
トワークスイッチを備え、追加のネットワークスイッチ
は、上記複数の転送プロセッサから転送されるデータを
入力線に入力し、上記ルーティングプロセッサの指示に
基づいて入力したデータを所定の出力線に出力すること
を特徴とする。

【０００９】上記データサーバは、上記ネットワークス
イッチと上記追加のネットワークスイッチを用いて負荷
が集中した転送プロセッサの負荷を分散することを特徴
とする。

【００１０】上記データサーバは、上記ネットワークス
イッチと上記追加のネットワークスイッチを用いて障害
が発生した転送プロセッサを他の転送プロセッサで代替
することを特徴とする。

【００１１】上記データサーバは、さらに、上記複数の
記憶装置に対してデータを提供する２次記憶装置を備え
たことを特徴とする。

【００１２】上記データサーバは、さらに、データを受
信するセットトップボックスを備え、セットトップボッ
クスにデータを一時的に保持するメモリを備えたことを
特徴とする。

【００１３】上記セットトップボックスは必要とするデ
ータのひとかたまりを保持するのに十分な記憶装置を備
えたことを特徴とする。

【００１４】

【作用】この発明のデータサーバは、データを分割して
記憶装置に格納するため、複数のストリームプロセッサ
により並列にデータを読み出すことができる。また、ネ
ットワークスイッチを経由してデータを転送する。スト
リームプロセッサとネットワークスイッチは、ルーティ
ングプロセッサにより制御されており、記憶装置に格納
されたデータが要求されたユーザに対して正しく配信さ
れる。

【００１５】また、この発明のデータサーバは、ルーテ
ィングプロセッサにより制御される転送プロセッサによ
り、ネットワークスイッチを介して転送されてくるデー
タの順序付けを行ない、データを要求したユーザに対し
てタイミングを合わせて転送する。

【００１６】また、この発明のデータサーバは、追加の
ネットワークスイッチを備え、追加のネットワークスイ
ッチにより、柔軟な、データの転送を行なう。

【００１７】上記追加のネットワークスイッチは、負荷
が集中した転送プロセッサの負荷を分散する。

【００１８】また、上記追加のネットワークスイッチ
は、障害が発生した転送プロセッサを他の転送プロセッ
サで代替する。

【００１９】また、この発明のデータサーバは、二次記
憶装置を備え、大容量のデータを提供することができ
る。

【００２０】また、この発明のデータサーバは、データ
要求元にあるセットトップボックスに大容量のメモリを
備えることにより、転送プロセッサの転送制御を容易に
する。

【００２１】また、セットトップボックスが全データを
保持するのに十分な記憶装置を備えることにより、ネッ
トワークスイッチからのデータを転送プロセッサを使用
してリアルタイムに受信することを必要とせず、全デー
タをまとめて受信することが可能になる。

【００２２】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図に基づいて説
明する。図１において、１はビデオサーバ、２はプロセ
ッサ間のデータ転送を制御するルーティングプロセッ
サ、３は磁気ディスクからデータを読み出し、ＡＴＭス
イッチに送出するためのストリームプロセッサ４は映像
を蓄えておくための磁気ディスク、５はプロセッサ間の
データ転送を行なうＡＴＭスイッチ、６はＡＴＭスイッ
チ経由で送られた複数の映像データをマージし、対応す
るノードへリアルタイムに転送するためのリアルタイム
転送プロセッサ、７はデータ転送のためのＡＴＭライ
ン、８はプロセッサの制御のために使用するイーサネッ
トライン、９はビデオサーバから各家庭のセットトップ
ボックスへデータ送るための中継点となるノード、１０
は各家庭にあるセットトップボックスである。また、図
２において、１１は、ビデオサーバを管理するための管
理テーブルの例である。この管理テーブル１１はルーテ
ィングプロセッサ２が記憶しメンテナンスする。

【００２３】図３は、共通バッファ型ＡＴＭスイッチを
示す図である。図３において、１₁〜１_nは、宛先情報
を含むヘッダ部とデータ部からなるセルが入力されるｎ
（ｎ≧２）本の入線、２₁〜２_mはセルがそのヘッダ部
にて指定された宛先に応じて出力されるｍ（ｍ≧２）本
の出線である。１１０は前記各入線１から入力されたセ
ルのヘッダ部より宛先の出線２を検出するヘッダ処理回
路である。１２１₁〜１２１_nは前記入線１のそれぞれ
に対応して設けられ、前記ヘッダ処理回路より出力され
るセルを蓄積し、読み出すことにより、速度調整を行う
入線速度調整バッファである。また１１１はそれぞれに
メモリ番号＃０，＃１，…が付与され、指定されたアド
レスに前記セルを蓄積して、そのアドレスを指定するこ
とにより書き込みの際の順序とは無関係に蓄積されたセ
ルを読み出すことのできるｐ個のバッファメモリであ
る。１１２はバッファメモリ１１１のそれぞれに対応し
て設けられ、例えばＦＩＦＯタイプのメモリを用いて空
きアドレスの管理を行い、対応付けられたバッファメモ
リ１１１のアドレスを与える記憶制御回路である。１１
３は入線速度調整バッファ１２１₁〜１２１_nを所定の
バッファメモリ１１１に選択的に接続する入線空間スイ
ッチであり、１１４は各バッファメモリ１１１を所定出
線２に対応した速度調整バッファ１２２₁〜１２２_mに
選択的に接続する出線空間スイッチである。１２２₁〜
１２２_mは前記出線２₁〜２_mに対応して設けられ、前
記バッファメモリ１１１より読み出され出線空間スイッ
チ１１４によって接続されたセルを蓄積し、出線の速度
で読み出すことで速度を調整する出線速度調整バッファ
である。

