KR101063837B1 - Disk Management Method for Reducing Energy Consumption in Multi-Speed Disk Array-based Video Servers - Google Patents

Disk Management Method for Reducing Energy Consumption in Multi-Speed Disk Array-based Video Servers Download PDF

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KR101063837B1 KR1020090101098A KR20090101098A KR101063837B1 KR 101063837 B1 KR101063837 B1 KR 101063837B1 KR 1020090101098 A KR1020090101098 A KR 1020090101098A KR 20090101098 A KR20090101098 A KR 20090101098A KR 101063837 B1 KR101063837 B1 KR 101063837B1
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김만종
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Abstract

다중 속도 디스크 배열 기반 비디오 서버에서의 에너지 소모 감소를 위한 디스크 관리 방법이 제공된다. 다중 속도 디스크 배열 기반 비디오 서버에서의 에너지 소모 감소를 위한 디스크 관리 방법은 (a) 디스크 회전 속도의 레벨(m) 및 라운드 길이의 레벨(j)을 설정하는 단계, (b) 각 디스크(k) 별로 디스크 대역폭 이용도{

Figure 112009064995107-pat00001
} 및 버퍼 이용도{
Figure 112009064995107-pat00002
}를 산출하는 단계, (c) 복수의 전력 모드에 기초하여, 각 디스크(k)의 상기 설정된 레벨(j,m)에 따른 전체 소비 에너지{
Figure 112009064995107-pat00003
}를 산출하는 단계, (d) 상기 각 디스크(k) 별로, 상기 디스크 대역폭 이용도{
Figure 112009064995107-pat00004
}가 1 이하인, 상기 라운드 길이 레벨(j) 및 상기 디스크 스피드 레벨(m)의 쌍을 원소로 갖는 제 1 집합(
Figure 112009064995107-pat00005
)을 생성하는 단계, (e) 상기 제 1 집합의 상기 원소를, 상기 산출된 전체 소비 에너지{
Figure 112009064995107-pat00006
} 값에 기초하여, 내림차순으로 정렬하는 단계, (f) 상기 제 1 집합의 정렬된 각 원소(l)에 대하여, 상기 정렬된 첫번째 원소에 대한 절감 전력{
Figure 112009064995107-pat00007
}을 산출하는 단계, (g) 제 1 집합의 정렬된 각 원소(l)에 대하여, 상기 버퍼 이용도 변화율에 대한 상기 절감 전력의 변화율 값{
Figure 112009064995107-pat00008
}을 산출하여 제 2 집합(SG)을 생성하는 단계, (h) 임시 변수 TE 값을 초기화하는 단계, (i) 상기 제 1 집합에서
Figure 112009064995107-pat00009
번째 원소를 선택하고, 상기 선택된 원소의 라운드 길이 레벨(j) 및 디스크 회전 속도 레벨(m)을 초기화하는 단계, (j) 상기 제 2 집합에서, 값이 가장 큰 원소{
Figure 112009064995107-pat00010
}를 상기 제 2 집합에서 제거하는 단계, (k) 상기 제 2 집합에서 값이 가장 큰 원소의 번호(h), 상기 임시 변수 TE, 상기 선택된
Figure 112009064995107-pat00011
번째 원소에서의 버퍼 이용도 및 상기 제 2 집합에서 값이 가장 큰 원소의 번호(h)에서의 버퍼 이용도에 기초하여, 상기 임시 변수 TE, 상기 선택된
Figure 112009064995107-pat00012
번째 원소의 라운드 길이 레벨 값 및 상기 선택된
Figure 112009064995107-pat00013
번째 원소의 디스크 회전 속도 레벨 값을 변경하는 단계 및, (l) 상기 제 2 집합의 원소 개수가 2 이상일 경우, 상기 (j) 단계 내지 (k) 단계를 반복하는 단계를 포함한다.Disc management method for reducing energy consumption in a multi-rate disk array based video server is provided. Disc management method for reducing energy consumption in a multi-rate disk array based video server comprises the steps of (a) setting the level (m) of the disk rotation speed and the level (j) of the round length, (b) each disk (k) Disk bandwidth utilization by
Figure 112009064995107-pat00001
} And buffer utilization {
Figure 112009064995107-pat00002
}, (C) based on the plurality of power modes, the total energy consumed according to the set level (j, m) of each disk (k) {
Figure 112009064995107-pat00003
}, (D) for each disk k, the disk bandwidth utilization {
Figure 112009064995107-pat00004
The first set having as its elements a pair of the round length level (j) and the disk speed level (m), wherein
Figure 112009064995107-pat00005
), (E) replacing the element of the first set with the calculated total energy consumption {
Figure 112009064995107-pat00006
} Sorting in descending order based on a value, (f) for each ordered element (l) of the first set, the power savings for the first ordered element {
Figure 112009064995107-pat00007
} Calculating (g) for each element l sorted in the first set, the rate of change of the power savings relative to the rate of change of buffer utilization {
Figure 112009064995107-pat00008
} To generate a second set SG, (h) initializing a temporary variable TE value, and (i) in the first set.
Figure 112009064995107-pat00009
Selecting the second element and initializing the round length level (j) and the disk rotational speed level (m) of the selected element, (j) in the second set, the element having the largest value {
Figure 112009064995107-pat00010
} Is removed from the second set, (k) the number (h) of the element with the largest value in the second set, the temporary variable TE, the selected
Figure 112009064995107-pat00011
Based on the buffer utilization at the first element and the buffer utilization at the number h of the element with the largest value in the second set, the temporary variable TE, the selected
Figure 112009064995107-pat00012
The round length level value of the first element and the selected
Figure 112009064995107-pat00013
Changing the disk rotation speed level value of the second element, and (l) repeating steps (j) to (k) when the number of elements of the second set is two or more.

라운드 길이, 디스크 회전 속도, 버퍼 이용도, 대역폭 이용도, 에너지 소모 Round length, disk rotation speed, buffer utilization, bandwidth utilization, energy consumption

Description

다중 속도 디스크 배열 기반 비디오 서버에서의 에너지 소모 감소를 위한 디스크 관리 방법{DISK MANAGEMENT METHOD FOR REDUCING DISK ENERGY CONSUMPTION IN MULTI-SPEED-DISK-ARRAY-BASED VIDEO SERVERS}DISK MANAGEMENT METHOD FOR REDUCING DISK ENERGY CONSUMPTION IN MULTI-SPEED-DISK-ARRAY-BASED VIDEO SERVERS}

본 발명은 다중 속도 디스크 배열 기반 비디오 서버에서의 에너지 소모 감소를 위한 디스크 관리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 비디오 서버의 버퍼 제약 및 디스크 대역폭 제약을 모두 만족시키면서, 각 디스크의 회전 속도와 라운드 길이를 동적으로 할당함으로써, 비디오 서버에서의 에너지 소비를 감소시키는, 다중 속도 디스크 배열 기반 비디오 서버에서의 에너지 소모 감소를 위한 디스크 관리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a disk management method for reducing energy consumption in a multi-rate disk array based video server. More particularly, the present invention relates to a rotation speed and a round speed of each disk while satisfying both a buffer limit and a disk bandwidth limit of a video server. Disclosed is a disk management method for reducing energy consumption in a multi-rate disk array based video server by dynamically allocating length, thereby reducing energy consumption in a video server.

