KR100215704B1 - 콘텍스트 스위칭을 방지하기 위한 비디오 서버 시스템 및 그 제 어방법 - Google Patents

콘텍스트 스위칭을 방지하기 위한 비디오 서버 시스템 및 그 제 어방법 Download PDF

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콘텍스트 스위칭을 방지하기 위하여, 리얼 타임 멀티-쓰레드환경을 구축한 비디오 서버시스템의 쓰레드 스위칭 제어방법은, 특성 기능에 대한 수행요구가 반복적으로 접수될 시 쓰레드를 연속적으로 생성하지 아니하고, 요구작업의 특성을 체크하여 기존에 생성되어 이미 기능을 수행하고 있는 쓰레드를 미리 설정된 기준에 따라 선정하여 해당 서비스를 수행토록 하는 것을 특징으로 함에 의해, RTT 환경하에서 쓰레드 스위칭의 횟수를 줄여 비디오 서버 시스템의 퍼포먼스를 개선하며, 시스템이 가입자에게 압축된 멀티미디어 데이타 스트림의 실시간 전송요구를 만족시키고 대용량 데이타의 서비스를 효율적으로 수행할 수 있게 한다.

Description

콘텍스트 스위칭을 방지하기 위한 비디오 서버 시스템 및 그 제어방법
제 1 도는 본 발명에 적용되는 비디오 서버 시스템의 블럭도.
제 2 도는 제1도중 워커 쓰레드 모듈의 세부 구성을 본 발명의 실시예에 따라 보여주는 구체 블럭도.
제 3 도는 본 발명에 따른 펌핑기능 그룹핑의 제어 수순도.
본 발명은 주문형 비디오(VOD: Video On Demand)등과 같은 연속매체용 화일 데이타를 서비스하기 위한 비디오 서버 시스템에 관한 것으로, 특히 리얼 타임 멀티-쓰레드(RTT: Real Time mult-Thread)환경에서의 쓰레드 스위칭시 시스템의 기능을 저해하는 콘텍스트 스위칭의 발생을 최적으로 방지하기 위한 비디오 서버 시스템 및 그에 따른 제어방법에 관한 것이다.
통상적으로, 비디오 서버 시스템은 하드 디스크등과 같은 기록매체에 비디오 정보를 기록해 두고 가입자의 주문에 일치하는 비디오 정보를 하드 디스크로부터 탐색 및 리드하여 비동기 전송모드(ATM)등의 네트워크를 통해 연속매체 스트림 데이타로서 전송하는 멀티 미디어 통신장치로서 알려져 있다. 이러한 비디오 서버 시스템은 제 1 도에 도시된 바와 같은 구성을 가지고서 리얼 타임 멀티-쓰레드(이하RTT라 칭함)환경을 구축하고 있다. 이 RTT환경은 가입자의 다양한 서비스 요구에 적극 부응하고 데이타 탐색의 속도를 고속으로 하여 보다 많은 가입자에게 실시간 전송을 수행하기 위해, 병렬(parallel), 분배(distributed), 및 실시간 응용(real time application)을 지원하는 환경이다. 하나의 응용을 위한 프로세스는 여러개의 쓰레드로 나누어질 수 있으며 소프트 웨어 또는 하드웨어적으로 병렬 처리를 지원받을 수 있다.
제 1 도를 참조하면, 비디오 서버 시스템은 시스템 콜 인터페이스 10를 기준으로 사용자 모드부 50 및 커널 모드부 100로 크게 나누어져 있고, 상기 사용자 모드부 50에는 스트림 서버 매니저(SSM: Stream Server Manager) 52가 포함되며, 상기 커널 모드부 100에는 연속매체 화일시스템(CMFS: Continuous Media File System) 110과 연속매체 네트워크 시스템(CMNS: Continuous Media Network System)120이 포함된 것이 나타나 있다. 참조부호 101은 버퍼에 일시 저장되는 스트림 구조를 보여준다. 그러한 데이타 스트림은 연속매체 화일시스템의 스트림 프로듀서 114에 의해 데이타 저장부로부터 공급되어지고 연속매체 네트워크 시스템의 스트림 컨슈머 116의 억세스에 의해 다시 리드된다. 상기 연속매체 화일시스템 110과 연속 매체 네트워크 시스템 120은 각기 라인 L2, L1을 통해 인가되는 상기 스트림 서버 매니저 52의 명령에 따라 커널모드에서동작한다. 상기 연속매체 화일시스템 110의 동작에 의해 디스크에서 읽혀진 스트림은 상기 연속 매체 네트워크 시스템 120의 동작 수행에 의해 가입자들의 각 단말에 제공된다. 설정된 서비스 동작의 수행을 위해, 상기 연속매체 화일시스템 110은 다수의 디스크 억세스 쓰레드 모듈 112를 가지며, 상기 연속매체 네트워크 시스템 120은 다수의 워커 쓰레드 모듈 122를 가진다. 각 워커 쓰레드 모듈 122는 실시간 전송을 위해 트렌스포트 프로토콜 및 ATM 디바이스 드라이버 124와 채널을 통해 연결되어 있다.