【００２４】１１５は入線空間スイッチ１１３のスイッ
チングを制御してセルが蓄積されるバッファメモリ１１
１の選択を行うとともに、出線空間スイッチ１１４のス
イッチングを制御してバッファメモリ１１１に蓄積され
たセルをそのヘッダ部で指定される出線２に所定の順番
で出力させるバッファ制御回路である。また、このバッ
ファ制御回路１１５内において、１１６は前記入線１に
対応付けられたヘッダ処理回路１１０にてセル到着時に
検出された当該セルの宛先出線番号を受け、当該セルを
蓄積すべきバッファメモリ１１１を選択してそれを該当
するスイッチヘッダ処理回路１１０に接続するために、
前記入線空間スイッチ１１３のスイッチングを制御する
書き込みバッファ選択回路である。１１７はこのバッフ
ァ選択回路１１６から送られてくる前記出線番号を参照
して到着したセルを宛先別に分け、当該セルが書き込ま
れたバッファメモリ１１１上のライトアドレスをそのバ
ッファメモリ１１１に対応する記憶制御回路１１２より
得てそれを後述する宛先別待ち行列に書き込むアドレス
交換回路である。１１８は宛先別待ち行列であり、ＦＩ
ＦＯタイプのメモリによって構成されて前記出線２のそ
れぞれに対応して設けられている。この宛先別待ち行列
１１８にはそれぞれ対応付けられた出線２ごとに、当該
出線２を宛先とするセルが蓄積されたバッファメモリ１
１１上のアドレスが、アドレス交換回路１１７によっ
て、書き込まれる。１２４は同報セルカウンタである。
これは全バッファ対応に同報セルの読みだし個数を書き
込む領域を持つ。１つのバッファに格納されている同報
セルは複数の宛先にコピーして出力するが１つ読み出す
と同報セルカウンタ１２４の値を１減らすことで所定の
全宛先に同報セルを出力したことを認識しバッファを解
放するタイミングがわかるようになっている。１１９は
待ち行列１１８と、同報セルカウンタ１２４を参照して
バッファメモリ１１１から読み出すセルを決定し、その
待ち行列１１８から読み出したバッファアドレスをリー
ドアドレスとして該当するバッファメモリに指示すると
ともに、出線空間スイッチ１１４のスイッチングを制御
して前記バッファメモリ１１１を該当する出線２に付随
した出線速度調整バッファ１２２を接続する読み出しバ
ッファ選択回路である。読み出し制御回路１１９はま
た、読み出されたアドレスに対応する同報セルカウンタ
１２４の値を１減算する。同報セルカウンタ１２４の値
が０になると、記憶制御回路１１２にアドレスの解放を
指示する。

【００２５】次に、図４、図５を用いて動作の説明を行
う。図４は書き込み動作、図５は読み出し動作の例を示
している。どちらも、２×２のセル交換装置の例を示し
ている。図４は、すでに“００”のバッファにセルＡが
蓄積されていて、宛先が出線２₁，２₂の同報セルＢ
と、宛先が出線２₂であるセルＣが入力された場合の動
作を示す。セルＢは空いているアドレスの“１０”に書
き込まれ、同時に宛先出線２₁，２₂に対応した宛先別
待ち行列１１８₁ ，１１８₂にアドレス“１０”を書き
込み、宛先出線数“２”を同報セルカウンタ１２４の
“１０”の領域に書き込む。セルＣは空いているアドレ
ス０１に書き込まれ、同時に宛先別待ち行列１１８₂に
アドレス“０１”を書き込む。

【００２６】図５は同報セルＡ、非同報セルＢ，Ｃが蓄
積されている状態からセルＡとセルＢを読み出す場合の
動作を示す。宛先別待ち行列１１８₁，１１８₂の先頭
から読み出しアドレス“００”，“１０”を読み出す。
そしてそのアドレスに蓄積されているセルＡ，Ｂを読み
出し所定の出線にそれぞれ出力させる。セルＢは非同報
セルなので１回セルを読み出せばバッファを解放でき、
次の入力セルを蓄積することができる。しかし、セルＡ
は同報セルなので、同報セルカウンタ１２４の“００”
の値を減算した結果“１”になるので、まだセルＡは保
留しバッファは解放しない。バッファの解放は、同報セ
ルカウンタ１２４の値が“０”になった時にアドレスを
解放し入力されてきたセルが書き込み可能になる。