인터넷 기반 서비스의 개발이 데이터 센터의 성장을 이끌어 나가고 있으며, 데이터 저장 공간이 데이터 센터에서 가장 큰 구성요소 중 하나이다. 최근 비디오 컨텐츠들의 요구가 많이 증가하고 있고, 이에 따라서 저장 공간에 대한 요구가 연간 60%까지 증가하고 있다. 특히, 멀티미디어 데이터들은 높은 대역폭과 넓은 저장 공간을 필요로 하고, 디지털 도서관, 원거리 학습, UCC(user created contents)와 같은 다양한 비디오 어플리케이션 서비스의 개발이 최근에 증가하고 있다. 이와 같 은 데이터에 대한 수요 증가가 서버의 전력 소모 문제를 중요하게 만들고 있다.The development of Internet-based services is driving the growth of data centers, and data storage is one of the largest components in data centers. Recently, the demand for video contents is increasing, and accordingly, the demand for storage space is increasing by 60% per year. In particular, multimedia data require high bandwidth and large storage space, and the development of various video application services such as digital libraries, distance learning, and user created contents (UCC) has recently increased. This growing demand for data makes server power consumption a critical issue.

멀티미디어 데이터에 대한 수요의 증가로 인해, 서버들의 에너지 소비는 중요한 문제가 되었다. 최근에 Energy User News는, 일반적인 서비스 공급자들은 현재 150-200 W/ft2의 전력을 필요로 하고 있으며, 가까운 미래에는 200-300 W/ft2까지 필요로 하게 될 것이라고 보고하고 있다. 이와 같이 증가하고 있는 전력 수요는, 서비스 공급자들에게 있어서 심각한 경제적 문제를 초래한다. 예를 들어, 중간 크기인 30,000 ft2의 데이터 센터는 15 MW를 필요로 하는데, 이는 연간 $13,000,000의 비용에 해당한다. 고전력 소비와 관련된 또 다른 문제는 열(heat)의 발생이다. 대기보다 15°C 높게 동작시킬 경우, 디스크 드라이브의 실패 비율(failure rate)이 2배로 높아질 수 있는 것으로 보고되고 있다. 이를 해결하기 위한 높은 열 밀도를 위한 냉각 시스템은 엄청나게 고가이며, 또한 냉각 시스템 자체가 데이터 센터의 전력 비용을 상당히 증가시킨다는 문제점이 있다.Due to the increasing demand for multimedia data, energy consumption of servers has become an important issue. Recently, Energy User News reports that typical service providers currently require 150-200 W / ft2 of power, and in the near future will require 200-300 W / ft2. This growing demand for electricity creates serious economic problems for service providers. For example, a medium sized 30,000 ft2 data center would require 15 MW, which would cost $ 13,000,000 annually. Another problem with high power consumption is the generation of heat. It has been reported that the failure rate of a disk drive can double as high as 15 ° C above standby. To address this, cooling systems for high thermal densities are enormously expensive and the cooling system itself adds significantly to the power costs of the data center.

비디오 데이터는 높은 대역폭 및 큰 저장 공간을 요구하기 때문에, 비디오 서버는 일반적으로 수백 개의 디스크들로 구성될 수 있는 디스크 배열 상에 만들어진다. 그리고 서버에 있어서, 저장 장치(storage)는 가장 에너지 소모가 큰 구성 요소들 중 하나이다. 최근의 보고에 따르면, 저장 장치들은 전체 전력의 약 27%를 소비한다. 또한, 디스크 배열에 의해 소비되는 에너지는, 배열의 크기에 따라서 시스템의 나머지 부분들에서 소비되는 에너지를 웃도는 것으로 나타났다. 예를 들면, EMC Symmetrix 3000 의 경우 디스크가 전체 에너지 소모의 86%를 차지한다. 또한 Dell Power Edge6650 벤치마크 시스템의 경우는 디스크가 전체 전력의 71%을 소모 한다. 특히 이와 같은 문제는 더 많은 전력을 필요로 하는 보다 고속의 디스크들의 사용 가능성에 의해 악화될 수 있다. Because video data requires high bandwidth and large storage space, video servers are typically built on disk arrays that can consist of hundreds of disks. And for servers, storage is one of the most energy consuming components. According to a recent report, storage devices consume about 27% of the total power. In addition, the energy consumed by the disk array has been shown to exceed the energy consumed in the rest of the system, depending on the size of the array. For example, for the EMC Symmetrix 3000, disks account for 86% of the total energy consumption. In the case of the Dell Power Edge6650 benchmark system, the disk consumes 71% of the total power. In particular, this problem can be exacerbated by the availability of higher speed disks that require more power.

최근 디지털 라이브러리, 주문형 비디오 (VOD), UCC (user created contents) 주문형 교육 서비스 (education-on-demand), DMB 등과 같은 멀티미디어 응용의 발달로 멀티미디어 서버의 비중이 커지고 있다. 예를 들면, 유튜브(YouTube)는 현재 매일 4천만 비디오를 서비스하며, 이는 200TB 의 데이터에 해당한다. 또한 최근의 신문이나, 뉴스 사이트들은 뉴스를 비디오 형태로 공급하며, 새로운 비디오/오디오 콘텐츠들이 매일 VOD 서버로 갱신된다. 최근 구글이 웹 동영상 검색 서비스를 실시하고, IPTV가 활성화됨에 따라서 비디오 저장 서버에서 에너지 감소가 중요하다. Recently, with the development of multimedia applications such as digital libraries, video on demand (VOD), user created contents (UCC), education-on-demand (UDC), and DMB, the proportion of multimedia servers is increasing. For example, YouTube currently serves 40 million videos per day, equivalent to 200TB of data. In addition, recent newspapers and news sites provide news in the form of videos, and new video / audio content is updated on a daily VOD server. As Google recently launched a web video search service and IPTV has been activated, energy reduction in video storage servers is important.