여기서, 상기 워커 쓰레드 모듈 122은 사용자 모드와 커닐 모드에서 모두 존재 가능한데, 종래에는 쓰레드를 일반적인 방식으로 생성하고 오퍼레이팅 시스템의 스케줄링 정책에 따라 쓰레드 사이의 스위칭을 하였으므로 오버헤드가 많이 발생하게 되는 문제점이 있었다. 콘텍스트 스위칭은 VOD 시스템의 성능을 저해하는 오버헤드로 작용한다. 즉, 종래에는 RTT환경애서 스트림 데이타를 네트워크에 계속적으로 펌핑하는 반복작업에서도 하나의 스트림마다 하나의 쓰레드를 생성시키고 주어진 EOD(End of Deadline)에 따라 커널 쓰레드를 운영하였는 바, 시스템의 기능 및 효율이 저하되었던 것이다. 이러한 기능저하의 원인은 RTT환경이 최적으로 구현되지 아니한데서 비롯되는데, 이를 해결하기 위해서는 무엇보다도 쓰레드의 생성시 콘텍스트 스위칭의 발생을 억제하여야 함을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위해 최적의 환경을 구현하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 리얼 타임 멀티-쓰레드 환경에서의 쓰레드 스위칭시 시스템의 기능을 저해하는 콘텍스트 스위칭의 발생을 최적으로 방지하기 위한 비디오 서버 시스템 및 그에 따른 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 RTT환경하에서 쓰레드 스위칭의 횟수를 줄여 비디오 서버 시스템의 퍼포먼스를 향상시키는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 비디오 서버 시스템의 개선된 워커 쓰레드 모듈 구성 및 워커 매니저의 스트림 펌핑기능에 대한 최적 그룹핑 제어방법을 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 리얼 타임 멀티-쓰레드환경을 구축한 비디오 서버시스템의 쓰레드 스위칭 제어방법은, 특정 기능에 대한 수행요구가 반복적으로 접수될 시 쓰레드를 연속적으로 생성하지 아니하고, 요구작업의 특성을 체크하여 기존에 생성되어 이미 기능을 수행하고 있는 쓰레드를 미리 설정된 기준에 따라 선정하여 해당 서비스를 수행토록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 리얼 타임 멀티-쓰레드환경을 구축한 비디오 서버시스템은: 상기 시스템의 워커 쓰레드 모듈을, 연속매체 데이타의 스트림을 펌핑하라는 요구를 다수의 스트림 펌핑 리퀘스트로부터 접수하고 적당한 커널 쓰레드인 대상 워커 그룹을 선정하고 리퀘스트 서비스를 해당라인을 통해 할당하는 워커 매니저와; 상기 쓰레드환경하에서 미리 설정된 우선 순위에 따라 상기 워커 매니저에 의해 스케쥴링되어지기 위해 상기 워커 매니저에 복수로 연결된 워커 그룹으로 구성함을 특징으로 한다. 상기 비디오 서버 시스템은 연속매체 화일 시스템, 연속매체 워커 매니저, 워커그룹 네트워크 시스템 및 스트림 서버 시스템에 의해 구성된다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 콘텍스트 스위칭을 방지하기 위한 비디오 서버 시스템 및 그에 따른 제어방법이 첨부된 도면과 함께 설명될 것이다. 첨부된 도면들내에서 서로 동일성이 있는 구성요소는 이해의 편의를 위해 동일 내지 유사한 참조부호 또는 명칭으로 라벨링된다. 다음의 설명에서는 본 발명의 보다 철저한 이해를 제공하기 위해 특정한 상세들이 예로들어 한정되고 자세하게 설명된다. 그러나, 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자들에게 있어서는 본 발명이 이러한 상세한 항목들이 없이도 상기한 설명에 의해서도 실시될 수 있을 것이다. 또한, 본 분야에 잘 알려진 통상의 비디오 서버 시스템의 기본적 구조 및 구성소자들의 구조 및 동작은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위해 상세히 설명되지 않는다.