【００２７】図６は、前述したようなＡＴＭスイッチに
入力されるセルのフォーマットを示す図である。１つの
セルは５３バイトで構成されており、先頭の５バイトは
ヘッダである。残りの４８バイトは映像データが記憶さ
れる。ヘッダには、データの宛先を示すバーチャルパス
識別子（ＶＰＩ）とバーチャルチャネル識別子（ＶＣ
Ｉ）が記憶されている。また、このセルが同報されるべ
きものであるかを示す同報コードが格納されている。Ａ
ＴＭスイッチは、ヘッダに格納されているＶＰＩおよび
ＶＣＩを参照することによりそのセルがどの出線に出力
されるべきものであるかを判定する。また、同報コード
を参照することにより、そのセルのデータを同報すべき
かどうかを判定する。

【００２８】以下では、実施例１の動作の詳細な説明を
行なう。実施例１では、対象とする映像データを複数の
部分映像に分割する。例えば、図２の管理テーブル１１
に示すように、１２０分の映画を５分単位の２４個の部
分映像に分割する。今、対象とする映画が１０本あると
すると、管理テーブル１１に示すように、全体で２４ｘ
１０個の部分映像が存在する。ビデオサーバ１からのデ
ータ配信は、この部分映像単位に行なう。図２の管理テ
ーブル１１では、現在、どのユーザがどの部分映像を見
ているかを示している。例えば、ユーザ２は、映画２の
２個めの部分映像を、ユーザ７、８は、映画１の６個め
の部分映像を見ていることになる。

【００２９】ビデオサーバ１の役目としては、この例か
らは、５分単位に管理テーブル１１に示される全ユーザ
に対して、対応するデータをリアルタイムに配信するこ
とにある。ビデオサーバ１としては、管理テーブル１１
の映画２４に示すように、すべての部分映像に対応して
ユーザが存在する場合が最も負荷が大きくなる。

【００３０】これを実現するために、この実施例では、
次のように行なう。まず、ひとつの映画に着目し、分割
された部分映像を予め順に磁気ディスク４に格納してお
く。図７は２４台の磁気ディスクＤ１〜Ｄ２４が６台ず
つ各ストリームプロセッサ３ａ〜３ｄに接続されている
状態を示している。この実施例では、説明を簡単にする
ために２４に分割された部分映像を２４台の磁気ディス
クに順に格納するものとする。磁気ディスクの記憶容量
等により、部分映像を格納できない場合が存在し、その
ような場合には、分割された部分映像を順に記憶する必
要はなく記憶容量に余裕のある磁気ディスクに対して複
数の部分映像を記憶するようにしても構わない。分割さ
れた部分映像がどの磁気ディスクに記憶されているかど
うかを管理する為に、記憶テーブル３２を用いる。

【００３１】図８に記憶テーブル３２の一例を示す。こ
の記憶テーブル３２は、ルーティングプロセッサ２によ
り記憶されメンテナンスされる。図８に示す記憶テーブ
ルは、映画１〜映画１０までそれぞれ２４に分割された
部分映像を磁気ディスクＤ１〜磁気ディスクＤ２４まで
順に記憶した場合を示している。

【００３２】ユーザからの要求に従って、対応する映像
データを磁気ディスク４からストリームプロセッサ３に
読み出す。ストリームプロセッサ３では、読みだしたデ
ータを要求するユーザに対応するノード９に繋がったリ
アルタイム転送プロセッサ１６にＡＴＭスイッチ５経由
で転送する。この場合、ひとつの映画は５分毎の部分映
像に分割されて複数の磁気ディスク４に格納されている
ため、複数のストリームプロセッサ３から、ひとつのリ
アルタイム転送プロセッサ６にデータが転送されること
になる。この手法を取ることにより、映像データを並列
に読みだすことができるため、低速な磁気ディスク４で
あっても、高速アクセスが実現できる。

【００３３】図９を用いてさらに、具体的な動作につい
て説明する。図９においては、ノード９ａに対して映画
１と映画２の要求があり、ノード９ｂに対して映画３の
要求が合った場合を示している。これらの要求は、ルー
ティングプロセッサ２に伝えられる。ルーティングプロ
セッサは、ストリームプロセッサ３ａ〜３ｄに対して映
画１、映画２、映画３の部分映像を読み出すことを指示
する。また、ルーティングプロセッサ２は、ストリーム
プロセッサとリアルタイム転送プロセッサとの間でコネ
クションを確立することを指示する。映画１のためにス
トリームプロセッサ３ａとリアルタイム転送プロセッサ
６ａの間でコネクションＣ１１が確立する。また、映画
１のためにストリームプロセッサ３ｂとリアルタイム転
送プロセッサ６ａの間でコネクションＣ１２が確立す
る。同様にして、ストリームプロセッサ３ｃ、３ｄとリ
アルタイム転送プロセッサ６ａの間でコネクションＣ１
３、Ｃ１４が確立する。ストリームプロセッサ３ａは、
磁気ディスクＤ１，Ｄ５，Ｄ９，Ｄ１３，Ｄ１７，Ｄ２
１に記憶された６つの部分映像を読み出しコネクション
Ｃ１１を用いてリアルタイム転送プロセッサ６ａに転送
する。また、ストリームプロセッサ３ｂは、磁気ディス
クＤ２，Ｄ６，Ｄ１０，Ｄ１４，Ｄ１８，Ｄ２２に記憶
された部分画像を読み出しコネクションＣ１２を用いて
リアルタイム転送プロセッサ６ａに転送する。ストリー
ムプロセッサ３ｃ、３ｄもそれぞれディスクＤ３，Ｄ
７，Ｄ１１，Ｄ１５，Ｄ１９，Ｄ２３、Ｄ４，Ｄ８，Ｄ
１２，Ｄ１６，Ｄ２０，Ｄ２４に格納された部分映像を
読み出し部分コネクションＣ１３、Ｃ１４を用いてリア
ルタイム転送プロセッサ６ａに転送する。以上が映画１
についてのデータの転送手順である。