전력 소비를 줄이기 위해, 기존의 디스크들은 디스크의 상태에 따라 여러 가지 전력 소비 모드를 포함하는 다중 전력 모드(multiple power modes)를 가진다. 활성 모드 (active mode) 에서는, 플래터들(platters)이 회전하고 있으며 헤드는 데이터를 읽거나 쓰고 있다. 검색 모드 (seek mode) 에서는, 헤드가 검색하고 있다. 아이들(idle) 모드에서는, 디스크가 전속력으로 회전하지만, 디스크 요구의 처리는 없다. 대기 모드에서는, 디스크가 회전을 완전히 정지하고 다른 어떤 모드들에서보다 훨씬 적은 에너지를 소비한다. 에너지 소비를 줄이기 위해 흔히 사용되는 방법은, 디스크를 잠시 동안의 아이들 상태를 거친 후 대기 모드로 전이시키는 것이다. 그러나 대기 모드로 전환시에 많은 에너지와 시간이 요구되고, 대기 모드에서는 사용자 요청을 처리할 수 없으므로, 비디오 데이터를 읽는 동안 대기 모드로 들어가는 것이 거의 들어갈 수 없으며, 비디오의 길이도 통상 1시간을 초과할 정도로 길기 때문에, 이와 같은 전력 절약 방법은 비디오 서버에 쉽게 적용할 수 없다는 문제점이 있다.To reduce power consumption, existing disks have multiple power modes that include several power consumption modes, depending on the state of the disk. In active mode, platters are spinning and the head is reading or writing data. In seek mode, the head is searching. In idle mode, the disc rotates at full speed, but there is no processing of the disc request. In the standby mode, the disc stops spinning completely and consumes much less energy than in any other mode. A commonly used method to reduce energy consumption is to put the disk in idle mode after a brief idle state. However, switching to the standby mode requires a lot of energy and time, and because the standby mode cannot process user requests, it is almost impossible to enter the standby mode while reading video data, and the length of the video usually exceeds one hour. Since it is long enough, such a power saving method cannot be easily applied to a video server.

디스크의 전력 소비를 줄일 수 있는 방법 중 하나는, 디스크가 회전하는 속도를 줄이는 것이다. Gurumurthi 등은 이와 같은 특성을 이용하여, 회전하는 동안 속도를 변화시킬 수 있는 동적 다중 속도 디스크 모델을 제안하였다. 이와 같은 디스크를 사용하면, 집중된 서버 작업 부하(intense server workloads) 하에서도 대폭 전력 소비를 줄일 수 있다. 그러나, 다중 속도를 활용하여 디스크 소모 전력을 줄이는 기존의 접근법들은, 대부분 디스크 요청 큐의 길이를 모니터링하고 요청들에 대한 응답 시간이 미리 지정된 범위 내에 유지되도록 디스크의 속도를 변화시키는 데 기초하고 있다. 또한, 이 방법은 연속적이고 실시간적인 특징을 갖는 비디오 서버에는 적용하기 어려운 문제점이 있다.One way to reduce the power consumption of the disk is to reduce the speed at which the disk spins. Gurumurthi et al. Proposed a dynamic multi-speed disk model that can vary the speed during rotation using these characteristics. Using such a disk can significantly reduce power consumption even under intense server workloads. However, existing approaches to reduce disk power consumption by utilizing multiple speeds are mostly based on monitoring the length of the disk request queue and varying the speed of the disk so that the response time for requests remains within a predetermined range. In addition, this method has a problem that is difficult to apply to a video server having a continuous and real-time characteristics.

따라서, 최근 활성화되고 있는 비디오 서버에서 다중 속도의 특징을 활용하여 효과적으로 디스크 소모 전력을 줄이는 기술이 강력히 요구되고 있다.Therefore, there is a strong demand for a technology that effectively reduces disk power consumption by utilizing a multi-speed feature in a recently activated video server.

본 발명의 일부 실시예는 다중 속도 디스크 소모 에너지를 최소화하기 위한 디스크 회전 속도 및 라운드 길이의 레벨을 효과적으로 선택할 수 있는, 디스크 배열 기반 비디오 서버에서의 에너지 소모 감소를 위한 디스크 관리 방법을 제공한다.Some embodiments of the present invention provide a disk management method for reducing energy consumption in a disk array based video server that can effectively select the level of disk rotation speed and round length to minimize multi-speed disk consumption energy.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면은, (a) 디스크 회전 속도의 레벨(m) 및 라운드 길이의 레벨(j)을 설정하는 단계, (b) 각 디스크(k) 별로 디스크 대역폭 이용도{