이하의 설명에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예가 예를들어 한정되고 첨부된 도면을 위주로 예를들어 설명될 것이다. 도면들을 설명하기 전에 전체적인 기술적 요지를 설명하면, 본 발명에서는 데드라인의 끝이 유사한 데이타의 스트림을 같은 쓰레드(워커 그룹)에 배치시키고 동일한 쓰레드내에서는 라운드 로빈방식을 적용한다. 이 때 이미 요청되어 수행중인 서비스는 시스템의 상황에 따라 다른 그룹의 쓰레드로 이동되어질 수 있다. 쓰레드가 수용할 수 있는 한도를 넘은 경우에만 새로운 쓰레드가 생성되는 것이다. 생성되어 있는 각 쓰레드는 RTT고유의 우선 순위에 따라 스케쥴링되며, 같은 기능을 수행하더라도 데드라인의 끝에 따라 하나의 쓰레드 내로 그룹핑됨으로써 쓰레드 스위칭의 횟수가 줄어든다. 따라서, 그 만큼 콘텍스트 스위칭의 발생 가능성이 희박하므로 시스템의 퍼포먼스가 향상된다.
제 2 도에는 제 1 도중 워커 쓰레드 모듈의 세부 구성을 본 발명의 실시예에 따라 보여주는 구체 블럭도가 도시된다. 제 2 도를 참조하면, 비디오 서버 시스템의 워커 쓰레드 모듈은 워커 매니저 200와 상기 워커 매니저 200에 복수로 연결된 워커 그룹 210, 220으로 이루어짐을 알 수 있다. 상기 워커 매니저 200는 스트림을 펌핑하라는 요구를 라인 L52-54를 통해 다수의 리퀘스트 190-192로부터 접수하고, 적당한 커널 쓰레드인 워커 그룹 210을 선정하고 리퀘스트를 라인 L56, 57을 통해 할당한다. 상기 쓰레드 즉, 워커 그룹 210-220은 RTT환경하에서 고유의 우선 순위에 따라 워커 매니저 200에 의해 스케쥴링된다. 여기서, 우선 순위 는 EOD(End Of Deadline)에 따라 결정된다. 즉, 하나의 쓰레드는 유사한 EOD를 가지는 기능모듈을 수행하며, 워커내에서의 서비스는 라운드 로빈방식을 따르며, 같은 쓰레드 끼리는 RTT환경과 OS에서 제공하는 스케쥴링 정책에 따라 운영되게 함이 바람직하다. 도 2와 같은 워커 쓰레드 모듈의 구성에 따르면 RTT 나 OS에 제한됨이 없이 사용되는 RTT환경을 기능수행 모듈의 특성을 반영하여 최적화할 수있게 된다.
제 3 도는 본 발명에 따른 펌핑기능 그룹핑의 제어 수순도이다. 제 300-306 단계는 제 2 도의 워커 매니저 200가 스트림을 펌핑하는 기능을 그룹핑하는 작업을 순서대로 나타낸다. 제 300 단계에서, 워커 매니저는 연속 매체 스트림을 전송해달라는 요청을 접수한다. 이 때, 그 기능 모듈이 수행될 때 필요한 정보들인 버퍼 포인터, QoS, EOD, 및 ID등이 함께 입력된다. 제 301 단계에서, 상기 입력된 정보중 EOD를 기준으로 그 기능 모듈의 클래스를 결정한다. 이 경우에 상기 워커 매니저는 5개의 클래스를 가질 수 있으며 각 클래스는 RTT내에서 다른 우선순위를 갖는다. 제 302 단계에서, 클래스가 정해진 기능모듈을 커널 쓰레드에서 수행하기 위해 워커 매니저는 그 클래스에 해당하는 쓰레드가 생성되어 있는 지를 확인한다. 만약 기존에 생성되어 있지 아니한 경우에는 제 305 단계를 수행하여 상기 워커 매니저는 워커 그룹이라는 커널 레벨의 쓰레드를 생성하고, 클래스에 맞는 특성을 생성된 쓰레드인 워커그룹에 부과한다. 기존해 있더라도 상기 워커그룹이 서비스를 제공할 수 없는 경우에는 제 305 단계를 수행한다. 제 303 단계는 스트림을 펌핑할 수 있는 커널 쓰레드(워커 그룹)가 존재하며 워커 그룹의 부하가 요청한 서비스를 수용할 수 있는 단계로서, 상기 워커 매니저는 요청서비스를 해당 클래스의 워커그룹에 할당하고 등록된 워커그룹에 대한 정보를 갱신한다. 상기 제 305 단계는 스트림을 펌핑할 수 있는 커널 쓰레드(워커 그룹)가 존재하지 않거나 존재하더라도 워커 그룹의 부하가 요청한 서비스를 수용할 수 없는 경우로서, 상기 워커 매니저는 요청서비스에 해당하는 수준의 새로운 워커그룹을 생성시키고 요청서비스를 할당한 후 워커그룹들의 정보를 갱신한다. 제 304 단계는 각 워커 그룹은 할당받은 스트림 펌핑을 자신의 그룹내에서 라운드 로빈(Round Robin) 방식으로 서비스하는 것을 보여준다. 제 306 단계에서, 서비스의 종료가 체크되어 종료가 아니면 상기 제 304 단계로 리턴되고, 아닌 경우에 비로서 종료된다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 리얼 타임 멀티-쓰레드 환경에서의 쓰레드 스위칭시 시스템의 기능을 저해하는 콘텍스트 스위칭의 발생을 최적으로 방지하는 효과가 있다. 그러므로, 데이타 스트림의 실시간 전송요구를 RTT 환경하에서 최적으로 만족시켜 시스템의 성능을 향상시키게 되는 이점이 있다.