【００３４】前述した映画１への転送手順と同様な手順
が映画についても行なわれる。映画２の場合は、コネク
ションＣ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ２４が用いられる。
同様に３についてはコネクションＣ３１、Ｃ３２、Ｃ３
３、Ｃ３４を用いてデータが転送される。

【００３５】各ストリームプロセッサ３ａ〜３ｄは、分
割された部分映像を図６に示すセルの形式に分割して転
送する。各ストリームプロセッサ３ａ〜３ｄは、転送す
る部分映像がどのリアルタイム転送プロセッサに送られ
るべきかをルーティングプロセッサ２から知らされてい
る。このルーティングプロセッサ２から知らされたリア
ルタイム転送プロセッサにそのセルが到着するように、
セルのヘッダにあるＶＰＩとＶＣＩの値を設定する。ス
トリームプロセッサ３がＶＰＩとＶＣＩの値を正しく設
定することにより、ストリームプロセッサとリアルタイ
ム転送プロセッサの間のコネクションが保てることにな
り、セルは、ＡＴＭスイッチ５により正しく交換され、
所望のリアルタイム転送プロセッサに到着できる。

【００３６】部分映像を受け取ったリアルタイム転送プ
ロセッサ６は、上映する時間順にそれらの部分映像を並
びかえ、ひとつの映像データとしてマージする。これら
は、リアルタイム転送プロセッサ６のメモリ上で行なう
ことができるため、高速に実行できる。

【００３７】図９を用いてリアルタイム転送プロセッサ
の動作について、さらに説明する。図９に示すようにリ
アルタイム転送プロセッサ６ａには、映画１と映画２の
データが転送されてくる。映画１のために４つのコネク
ションＣ１１〜Ｃ１４が存在している。これらのコネク
ションＣ１１〜Ｃ１４により送られてくる部分映像は、
並列的に送られてくる。従って、リアルタイム転送プロ
セッサのメモリをバッファとして使用し、順次入力され
るデータをリアルタイムに出力する。

【００３８】リアルタイム転送プロセッサ６ａには、映
画１と映画２の映像データが転送されてくる。従って、
８個のコネクションＣ１１〜Ｃ１４及びＣ２１〜Ｃ２４
により送られてくる映像データを並び変える作業を行な
う。このように、リアルタイム転送プロセッサは、単に
一つの映画の映像データを一時的に記憶するメモリを持
つだけでは十分ではなく、同時に上映される可能性のあ
る最大映画の本数分の一部を格納できるメモリを持って
いることが望ましい。

【００３９】リアルタイム転送プロセッサ６は、順次部
分映像を並びかえ、ひとつの映像データとしてマージ
し、マージ後、そのデータを必要とするユーザに対し
て、映像データをリアルタイムに配信する。この場合、
ひとつのノード９に存在する複数の家庭に同時に同一の
部分映像を配信する必要がある場合には、ＡＴＭスイッ
チにおけるマルチキャスト機能（同報機能）を使用す
る。また、リアルタイム転送は、リアルタイム転送プロ
セッサ６に存在するリアルタイム機能を使用する。例え
ば、１秒間に３０毎の画像を表示する場合には、１枚の
画像を必ず１／３０秒毎にリアルタイム転送プロセッサ
６からセットトップボックスに送る。

【００４０】次に具体的な数字を挙げたシステムの構成
について説明する。入線の数が８本、出線の数が８本で
ある８×８のＡＴＭのスイッチを用いた場合の構成につ
いて説明する。前述したように１秒間に３０毎の画像を
表示する場合には、１毎の画像を１／３０秒毎にセット
トップボックスに送る必要がある。その速度を、１．５
Ｍｂｐｓとする。ここで、１台のノードに１２台のセッ
トトップボックスが接続できる構成とした場合には、出
線１つに対して１台のノードが設けられるためトータル
のセットトップボックスの数は９６台となる。また、出
線の回線速度は、一つのノードに対して１２台のセット
トップボックスが接続されているため１８Ｍｂｐｓとな
る。８×８ＡＴＭスイッチ１台ＳＴＢ９６台ＳＴＢ１２台／ノード１．５Ｍｂｐｓ×１２台／ノード＝１８Ｍｂｐｓ