Figure 112009064995107-pat00014
} 및 버퍼 이용도{
Figure 112009064995107-pat00015
}를 산출하는 단계, (c) 복수의 전력 모드에 기초하여, 각 디스크(k)의 상기 설정된 레벨(j,m)에 따른 전체 소비 에너지{
Figure 112009064995107-pat00016
}를 산출하는 단계, (d) 상기 각 디스크(k) 별로, 상기 디스크 대역폭 이용도{
Figure 112009064995107-pat00017
}가 1 이하인, 상기 라운드 길이 레벨(j) 및 상기 디스크 스피드 레벨(m)의 쌍을 원소로 갖는 제 1 집합(
Figure 112009064995107-pat00018
)을 생성하는 단계, (e) 상기 제 1 집합의 상기 원소를, 상기 산출된 전체 소비 에너지{
Figure 112009064995107-pat00019
} 값에 기초하 여, 내림차순으로 정렬하는 단계, (f) 상기 제 1 집합의 정렬된 각 원소(l)에 대하여, 상기 정렬된 첫번째 원소에 대한 절감 전력{
Figure 112009064995107-pat00020
}을 산출하는 단계, (g) 제 1 집합의 정렬된 각 원소(l)에 대하여, 상기 버퍼 이용도 변화율에 대한 상기 절감 전력의 변화율 값{
Figure 112009064995107-pat00021
}을 산출하여 제 2 집합(SG)을 생성하는 단계, (h) 임시 변수 TE 값을 초기화하는 단계, (i) 상기 제 1 집합에서
Figure 112009064995107-pat00022
번째 원소를 선택하고, 상기 선택된 원소의 라운드 길이 레벨(j) 및 디스크 회전 속도 레벨(m)을 초기화하는 단계, (j) 상기 제 2 집합에서, 값이 가장 큰 원소{
Figure 112009064995107-pat00023
}를 상기 제 2 집합에서 제거하는 단계, (k) 상기 제 2 집합에서 값이 가장 큰 원소의 번호(h), 상기 임시 변수 TE, 상기 선택된
Figure 112009064995107-pat00024
번째 원소에서의 버퍼 이용도 및 상기 제 2 집합에서 값이 가장 큰 원소의 번호(h)에서의 버퍼 이용도에 기초하여, 상기 임시 변수 TE, 상기 선택된
Figure 112009064995107-pat00025
번째 원소의 라운드 길이 레벨 값 및 상기 선택된
Figure 112009064995107-pat00026
번째 원소의 디스크 회전 속도 레벨 값을 변경하는 단계 및, (l) 상기 제 2 집합의 원소 개수가 2 이상일 경우, 상기 (j) 단계 내지 (k) 단계를 반복하는 단계를 포함하는, 디스크 배열 기반 비디오 서버에서의 에너지 소모 감소를 위한 디스크 관리 방법을 제공할 수 있다.As a technical means for achieving the above-described technical problem, the first aspect of the present invention, (a) setting the level (m) of the disk rotation speed and the level (j) of the round length, (b) each disk ( k) disk bandwidth utilization by {
Figure 112009064995107-pat00014
} And buffer utilization {
Figure 112009064995107-pat00015
}, (C) based on the plurality of power modes, the total energy consumed according to the set level (j, m) of each disk (k) {
Figure 112009064995107-pat00016
} (D) for each disk (k), the disk bandwidth utilization {
Figure 112009064995107-pat00017
The first set having as its elements a pair of the round length level (j) and the disk speed level (m), wherein
Figure 112009064995107-pat00018
), (E) replacing the element of the first set with the calculated total energy consumption {
Figure 112009064995107-pat00019
} Sorting in descending order based on the value, (f) for each ordered element (l) of the first set, the power savings for the first ordered element {
Figure 112009064995107-pat00020
} Calculating (g) for each element l sorted in the first set, the rate of change of the power savings relative to the rate of change of buffer utilization {
Figure 112009064995107-pat00021
} To generate a second set SG, (h) initializing a temporary variable TE value, and (i) in the first set.
Figure 112009064995107-pat00022
Selecting the second element and initializing the round length level (j) and the disk rotational speed level (m) of the selected element, (j) in the second set, the element having the largest value {
Figure 112009064995107-pat00023
} Is removed from the second set, (k) the number (h) of the element with the largest value in the second set, the temporary variable TE, the selected
Figure 112009064995107-pat00024
Based on the buffer utilization at the first element and the buffer utilization at the number h of the element with the largest value in the second set, the temporary variable TE, the selected
Figure 112009064995107-pat00025
The round length level value of the first element and the selected
Figure 112009064995107-pat00026
Changing the disk rotation speed level value of the first element; and (l) repeating steps (j) to (k) when the number of elements in the second set is two or more. A disk management method for reducing energy consumption in a video server can be provided.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 비디오 서버의 디스크 회전 속도 및 라운드 길이를 동적으로 할당하여, 디스크 소모 에너지를 효과적으로 절감한다.According to the above-described problem solving means of the present invention, the disk rotation speed and the round length of the video server is dynamically allocated, thereby effectively reducing the disk consumption energy.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. . In addition, when a part is said to "include" a certain component, which means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 다수의 고객들을 지원하기 위해, 데이터 검색에 대하여 ‘라운드’에 기초한 스케줄링을 이용한다. 즉, 시간이 ‘라운드’라고 지칭되는 동일한 크기의 기간으로 나누어진 후, 각각의 인가된 고객이 각각의 라운드에서 한 번씩 서비스를 받게 된다. 일반적으로, 비디오 데이터는 실시간 요구 조건(real-time requirements)을 가지며, 비디오 프레임이 재생 시간 전에 검색 되는 경우에만 그 비디오 프레임이 사용될 수 있다. 연속적인 재생을 보장하기 위해, 현재의 재생을 위해 요구되는 데이터는 이전 라운드에 디스크로부터 읽혀져야 하며, 다음 라운드에서 재생될 데이터는 현재의 라운드동안 읽혀진다. 이것은 연속적인 재생을 보장하기 위해서는, 서비스 타임(즉, 한 라운드 동안의 모든 스트림들을 검색하는데 소비되는 전체 시간)이 한 라운드의 지속 시간을 초과해서는 안 된다는 것을 의미한다. 또한, 디스크 대역폭 이용도는 서비스 타임을 라운드 지속 시간으로 나누어서 구해진다.In addition, one embodiment of the present invention uses 'round' based scheduling for data retrieval to support multiple customers. That is, after time is divided into equally sized periods called 'rounds', each authorized customer is served once in each round. In general, video data has real-time requirements and can only be used if the video frame is retrieved before play time. To ensure continuous playback, the data required for the current playback must be read from the disc in the previous round, and the data to be played in the next round is read during the current round. This means that in order to ensure continuous playback, the service time (ie the total time spent searching for all streams during a round) must not exceed the duration of one round. In addition, disk bandwidth utilization is obtained by dividing the service time by the round duration.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는, 하나의 비디오 파일을 구성하는 블록들이 연속적으로 저장될 수 있다. 대부분의 운영 체제에서 이와 같은 방식을 사용하고 있으며, 특히 비디오 서버의 경우에는 읽기 워크로드이기 때문에 연속 블록 저장 방법이 사용될 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, blocks constituting one video file may be continuously stored. Most operating systems use this approach, and especially for video servers, because of the read workload, a contiguous block storage method can be used.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 디스크 배열 기반 비디오 서버에서의 에너지 소모 감소를 위한 디스크 관리 방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a disk management method for reducing energy consumption in a disk array based video server according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

먼저, 시스템에서 지원하는 라운드 길이의 집합과 디스크 스피드의 집합이 오름차순으로 정렬되었다고 가정할 때, 각 집합에서 j 번째 레벨의 라운드 길이와 m 번째 레벨의 스피드(디스크 회전 속도)가 선택되었을 때, 디스크 대역폭 이용도, 버퍼 이용도 및 각 디스크에서 소모되는 에너지에 대해서 살펴본다.First, assuming that the set of round lengths and the set of disk speeds supported by the system are sorted in ascending order, the disk bandwidth when the j th level round length and the m th level speed (disk rotation speed) are selected in each set We look at utilization, buffer utilization, and energy consumed by each disk.

예를 들어, 라운드 길이의 집합이 {BR, BR + u, BR + 2 * u, BR + 3 * u, BR + 4 * u}이고 2번째 라운드 길이 레벨이 선택되면, BR + u가 라운드 길이로서 선택될 수 있다. 또한, 예를 들어, 디스크 스피드의 집합이 {7200 rpm, 28800 rpm, 39600 rpm, 72000 rpm}이고 3번째 스피드 레벨이 선택이 되면, 39600 rpm 이 디스크 스피드로 선택될 수 있다.For example, if the set of round lengths is {BR, BR + u, BR + 2 * u, BR + 3 * u, BR + 4 * u} and the second round length level is selected, BR + u is the round length Can be selected as. Further, for example, if the set of disk speeds is {7200 rpm, 28800 rpm, 39600 rpm, 72000 rpm} and the third speed level is selected, 39600 rpm can be selected as the disk speed.

버퍼 크기는 B이고, 디스크의 라운드 길이 레벨 j에서의 라운드 길이가 Rj이며, 디스크 회전 속도 레벨은 m일 때, 한 번의 읽기를 수행하는데 요구되는 전력, 데이터를 기록하는 전력, 아이들 모드에서 소비되는 전력, 저전력 모드에서 소비되는 전력이 각각 Ps(m), Pa(m), Pi(m), Pl(m)이며, 전송 속도(transfer rate)와 디스크 회전 지연 시간(disk rotation delay time)이 tr(m) 과 Td(m) 이고, 디스크 검색 시간(disk seek time)은 상수인 Ts 이고, 비디오 스트림 Vi의 데이터의 비트율은 dri로서 그 단위는 bits/sec이며, 디스크의 블록 크기는 bs이며, 하나의 디스크는 NS개의 속도 레벨을 가지며, 디스크 배열은 NC개의 디스크로 구성되고 고객들을 NC개의 고객 그룹(