상기한 본 발명은 도면을 중심으로 예를들어 설명되고 한정되었지만, 그 동일한 것은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 변화와 변형이 가능함이 본 분야의 숙련된 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (5)

  1. 리얼 타임 멀티-쓰레드환경을 구축한 비디오 서버 시스템의 쓰레드 스위칭 제어방법에 있어서: 특정 기능에 대한 수행요구가 반복적으로 접수될 시 쓰레드를 연속적으로 생성하지 아니하고, 요구작업의 특성을 체크하여 기존에 생성되어 이미 기능을 수행하고 있는 쓰레드를 미리 설정된 기준에 따라 선정하여 해당서비스를 수행토록 하는 것을 특징으로 하는 쓰레드 스위칭 제어방법.
  2. 리얼 타임 멀티-쓰레드환경을 구축한 비디오 서버 시스템에 있어서: 상기 시스템의 워커 쓰레드 모듈을, 연속매체 데이타의 스트림을 펌핑하라는 요구를 다수의 스트림 펌핑 리퀘스트로부터 접수하고 적당한 커널 쓰레드인 대상 워커 그룹을 선정하고 리퀘스트 서비스를 해당라인을 통해 할당하는 워커 매니저와; 상기 쓰레드환경하에서 미리 설정된 우선 순위에 따라 상기 워커 매니저에 의해 스케쥴링되어지기 위해 상기 워커 매니저에 복수로 연결된 워커그룹으로 구성함을 특징으로 하는 비디오 서버 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 우선 순위는 데드라인의 끝(EOD)에 따라 결정하여 하나의 쓰레드로서 유사한 EOD를 가지는 기능모듈이 수행되게 함을 특징으로 하는 비디오 서버 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 워커그룹내에서의 서비스는 라운드 로빈방식을 따르며, 같은 쓰레드 끼리는 RTT환경과 운영시스템에서 제공하는 스케쥴링 정책에 따라 운영하는 것을 특징으로 하는 비디오 서버 시스템.
  5. 워커 쓰레드 모듈내에 워커 매니저를 구비하며 실시간 다중 쓰레드환경을 구축한 비디오 서버시스템에서의 기능모듈 그룹핑 제어방법에 있어서: 연속 매체 스트림을 전송해달라는 요청을 접수시 필요정보를 함께 수신하고, 상기 수신된 정보중 데드라인의 끝 정보를 기준으로 그 기능 모듈의 클래스를 결정하는 단계와; 클래스가 정해진 기능모듈을 커널 쓰레드에서 수행하기 위해 그 클래스에 해당하는 쓰레드가 생성되어 있는 지의 유무 및 생성된 쓰레드가 서비스 가능한지를 확인하는 단계와; 기존에 쓰레드가 생성되어 있지 아니하거나 서비스를 제공할 수 없는 경우에 요청서비스에 해당하는 수준의 새로운 워커그룹을 생성시키고 요청서비스를 할당한 후 워커그룹들의 정보를 갱신하는 단계와; 스트림을 펌핑할 수 있는 커널 쓰레드가 존재하며 워커 그룹의 부하가 요청한 서비스를 수용가능시 요청서비스를 해당 클래스의 워커그룹애 할당하고 등록된 워커그룹에 대한 정보를 갱신하는 단계와; 각 워커 그룹이 할당받은 스트림 펌핑을 자신의 그룹대에서 라운드 로빈 방식으로 서비스하도록 하는 단계를 적어도 구비함을 특징으로 하는 방법.
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