【００４１】また、１台のノードに対して９６台のセッ
トトップボックスが接続できる場合には、トータルのセ
ットトップボックスは７６８台となり、出線の回線速度
は、１４４Ｍｂｐｓとなる。８×８ＡＴＭスイッチ１台ＳＴＢ９６台／ノードＳＴＢ７６８台１．５Ｍｂｐｓ×９６台／ノード＝１４４Ｍｂｐｓ

【００４２】以上のように、この実施例は、ディスク装
置を備えた複数のプロセッサと、リアルタイムにデータ
転送が可能な複数のプロセッサとを高速ネットワークス
イッチに接続し、さらに該リアルタイムにデータ転送が
可能な複数のプロセッサに、ユーザ側のデータを受信す
るための複数のセットトップボックスを接続したノード
を高速ネットワークで結ぶことにより、ディスク装置か
ら分割された映像データを並列に取り出し、この複数の
映像データを高速ネットワークスイッチ経由でリアルタ
イムにデータ転送が可能なプロセッサに順次送り、該プ
ロセッサで時間順に組み合わせ、該プロセッサよりリア
ルタイムにノード経由でセットトップボックスに映像デ
ータを送ることを特徴とする。

【００４３】この実施例に係るビデオサーバは、ひとつ
の映像データを分割して磁気ディスクに格納するため、
磁気ディスクを備えた複数のプロセッサにより並列に同
一の映像データを読みだすことができ、かつ、要求した
家庭が含まれるノードに対応するプロセッサに対しＡＴ
Ｍスイッチ経由でこれらのデータを送付し、そのプロセ
ッサで映像データをマージし、ノード経由で各家庭に送
付する。

【００４４】実施例２．次に実地例２について述べる。
まず、実施例２を図に基づいて説明する。図１０におい
て、３から１０は、図１で示したものと同じものであ
る。２１は、この実施例を実現するためのビデオサー
バ、２２は、ビデオサーバ２１を制御するためのルーテ
ィングプロセッサである。

【００４５】以下では、実施例２の動作の詳細な説明を
行なう。先に示した実施例１の図１におけるストリーム
プロセッサ３、磁気ディスク４、ＡＴＭスイッチ５、リ
アルタイム転送プロセッサ６の動作は同じである。

【００４６】実施例１においては、リアルタイム転送プ
ロセッサ６が、各家庭のセットトップボックスが接続さ
れるノード９に１対１で接続されていたが、実施例２で
は、リアルタイム転送プロセッサ６とノード９の間に２
つ目のＡＴＭスイッチ５ａを設けた。あるノード９に繋
がる家庭からの映像配信要求が増加した場合には、実施
例１のように、対応するリアルタイム転送プロセッサ６
がすべての配信を司るのではなく、負荷の少ないリアル
タイム転送プロセッサ６に、その配信を分配する。

【００４７】例えば、図１１において、最上位にあるノ
ード９に繋がる家庭からの要求が増加したとする。この
場合、実施例１では、ＡＴＭスイッチ５ａが存在しない
ため、最上位にあるリアルタイム転送プロセッサ６に負
荷が集中した。この実施例２においては、ＡＴＭスイッ
チ５ａを経由することにより、例えば、図１１に矢印で
示すように、ふたつのリアルタイム転送プロセッサ６
で、負荷を分配することが可能となる。これらの制御
は、ルーティングプロセッサ２２により行なわれる。

【００４８】以上のように、この実施例は、ビデオサー
バにおいて、リアルタイムにデータ転送が可能な複数の
プロセッサとノードを結ぶ高速ネットワークラインに、
高速ネットワークスイッチを設けることにより、上記実
施例１に記載の特徴に加え、リアルタイムにデータ転送
が可能な複数のプロセッサ間の負荷分散を行なうことに
より、該プロセッサの負荷の均等化を図り、より多数の
セットトップボックスに対してもリアルタイムに映像デ
ータを送ることを特徴とする。

【００４９】この実施例に係るビデオサーバは、もし、
映像データをマージするプロセッサの負荷が高くなった
場合に、ＡＴＭスイッチにより、ユーザからの要求を配
分し、マージを担当するプロセッサの負荷を分散させ
る。

【００５０】実施例３．次に実施例３について述べる。
使用する手段は実施例２と同様のため、用いる図も実施
例２同じく図１０である。先の実施例２では、ＡＴＭス
イッチ５ａを使用することにより、負荷の分散を行なっ
たが、実施例３では、障害時の連続運転に使用する。リ
アルタイム転送プロセッサ６に障害が発生した場合に、
そのプロセッサのみを使用しない形で処理を継続する。

【００５１】例として、図１２を使用する。今、図１２
に示すように、最上位から２つめのリアルタイム転送プ
ロセッサ６に障害が発生したとする。この場合、図１に
示す例では、このリアルタイム転送プロセッサ６に繋が
る家庭ではすべて、配信データを受けられないが、図１
２のＡＴＭスイッチ５ａを使用することにより、例え
ば、最上位から３番目のリアルタイム転送プロセッサ６
が、障害を発生したリアルタイム転送プロセッサ６の代
わりに映像の配信を行える。これらの制御は、ルーティ
ングプロセッサ２２により行なわれる。