Figure 112009064995107-pat00027
)으로 분할한 후, 그룹
Figure 112009064995107-pat00028
내의 고객들이 대응하는 디스크 k로부터 스트림을 수신 받도록 구성되며, 고객
Figure 112009064995107-pat00029
이 상기 비디오 스트림 Vi를 요청하고 있는 비디오 서버에서, 라운드 길이 레벨 j이고, 디스크 회전 속도 레벨이 m 인 경우의 k 번째 디스크에 대한 디스크 대역폭 이용도
Figure 112009064995107-pat00030
와 버퍼 이용도
Figure 112009064995107-pat00031
가 각각 수학식 1 및 2와 같이 계산될 수 있다.When the buffer size is B, the round length at disk's round length level j is Rj, and the disk rotation speed level is m, the power required to perform one read, the power to write data, and the power consumed in idle mode Power consumed in power and low power modes are Ps (m), Pa (m), Pi (m), and Pl (m), respectively, and the transfer rate and disk rotation delay time are tr (m) and Td (m), the disk seek time is a constant Ts, the bit rate of the data of the video stream Vi is dri, the unit is bits / sec, the block size of the disk is bs, One disk has NS speed levels, the disk array consists of NC disks, and the customers have NC customer groups (
Figure 112009064995107-pat00027
After dividing by),
Figure 112009064995107-pat00028
Are configured to receive streams from the corresponding disk k in the
Figure 112009064995107-pat00029
In the video server requesting the video stream Vi, the disk bandwidth utilization for the kth disk when the round length level j and the disk rotation speed level m is also used.
Figure 112009064995107-pat00030
And buffer utilization
Figure 112009064995107-pat00031
May be calculated as Equations 1 and 2, respectively.

<수학식 1>&Quot; (1) &quot;

Figure 112009064995107-pat00032
Figure 112009064995107-pat00032

<수학식 2><Equation 2>

Figure 112009064995107-pat00033
Figure 112009064995107-pat00033

이후, 에너지 소비가 라운드 길이 레벨 j 와 스피드 레벨 m 따라 어떻게 달라지는지를 계산한다. Ps는 탐색 모드(seek mode)로 한 번의 검색을 수행하는데 요구되는 전력이고, Pa는 엑티브 모드(active mode)로 데이터를 읽거나 쓸 때 필요한 전력이며, Pi는 아이들 모드(idle mode)에서 소비되는 전력이고, Pl은 저전력 모드(standby mode)에서 소비되는 전력이라고 하자. 이 경우, 디스크 k에 대해 다음과 같은 에너지 특성을 공식화할 수 있다.Then calculate how the energy consumption depends on the round length level j and the speed level m. Ps is the power required to perform one search in seek mode, Pa is the power required to read or write data in active mode, and Pi is consumed in idle mode. It is power, and Pl is power consumed in a low power mode (standby mode). In this case, the following energy characteristics can be formulated for the disk k.

1. Rj 동안 전체 탐색 시간은

Figure 112009064995107-pat00034
이며, 따라서 Rj 동안 탐색을 수행하기 위해 요구되는 에너지(
Figure 112009064995107-pat00035
)는
Figure 112009064995107-pat00036
이다.1. The total seek time during Rj is
Figure 112009064995107-pat00034
Therefore, the energy required to perform the search during Rj (
Figure 112009064995107-pat00035
)
Figure 112009064995107-pat00036
to be.

2. Rj 동안 읽기를 위해 요구되는 에너지(

Figure 112009064995107-pat00037
)는
Figure 112009064995107-pat00038
이다.2. The energy required for reading during Rj (
Figure 112009064995107-pat00037
)
Figure 112009064995107-pat00038
to be.

3. 어떤 디스크 활동도 일어나지 않거나, 디스크가 어떤 섹터가 헤드 아래에 도달하기를 대기하고 있는 경우에 소비되는 에너지(

Figure 112009064995107-pat00039
)는 다음의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.3. The energy consumed when no disk activity occurs or when the disk is waiting for some sector to reach under the head.
Figure 112009064995107-pat00039
) May be expressed as Equation 3 below.

<수학식 3>&Quot; (3) &quot;

Figure 112009064995107-pat00040
Figure 112009064995107-pat00040

상기 표현식에 기초하여, 기본 라운드인 BR 동안 전체 에너지 소비(

Figure 112009064995107-pat00041
)가 라운드 길이 Rj에 따라 다음 수학식 4와 같이 달라질 수 있다.Based on the above expression, the total energy consumption during
Figure 112009064995107-pat00041
) May vary according to Equation 4 according to the round length Rj.

<수학식 4><Equation 4>

Figure 112009064995107-pat00042
Figure 112009064995107-pat00042

본 발명의 일 실시예에서는 비디오 서버의 디스크 회전 속도와 라운드 길이를 동적으로 할당하며, 위의 모델에서, 다음과 같이, 디스크에서 소모되는 에너지를 최소화킬 수 있다.In an embodiment of the present invention, the disk rotation speed and the round length of the video server are dynamically allocated, and in the above model, the energy consumed by the disk can be minimized as follows.

정의. 라운드 길이와 속도 선택 문제(Justice. Round length and speed selection issues ( TheThe RoundRound LengthLength andand SpeedSpeed SelectionSelection Problem;  Problem; RLSSRLSS ))

RLSS는 모든 디스크 k(k = 1, …, NC)에 대해, 버퍼 제한

Figure 112009064995107-pat00043
을 만족시키면서
Figure 112009064995107-pat00044
를 최소화하는
Figure 112009064995107-pat00045
에 속한 원소 쌍 (
Figure 112009064995107-pat00046
,)를 찾는 것이다.RLSS limits buffers for all disks k (k = 1,…, NC)
Figure 112009064995107-pat00043
While satisfying
Figure 112009064995107-pat00044
To minimize
Figure 112009064995107-pat00045
Element pairs belonging to (
Figure 112009064995107-pat00046
,).

여기서,

Figure 112009064995107-pat00047
는 k 번째 디스크에 해당하는 집합으로,
Figure 112009064995107-pat00048
≤ 1을 만족하는 (라운드 길이 레벨, 디스크 스피드 레벨)의 쌍을 원소로 갖는 집합이며,
Figure 112009064995107-pat00049
의 원소의 개수이고, 각각의 원소는
Figure 112009064995107-pat00051
값에 따라 내림차순으로 정렬될 수 있으며, (
Figure 112009064995107-pat00052
,
Figure 112009064995107-pat00053
)를
Figure 112009064995107-pat00054
의 n 번째 원소라고 한다. 여기서,
Figure 112009064995107-pat00055
은 절감되는 전력을 나타내며, 다음 수학식 5로 정의될 수 있다.here,
Figure 112009064995107-pat00047
Is the set that corresponds to the kth disk,
Figure 112009064995107-pat00048
Is a set having as its elements a pair of (round length level, disc speed level) satisfying ≤ 1,
Figure 112009064995107-pat00049
Is Is the number of elements in each element
Figure 112009064995107-pat00051
Can be sorted in descending order by value, (
Figure 112009064995107-pat00052
,
Figure 112009064995107-pat00053
)
Figure 112009064995107-pat00054
This is called the nth element of. here,
Figure 112009064995107-pat00055
Represents power savings and may be defined by Equation 5 below.