【００５２】以上のようにこの実施例は、上記実施例２
に記載のビデオサーバにおいて、リアルタイムにデータ
転送が可能なプロセッサに障害が発生した場合にも、高
速ネットワークスイッチにより、他の該プロセッサで処
理を代行することにより、連続して、リアルタイムにセ
ットトップボックスに映像データを送ることを特徴とす
る。

【００５３】この実施例に係るビデオサーバは、もし、
映像データをマージするプロセッサに障害が発生し、作
業を継続できない場合に、ＡＴＭスイッチにより、ユー
ザからの要求を、そのプロセッサには配分されないよう
にすることにより、障害発生時にも処理を継続できる。

【００５４】実施例４．次に実施例４について述べる。
図１３において、３から２２は、実施例３の図１０で示
したものと同様である。２３は、自動制御ＭＴである。

【００５５】実施例３においては、映像情報を蓄えてお
くものは、磁気ディスク４のみであった。しかしなが
ら、大規模なビデオサーバを考慮した場合には、扱うデ
ータ量は膨大なものとなる。この場合、それに合わせて
磁気ディスク４を増設するというのは現実的でなく、よ
り価格が安く、容量の増やせる２次記憶を使用するのが
妥当である。そのため、図１３においては、自動制御Ｍ
Ｔ２３を設置する。例えば、たまにしか要求のない映像
は、磁気ディスク４ではなく、この自動制御ＭＴ２３に
格納しておく。要求のあった場合には、自動制御ＭＴ２
３が自動的に該当するＭＴを探しだし、その中から必要
なデータを磁気ディスク４にロードする。その後、通常
通り磁気ディスク４のデータをユーザに配信する。

【００５６】このように、対応する映像データが磁気デ
ィスク４に存在しない場合には、自動制御ＭＴ２３を使
用することにより、ユーザの待ち時間は増加するが、磁
気ディスク４に格納できない量のデータも扱うことが可
能となる。

【００５７】以上のように、この実施例は、上記実施例
２、３に記載のビデオサーバにおいて、磁気ディスク装
置の２次記憶として、自動制御MTを設けることにより、
磁気ディスク装置に含まれない映像に対するアクセス要
求に対しても、自動制御MTから該当する映像データを取
り出すことにより、より多くの映像データをリアルタイ
ムにセットトップボックスに送ることを特徴とする。

【００５８】この実施例に係るビデオサーバは、もし、
ユーザが要求するデータが磁気ディスクに存在しない場
合には、自動制御MTからデータを自動的に取り出し、磁
気ディスクに格納し、配信することにより、より多量の
データにも対応することができる。

【００５９】実施例５．次に実施例５について述べる。
図１４において、２、３、４、５、５ａ、７、８、９、
２３は、先に示した図１３と同様である。２４は実施例
５に関するビデオサーバ２５はビデオサーバ２４用のル
ーティングプロセッサ２６はリアルタイム転送プロセッ
サ２７はセットトップボックスである。

【００６０】実施例５においては、セットトップボック
ス２７に大容量のメモリを持たせている。実施例４まで
では、ビデオサーバから各家庭のセットトップボックス
に対し、リアルタイムにデータを転送する必要があっ
た。例えば、１秒間に３０枚の画像を表示する場合に
は、１枚の画像を必ず１／３０秒毎にビデオサーバから
セットトップボックスに送る必要があった。これは、計
算機の制御の面からは非常に複雑である。つまり、リア
ルタイム転送プロセッサ６の制御が複雑となる。

【００６１】実施例５では、セットトップボックス２７
に大容量のメモリを持たせることにより、この複雑さを
緩和する。すなわち、先の１秒間に３０枚の画像を表示
する例においても、図１４のリアルタイム転送プロセッ
サ２６は、必ずしも１／３０秒毎に１枚の画像を送る必
要はなく、セットトップボックス２７にあるメモリの容
量により、これをバッファとして使用することで、より
リアルタイム性を弱くしてデータを転送することが可能
となる。

【００６２】以上のように、この実施例は、ビデオサー
バにおいて、セットトップボックスに大容量のメモリを
持たせることにより、リアルタイムにデータ転送が可能
な複数のプロセッサが映像データをセットトップボック
スの大容量メモリをバッファとして使用できる分だけ、
リアルタイムに転送することなく、その制御を簡易にす
ることを特徴とする。

【００６３】この実施例に係るビデオサーバは、家庭側
のセットトップボックスにある大容量メモリを使用する
ことにより、ビデオサーバ本体が行なう映像のリアルタ
イム制御を容易にすることができる。

【００６４】実施例６．次に実施例６について述べる。
図１５において、２８は実施例６を実現するためのビデ
オサーバ、２９はビデオサーバ２８を制御するためのル
ーティングプロセッサ、３０はデータを配送するための
ストリームプロセッサ、３１はセットトップボックスで
ある。

【００６５】実施例６に示すものは、実施例５までの内
容と異なり、配信するデータをまとめて、まず、ユーザ
に送り、ユーザは配信されたあとで、そのデータを表
示、編集、加工することのできるものである。すなわ
ち、実施例４までは、映像データをリアルタイムにユー
ザに送る必要があり、実施例５では、これを若干、緩和
した。実施例６では、さらにこの緩和を進め、必要な映
像をまとめて先に配信してしまうものである。

【００６６】このために、セットトップボックス３１
に、１本の映画データを格納できるためのディジタルビ
デオカセットレコーダが必要となる。これは、高速にデ
ータを書き込めるレコーダであり、例えば、２時間の映
画を５分で記録できるものであることが望ましい。但
し、必ずしも高速性は必要でない。

【００６７】ビデオサーバ２８としては、５までのリア
ルタイム性が不要となるため、構成が簡単化される。実
施例５までに存在したリアルタイム転送プロセッサ６、
リアルタイム転送プロセッサ２６は不要となり、その結
果、ＡＴＭスイッチ５もひとつでよい。また、ストリー
ムプロセッサ３０は、映像データを格納する磁気ディス
ク４からのデータをそのままファイルのイメージでＡＴ
Ｍスイッチ５経由でセットトップボックス３１に送れば
よい。

【００６８】以上のように、この実施例は、ディスク装
置を備えた複数のプロセッサとユーザ側のデータを受信
するための複数のセットトップボックスを接続したノー
ドを高速ネットワークスイッチに接続し、該セットトッ
プボックスに、ひとまとまりの映像データを高速に録画
できるディジタルビデオカセットレコーダを設けること
により、ディスク装置からひとまとまりの映像データを
取り出し、このデータを高速ネットワークスイッチ経由
でノードからセットトップボックスに送り、該ディジタ
ルビデオカセットレコーダに録画することにより、制御
が容易で、ユーザが録画された映像を再生、編集、加工
できるサービスを提供することを特徴とする。

【００６９】この実施例に係るビデオサーバは、各家庭
へ送る映像データをリアルタイムではなく、まとめて、
送出してしまうことにより、ビデオサーバのリアルタイ
ム制御を不要とするとともに、家庭での映像の編集、加
工などを可能とする。

【００７０】実施例７．前述した実施例においては、Ａ
ＴＭスイッチが共通バッファ型ＡＴＭスイッチである場
合を示したが、他の構成を取るＡＴＭスイッチでも構わ
ない。例えば図１６〜図１９は、「Ｂ−ＩＳＤＮ絵解き
読本」（オオム社）の７４頁に示されたＡＴＭスイッチ
を示す図である。図１６に示したものが実施例１で述べ
た共通バッファ型のＡＴＭスイッチである。図１７に示
すクロスポイント型、あるいは、図１８に示す出力バッ
ファ型、あるいは、図１９に示す入力バッファ型のＡＴ
Ｍスイッチを用いる場合であっても構わない。あるい
は、その他の種類のＡＴＭスイッチを用いても構わな
い。

【００７１】また、ＡＴＭスイッチを用いる場合ばかり
でなく、高速ネットワークスイッチを用いる場合であっ
ても構わない。

【００７２】実施例８．なお、すべての実施例におい
て、４個のストリームプロセッサ、あるいは４個のリア
ルタイムプロセッサからなる例を示しているが、本発明
は、特に、これを限定するものではなく、任意の個数か
らなるプロセッサにおいて使用できる。

【００７３】実施例９．又、前述した全ての実施例にお
いて、ビデオサーバを例として示しているが本発明は特
にビデオサーバに限定するものではなく、その他のデー
タを供給するデータサーバで合っても構わない。例え
ば、図だけや音だけを提供するサーバであっても構わな
い。あるいは、音楽だけを提供するサーバであっても構
わない。あるいは、文字のみを提供するサーバであって
も構わない。あるいは、音声だけを提供するサーバであ
っても構わない。あるいは、前述した各種のオーディオ
ビジュアルデータを組み合せたデータを供給するサーバ
であっても構わない。

【００７４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、各ユ
ーザへのデータ配信を拡張性、柔軟性のあるシステム構
成からなるデータサーバにより実現することができる。

【００７５】また、この発明によれば、転送プロセッサ
により、データの整合性がとられるので、データの並列
アクセス及びデータの並列転送が行なわれても正しいデ
ータを生成することができる。

【００７６】また、この発明によれば、追加のネットワ
ークスイッチを備えているのでさらに拡張性、柔軟性の
あるシステム構成が可能となる。

【００７７】また、この発明によれば、追加のネットワ
ークスイッチを備えているので、プロセッサの負荷を均
等化することができる。

【００７８】また、この発明によれば、追加のネットワ
ークスイッチを備えているので、プロセッサに障害があ
った場合にも連続したサービスを提供することができ
る。

【００７９】また、この発明によれば、大容量の二次記
憶装置を備えているので、記憶装置に入りきらないデー
タも扱うことができる。

【００８０】また、この発明によれば、セットトップボ
ックスに大容量のメモリを備えているので、データサー
バのリアルタイム制御が容易になる。

【００８１】また、この発明によれば、映像データをま
とめて配信することにより、ビデオサーバの制御がさら
に容易になるとともに、映像を受け取ったユーザが、そ
のデータを編集、加工、収集することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明におけるビデオサーバを示す図。