<수학식 5><Equation 5>

Figure 112009064995107-pat00056
Figure 112009064995107-pat00056

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 동적 라운드 길이, 디스크 회전 속도 선택 알고리즘을 나타내는 도면이며, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 디스크 소모 전력의 총합을 다음과 같은 순서로 최소화함으로써, 위의 라운드 길이와 속도 선택 문제(RLSS)를 해결할 수 있다.FIG. 1 is a diagram illustrating an algorithm for selecting a dynamic round length and a disk rotation speed according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the embodiment of the present invention, the sum of disk power consumption is as follows. By minimizing in order, the above round length and speed selection problem (RLSS) can be solved.

(1) 모든 디스크들에 대하여 해당 디스크에서 사용되는 버퍼와 소비되는 전체 에너지에 관한 파라미터인

Figure 112009064995107-pat00057
Figure 112009064995107-pat00058
을 계산하여, 수학식 6과 같이 정의되는
Figure 112009064995107-pat00059
를 구하고 이들의 집합 SG를 구하는 단계;(1) For all disks, it is a parameter about the total energy consumed and the buffer used on the disk.
Figure 112009064995107-pat00057
Wow
Figure 112009064995107-pat00058
Is calculated as
Figure 112009064995107-pat00059
Obtaining a set SG thereof;

<수학식 6><Equation 6>

Figure 112009064995107-pat00060
Figure 112009064995107-pat00061
Figure 112009064995107-pat00060
Figure 112009064995107-pat00061

(2) 임시 변수(temporary variable) TE를

Figure 112009064995107-pat00062
로 초기화하는 단계; (2) Temporary variable TE
Figure 112009064995107-pat00062
Initializing with;

(3) 집합

Figure 112009064995107-pat00063
에서
Figure 112009064995107-pat00064
번째 원소에 해당하는 (
Figure 112009064995107-pat00065
Figure 112009064995107-pat00066
,) 가 라운드 길이 레벨, 디스크 스피드 레벨로 선택된다고 가정하고, 모든
Figure 112009064995107-pat00067
를 1로 초기화하여, 선택된 라운드 길이 레벨
Figure 112009064995107-pat00068
Figure 112009064995107-pat00069
로, 선택된 스피드 레벨
Figure 112009064995107-pat00070
Figure 112009064995107-pat00071
로 초기화하는 단계;(3) assembly
Figure 112009064995107-pat00063
in
Figure 112009064995107-pat00064
Corresponding to the first element (
Figure 112009064995107-pat00065
Figure 112009064995107-pat00066
Suppose that,) is selected as the round length level, the disk speed level, and all
Figure 112009064995107-pat00067
To 1, the selected round length level
Figure 112009064995107-pat00068
of
Figure 112009064995107-pat00069
, Selected speed level
Figure 112009064995107-pat00070
of
Figure 112009064995107-pat00071
Initializing with;

(4) SG에서 값이 가장 큰 원소

Figure 112009064995107-pat00072
를 선택하여 SG로부터 제거하는 단계;(4) the element with the largest value in SG
Figure 112009064995107-pat00072
Selecting to remove from SG;

(5)

Figure 112009064995107-pat00073
와 총 버퍼 크기 B를 비교하고 h와
Figure 112009064995107-pat00074
를 비교하여, h가
Figure 112009064995107-pat00075
보다 크고
Figure 112009064995107-pat00076
가 B 이하이면, TE는
Figure 112009064995107-pat00077
로,
Figure 112009064995107-pat00078
Figure 112009064995107-pat00079
로,
Figure 112009064995107-pat00080
Figure 112009064995107-pat00081
로,
Figure 112009064995107-pat00082
는 h로 각각 변환하는 단계;(5)
Figure 112009064995107-pat00073
Compare the total buffer size B with h
Figure 112009064995107-pat00074
By comparing h
Figure 112009064995107-pat00075
Greater than
Figure 112009064995107-pat00076
If is less than or equal to B, TE
Figure 112009064995107-pat00077
in,
Figure 112009064995107-pat00078
Is
Figure 112009064995107-pat00079
in,
Figure 112009064995107-pat00080
Is
Figure 112009064995107-pat00081
in,
Figure 112009064995107-pat00082
Respectively converting to h;

(6) SG ≠ 0 동안 단계 (4) 내지 단계 (5)를 반복하는 단계 (6) repeating steps (4) to (5) for SG ≠ 0

를 포함할 수 있다.It may include.

또한, 위의 알고리즘을 수행한 후에 획득하게 되는 최종 (

Figure 112009064995107-pat00083
,
Figure 112009064995107-pat00084
)를, 최종 라운드 길이 레벨 및 디스크 회전 속도 레벨로 결정할 수 있다. 예를 들어,
Figure 112009064995107-pat00085
= 2 ,
Figure 112009064995107-pat00086
= 3 으로 결정될 경우, 라운드 레벨의 집합이 {BR, BR + u, BR + 2 * u, BR + 3 * u, BR + 4 * u}이고, 디스크 스피드의 집합이 {7200 rpm, 28800 rpm, 39600 rpm, 72000 rpm}으로 가정할 경우, k 번째 디스크는 39600 rpm 으로 돌리고, k 번째 디스크에서 읽는 비디오 데이터의 라운드 길이는 BR + u 로 적용함으로써, 에너지의 소모를 최소화할 수 있게 된다.Also, the final value obtained after performing the above algorithm (
Figure 112009064995107-pat00083
,
Figure 112009064995107-pat00084
) Can be determined as the final round length level and the disc rotation speed level. E.g,
Figure 112009064995107-pat00085
= 2,
Figure 112009064995107-pat00086
= 3, the set of round levels is {BR, BR + u, BR + 2 * u, BR + 3 * u, BR + 4 * u}, and the set of disk speeds is {7200 rpm, 28800 rpm, Assuming that the k th disk is rotated at 39600 rpm and the round length of the video data read from the k th disk is BR + u, the energy consumption can be minimized.

실험 결과Experiment result

제안된 발명의 효과를 설명하기 위해, 시뮬레이션 실험을 수행하였다. 사용된 서버는 20개의 디스크로 구성되며, 최대 61.4 MB/s을 지원하며, 디스크 검색 시간이 8.5 ms인 상용 Hitachi 7K400 디스크를 고려하였으며, 보다 다양한 스피드 레벨의 효과를 보기 위해서, 5개의 스피드 레벨을 지원한다고 가정하였다. 디스크에서 소모되는 전력의 모델링을 위해 선형 모델(linear model)을 사용하였으며, 디스크에 대한 파라미터들은 다음 표 1과 같다.In order to explain the effects of the proposed invention, simulation experiments were performed. The server used consists of 20 disks, supports up to 61.4 MB / s, and considers commercial Hitachi 7K400 disks with 8.5 ms disk seek time. Assumed support. A linear model was used to model the power dissipated in the disk, and the parameters for the disk are shown in Table 1 below.