【図２】この発明における映像の配信を管理する管理
テーブルを示す図。

【図３】この発明におけるＡＴＭスイッチの構成図。

【図４】この発明におけるＡＴＭスイッチの動作を示
す図。

【図５】この発明におけるＡＴＭスイッチの動作を示
す図。

【図６】この発明におけるセルの構成を示す図。

【図７】この発明における磁気ディスクの構成を示す
図。

【図８】この発明における部分映像の記憶を管理する
記憶テーブルを示す図。

【図９】この発明におけるビデオサーバの動作を示す
図。

【図１０】この発明における実施例２、３のビデオサ
ーバを示す図。

【図１１】この発明における実施例２の動作概要を示
す図。

【図１２】この発明における実施例３の動作概要を示
す図。

【図１３】この発明における実施例４のビデオサーバ
を示す図。

【図１４】この発明における実施例５のビデオサーバ
を示す図。

【図１５】この発明における実施例６のビデオサーバ
を示す図。

【図１６】この発明におけるＡＴＭスイッチの一例を
示す図。

【図１７】この発明におけるＡＴＭスイッチの一例を
示す図。

【図１８】この発明におけるＡＴＭスイッチの一例を
示す図。

【図１９】この発明におけるＡＴＭスイッチの一例を
示す図。

【図２０】従来例におけるビデオサーバの超並列計算
機システムを示す図。

【符号の説明】

１ビデオサーバ、２ルーティングプロセッサ、３
ストリームプロセッサ、４磁気ディスク、５ＡＴＭ
スイッチ、６リアルタイム転送プロセッサ、７ＡＴ
Ｍライン、８イーサネットライン、９ノード、１０
セットトップボックス、１１管理テーブル、１２
超並列計算機、１３並列アクセスディスク部、１４
ディスクキャッシュ部、１５データ整合プロセッサ
部、１６入出力プロセッサ部、１７ Processing emen
t、１８磁気ディスク、１９イーサネットライン、
２０制御計算機、２１ビデオサーバ、２２ルーテ
ィングプロセッサ、２３自動制御ＭＴ、２４ビデオ
サーバ、２５ルーティングプロセッサ、２６リアル
タイム転送プロセッサ、２７セットトップボックス、
２８ビデオサーバ、２９ルーティングプロセッサ、
３０ストリームプロセッサ、３１セットトップボッ
クス、３２記憶テーブル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｌ 12/28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】以下の要素を有するデータサーバ（ａ）データを分散して記憶する複数の記憶装置、（ｂ）上記複数の記憶装置にそれぞれ接続され、分散し
て記憶されたデータをアクセスする複数のストリームプ
ロセッサ、（ｃ）上記複数のストリームプロセッサと接続され、ス
トリームプロセッサの記憶装置へのデータアクセスを制
御するとともに、ストリームプロセッサがアクセスした
データのルーティングを指示するルーティングプロセッ
サ、（ｄ）複数の入力線と複数の出力線とを備え、上記複数
のストリームプロセッサからのデータを入力線から入力
し、上記ルーティングプロセッサの指示したルーティン
グに基づいて入力したデータを所定の出力線に出力する
ネットワークスイッチ。
【請求項２】上記データサーバは、さらに、ネットワ
ークスイッチの複数の出力線にそれぞれ接続され、出力
線から出力されるデータを入力して入力したデータの整
合性をとり外部に転送する複数の転送プロセッサを備え
たことを特徴とする請求項１記載のデータサーバ。
【請求項３】上記データサーバは、さらに、追加のネ
ットワークスイッチを備え、追加のネットワークスイッ
チは、上記複数の転送プロセッサから転送されるデータ
を入力線に入力し所定の出力線に出力することを特徴と
する請求項２記載のデータサーバ。
【請求項４】上記データサーバは、上記ネットワーク
スイッチと上記追加のネットワークスイッチを用いて、
負荷が集中した転送プロセッサの負荷を分散することを
特徴とする請求項３記載のデータサーバ。
【請求項５】上記データサーバは、上記ネットワーク
スイッチと上記追加のネットワークスイッチを用いて、
障害が発生した転送プロセッサを他の転送プロセッサで
代替することを特徴とする請求項３記載のデータサー
バ。
【請求項６】上記データサーバは、さらに、上記複数
の記憶装置に対してデータを提供する２次記憶装置を備
えたことを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載のデ
ータサーバ。
【請求項７】上記データサーバは、さらに、データを
受信するセットトップボックスを備え、セットトップボ
ックスにデータを一時的に保持するメモリを備えたこと
を特徴とする請求項１〜６いずれかに記載のデータサー
バ。
【請求項８】上記セットトップボックスは、必要とす
るデータのひとかたまりを保持するのに十分な記憶装置
を備えたことを特徴とする請求項７記載のデータサー
バ。