<표 1>TABLE 1

Figure 112009064995107-pat00087
Figure 112009064995107-pat00087

고객 요청의 도착은 포아송 분포(Poisson distribution)를 따르는 것으로 가정한다. 또한, 1000개의 비디오가 모두 90분 길이이며, MPEG 1 의 비트율인 1.5 Mb/s의 동일한 비트율을 가지며, 라운드 로빈 방식으로 디스크에 저장되며, 액세스 확률은 α = 0.271을 갖는 Zipf 분포를 따른다. 라운드 길이 집합은 {1s, 1.3s, 1.6s, 1.9s, 2.2s, 2.5s, 2.8s, 3.1s, 3.4s, 3.7s, 4.0s, 4.3s}이다. 본 발명의 에너지 절감 효과를 비교하기 위해서, 본 발명과, 균형된 디스크 이용률과 버퍼 이용률을 갖는 라운드 길이와 단일 디스크 회전 스피드를 지원하는 기존의 방법을 비교하였다. 공평한 비교를 위해서 동일 수의 고객을 지원할 때의 에너지의 소모를 예측하였다. 편의상 본 발명에서 제안된 방식을 GSA 라 하고 기존의 방식을 COV 라고 표현한다.The arrival of the customer request is assumed to follow the Poisson distribution. Further, all 1000 videos are 90 minutes long, have the same bit rate of 1.5 Mb / s, which is the bit rate of MPEG 1, are stored on the disc in a round robin manner, and the access probability follows a Zipf distribution with α = 0.271. The round length set is {1s, 1.3s, 1.6s, 1.9s, 2.2s, 2.5s, 2.8s, 3.1s, 3.4s, 3.7s, 4.0s, 4.3s}. In order to compare the energy savings of the present invention, the present invention is compared with the conventional methods that support a single disk rotational speed and round length with balanced disk utilization and buffer utilization. For fair comparisons, we estimate energy consumption when supporting the same number of customers. For convenience, the method proposed in the present invention is referred to as GSA and the conventional method is referred to as COV.

도 2 내지 도 4는 내부 도착 시간(inter-arrival time)에 따라, 기존의 COV 방식에 대한, 본 발명의 일 실시예에 따른 GSA 방식의 상대적인 에너지 소모 비율을 도시한 도면이다.2 to 4 illustrate relative energy consumption ratios of the GSA scheme according to an embodiment of the present invention with respect to the existing COV scheme according to an inter-arrival time.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명을 통해서 기존 방식에 비해서 최대 52 % 의 에너지 절감을 확인할 수 있다. 내부 도착 시간이 길수록 에너지 차이는 커지고, COV 방식이 빠른 디스크 회전 속도를 지원할 경우 에너지 차이가 크다. COV 방식에서 지원하는 디스크 회전 속도를 줄이면 에너지가 줄어드나, 이는 디스크 성능을 떨어뜨리게 된다. As shown in Figures 2 to 4, it can be seen up to 52% energy savings compared to the existing method through the present invention. The longer the internal arrival time, the greater the energy difference, and the greater the energy difference if the COV method supports fast disk rotation speeds. Reducing the disk rotation speed supported by the COV method reduces the energy, but this reduces the disk performance.

본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다. One embodiment of the present invention can also be implemented in the form of a recording medium containing instructions executable by a computer, such as a program module executed by the computer. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, computer readable media may include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Communication media typically includes computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transmission mechanism, and includes any information delivery media.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분 산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 동적 라운드 길이, 디스크 회전 속도 선택 알고리즘을 나타내는 도면.1 illustrates a dynamic round length, disk rotational speed selection algorithm, in accordance with an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 4는 내부 도착 시간(inter-arrival time)에 따라, 단일 디스크 회전 속도를 지원하는 COV 방식에 대한 GSA 방식에서의 에너지 소비 비율을 도시한 도면.2 to 4 show the energy consumption ratio in the GSA scheme for the COV scheme that supports a single disk rotation speed, according to the inter-arrival time.

Claims (5)

디스크 배열 기반 비디오 서버에서의 디스크 소모 전력 감소를 위한 디스크 관리 방법에 있어서,A disk management method for reducing disk power consumption in a disk array based video server, (a) 디스크 회전 속도의 레벨(m) 및 라운드 길이의 레벨(j)을 설정하는 단계,(a) setting the level (m) of the disk rotation speed and the level (j) of the round length, (b) 각 디스크(k) 별로 디스크 대역폭 이용도{
Figure 112009064995107-pat00088
} 및 버퍼 이용도{
Figure 112009064995107-pat00089
}를 산출하는 단계,
(b) disk bandwidth utilization for each disk (k) {
Figure 112009064995107-pat00088
} And buffer utilization {
Figure 112009064995107-pat00089
} Calculating,
(c) 복수의 전력 모드에 기초하여, 각 디스크(k)의 상기 설정된 레벨(j,m)에 따른 전체 소비 에너지{
Figure 112009064995107-pat00090
}를 산출하는 단계,
(c) total energy consumption according to the set level (j, m) of each disk k based on the plurality of power modes {
Figure 112009064995107-pat00090
} Calculating,
(d) 상기 각 디스크(k) 별로, 상기 디스크 대역폭 이용도{
Figure 112009064995107-pat00091
}가 1 이하인, 상기 라운드 길이 레벨(j) 및 상기 디스크 스피드 레벨(m)의 쌍을 원소로 갖는 제 1 집합(
Figure 112009064995107-pat00092
)을 생성하는 단계,
(d) for each disk k, the disk bandwidth utilization {
Figure 112009064995107-pat00091
The first set having as its elements a pair of the round length level (j) and the disk speed level (m), wherein
Figure 112009064995107-pat00092
),
(e) 상기 제 1 집합의 상기 원소를, 상기 산출된 전체 소비 에너지{
Figure 112009064995107-pat00093
} 값에 기초하여, 내림차순으로 정렬하는 단계,
(e) The element of the first set includes the calculated total energy consumption {
Figure 112009064995107-pat00093
} Sorting in descending order based on the values,
(f) 상기 제 1 집합의 정렬된 각 원소(l)에 대하여, 상기 정렬된 첫번째 원 소에 대한 절감 전력{
Figure 112009064995107-pat00094
}을 산출하는 단계,
(f) for each aligned element of the first set l, the power savings for the first aligned element {
Figure 112009064995107-pat00094
} Calculating,
(g) 제 1 집합의 정렬된 각 원소(l)에 대하여, 상기 버퍼 이용도 변화율에 대한 상기 절감 전력의 변화율 값{
Figure 112009064995107-pat00095
}을 산출하여 제 2 집합(SG)을 생성하는 단계,
(g) a value of the rate of change of the power savings relative to the rate of change of buffer utilization for each ordered element of the first set {
Figure 112009064995107-pat00095
} To generate a second set (SG),
(h) 임시 변수 TE 값을 초기화하는 단계,(h) initializing the temporary variable TE value, (i) 상기 제 1 집합에서
Figure 112009064995107-pat00096
번째 원소를 선택하고, 상기 선택된 원소의 라운드 길이 레벨(j) 및 디스크 회전 속도 레벨(m)을 초기화하는 단계,
(i) in the first set
Figure 112009064995107-pat00096
Selecting an ith element and initializing a round length level (j) and a disk rotational speed level (m) of the selected element,
(j) 상기 제 2 집합에서, 값이 가장 큰 원소{
Figure 112009064995107-pat00097
}를 상기 제 2 집합에서 제거하는 단계,
(j) In the second set, the element having the largest value {
Figure 112009064995107-pat00097
} From the second set,
(k) 상기 제 2 집합에서 값이 가장 큰 원소의 번호(h), 상기 임시 변수 TE, 상기 선택된
Figure 112009064995107-pat00098
번째 원소에서의 버퍼 이용도 및 상기 제 2 집합에서 값이 가장 큰 원소의 번호(h)에서의 버퍼 이용도에 기초하여, 상기 임시 변수 TE, 상기 선택된
Figure 112009064995107-pat00099
번째 원소의 라운드 길이 레벨 값 및 상기 선택된
Figure 112009064995107-pat00100
번째 원소의 디스크 회전 속도 레벨 값을 변경하는 단계 및,
(k) the number h of the element with the largest value in the second set, the temporary variable TE, the selected
Figure 112009064995107-pat00098
Based on the buffer utilization at the first element and the buffer utilization at the number h of the element with the largest value in the second set, the temporary variable TE, the selected
Figure 112009064995107-pat00099
The round length level value of the first element and the selected
Figure 112009064995107-pat00100
Changing the disk rotation speed level value of the first element,
(l) 상기 제 2 집합의 원소 개수가 2 이상일 경우, 상기 (j) 단계 내지 (k) 단계를 반복하는 단계(l) repeating steps (j) to (k) when the number of elements in the second set is two or more; 를 포함하는 디스크 소모 전력 감소를 위한 디스크 관리 방법.Disk management method for reducing the disk power consumption comprising a.
제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (b) 단계에서는,In the step (b), 버퍼 크기가 B이고, 디스크 회전 속도 레벨이 m일 때, 전송 속도(transfer rate)와 디스크 회전 지연 시간(disk rotation delay time)이 tr(m) 과 Td(m)이고, 디스크 검색 시간(disk seek time)이 상수인 Ts이고, 라운드 길이 레벨 j에서의 라운드 길이가 Rj이며,When the buffer size is B, the disk rotation speed level is m, the transfer rate and disk rotation delay time are tr (m) and Td (m), and the disk seek time is disk seek. time) is a constant Ts, the round length at round length level j is Rj, 비디오 스트림 Vi의 데이터의 비트율은 dri로서 그 단위는 bits/sec이고, 디스크의 블록 크기가 bs이며, 하나의 디스크는 NS개의 디스크 회전 속도 레벨을 가지고, NC개의 디스크가 배열되어 있으며,The bit rate of the data of the video stream Vi is dri, the unit is bits / sec, the block size of the disk is bs, one disk has NS disk rotation speed levels, NC disks are arranged, 고객들을 NC개의 고객 그룹(
Figure 112009064995107-pat00101
, …,
Figure 112009064995107-pat00102
)으로 분할한 후, 그룹
Figure 112009064995107-pat00103
내의 고객들이 대응하는 디스크 k로부터 스트림을 수신받도록 설정하며, 고객
Figure 112009064995107-pat00104
이 상기 비디오 스트림 Vi를 요청하고 있는 비디오 서버에서,
Customers to NC customer groups (
Figure 112009064995107-pat00101
,… ,
Figure 112009064995107-pat00102
After dividing by),
Figure 112009064995107-pat00103
To allow customers within the server to receive streams from the corresponding disk k,
Figure 112009064995107-pat00104
In the video server requesting this video stream Vi,
상기 디스크 대역폭 이용도
Figure 112009064995107-pat00105
및 상기 버퍼 이용도
Figure 112009064995107-pat00106
를,
The disk bandwidth utilization
Figure 112009064995107-pat00105
And the buffer utilization
Figure 112009064995107-pat00106
To,
Figure 112009064995107-pat00107
Figure 112009064995107-pat00107
And
Figure 112009064995107-pat00108
로 산출하는 것인
Figure 112009064995107-pat00108
To calculate
디스크 소모 전력 감소를 위한 디스크 관리 방법.How to manage disks to reduce disk power consumption.
삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (f) 단계에서는, 상기 절감 전력{
Figure 112009064995107-pat00117
}을
Figure 112009064995107-pat00118
로 산출하며, (
Figure 112009064995107-pat00119
,
Figure 112009064995107-pat00120
)는 상기 제 1 집합(
Figure 112009064995107-pat00121
) 의 n 번째 원소인 것인, 디스크 소모 전력 감소를 위한 디스크 관리 방법.
In the step (f), the saving power {
Figure 112009064995107-pat00117
}of
Figure 112009064995107-pat00118
, And (
Figure 112009064995107-pat00119
,
Figure 112009064995107-pat00120
) Is the first set (
Figure 112009064995107-pat00121
Disk management method for reducing disk power consumption.
제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 (g) 단계에서는,In the step (g), 상기 버퍼 이용도의 변화율에 대한 상기 절감 전력의 변화율 값{
Figure 112009064995107-pat00122
}을
Figure 112009064995107-pat00123
,
Figure 112009064995107-pat00124
로 산출하고{
Figure 112009064995107-pat00125
는 상기 제 1 집합(
Figure 112009064995107-pat00126
)의 원소의 개수임},
A change rate value of the saving power with respect to a change rate of the buffer utilization {
Figure 112009064995107-pat00122
}of
Figure 112009064995107-pat00123
,
Figure 112009064995107-pat00124
With {
Figure 112009064995107-pat00125
Is the first set (
Figure 112009064995107-pat00126
) Is the number of elements},
상기 (h) 단계에서는, 상기 임시 변수 TE를
Figure 112009064995107-pat00127
로 초기화하며,
In the step (h), the temporary variable TE
Figure 112009064995107-pat00127
Initialize to,
상기 (k) 단계에서는, 상기 제 2 집합에서 값이 가장 큰 원소의 번호(h)가, 상기 선택된 원소의 번호(
Figure 112009064995107-pat00128
)보다 크고,
Figure 112009064995107-pat00129
가 B 이하인 경우에,
In the step (k), the number h of the element having the largest value in the second set is the number of the selected element (
Figure 112009064995107-pat00128
Greater than)
Figure 112009064995107-pat00129
Is less than or equal to B,
상기 임시 변수 TE를
Figure 112009064995107-pat00130
로, 상기 선택된 원소의 라운드 길이 레벨을
Figure 112009064995107-pat00131
로, 상기 선택된 원소의 디스크 회전 속도 레벨을
Figure 112009064995107-pat00132
로 변경하는 것인 디스크 소모 전력 감소를 위한 디스크 관리 방법.
The temporary variable TE
Figure 112009064995107-pat00130
, The round length level of the selected element
Figure 112009064995107-pat00131
The disk rotational speed level of the selected element
Figure 112009064995107-pat00132
The disk management method for reducing the disk power consumption.
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