KR101353406B1 - 지연된 다운-로딩 서비스들에 관한 임계값 기반의 정규화된 속도의 가장 이른 전달 우선 방식 - Google Patents

지연된 다운-로딩 서비스들에 관한 임계값 기반의 정규화된 속도의 가장 이른 전달 우선 방식 Download PDF

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Abstract

콘텐츠 전달 시스템은 다수의 클라이언트 요청을 공급하는 적어도 하나의 콘텐츠 서버를 포함한다. 이 콘텐츠 서버는 임계값 기반의 정규화된 속도의 가장 이른 전달 우선 방식(TB-NREDF) 스케줄러를 사용한다. TB-NREDF 스케줄러는 리스케줄링 요청 개수에 대해 임계값, 즉 한계를 강요한다.

Description

지연된 다운-로딩 서비스들에 관한 임계값 기반의 정규화된 속도의 가장 이른 전달 우선 방식{THRESHOLD-BASED NORMALIZED RATE EARLIEST DELIVERY FIRST(NREDF) FOR DELAYED DOWN-LOADING SERVICES}
본 발명은 일반적으로 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 콘텐츠 전달과 분산망, 및 콘텐츠 서버와 같은 이 시스템의 성분들에 관한 것이다.
콘텐츠 전달 시스템에서는, 콘텐츠 서버가 인터넷과 같은 분산된 통신망을 경유하여 상이한 클라이언트로 파일, 스트리밍 비디오 등과 같은 상이한 타입의 콘텐츠를 배포할 수 있다. 통상, 이러한 프로세스는 특정 콘텐츠에 관한 요청을 콘텐츠 서버에 보내는 각 클라이언트에 의해 시작된다. 각 요청이 수신될 때, 콘텐츠 서버는 분산된 통신망을 경유하여, 요청하는 클라이언트에 요청된 콘텐츠를 전달하는 것을 스케줄링한다.
분산된 통신망을 경유하여, 클라이언트(또는 사용자)에게 콘텐츠를 전달하는 것의 스케줄링을 위한 한 가지 접근법은, 정규화된 속도의 가장 이른 전달 우선 방식(NREDF: Normalized Rate Earliest Delivery First) 접근법(때때로 짧게 "NRED"라고도 함)이다. 이 접근법에서는, 콘텐츠 서버가 콘텐츠 서버와 각각의 요청하는 클라이언트 사이에 추정된 "가장 짧은 경로(shortest path)"를 사용하여 특정 콘텐 츠를 전달하기 위한 정규화된 속도를 계산한다. "가장 짧은 경로"는 분산된 통신망을 통해 요청된 콘텐츠의 가장 이른 전달 시간을 요청하는 클라이언트에게 제공하는 경로이다. 이러한 프로세스의 부분으로서, 콘텐츠 서버는 전달을 위해 요청된 콘텐츠를 소스(source)할 수 있는 망에서의 다른 서버들을 식별할 수 있다. 이후 이 콘텐츠 서버는 그것들의 연관된 계산된 정규화된 속도의 내림차순으로 수신된 클라이언트 요청 전부를 전달하는 것을 스케줄링한다. 이와 같이, 더 높은 계산된 정규화된 속도를 지닌 요청하는 클라이언트는 더 낮은 계산된 정규화된 속도를 지닌 요청하는 클라이언트 전에 전달을 위해 스케줄링된다. 하지만, 새로운 클라이언트 요청이 심지어 콘텐츠 전달 서버가 이전에 수신된(또는 오래된) 클라이언트 요청 스케줄링을 막 완료한 후 계속해서 도착할 수 있다. 이러한 상황에서, 새로운 클라이언트 요청이 도착할 때 완료되지 않은 오래된 클라이언트 요청들은, 콘텐츠 서버에 의해 공급될 수 있는 요청 개수를 최대화하기 위해, 임의의 새로운 클라이언트 요청과 함께 리스케줄링된다.
불행하게도, 클라이언트 요청 속도가 증가할 때에는 콘텐츠 서버가 실제로 전달하는 콘텐츠 대신 단지 정규화된 속도를 계산하고 오래된 요청을 리스케줄링하는데 점점 더 많은 시간을 보내기 시작한다. 이러한 행동은 많은 개수의 클라이언트에게 공급하기 위한 NREDF 접근법의 범위성(scalability)을 위태롭게 한다.
본 발명자들은 NREDF 스케줄러를 사용하는 콘텐츠 서버가 클라이언트 요청 속도가 증가할 때 양호하게 스케일(scale)하지 않는다는 사실을 알게 되었는데, 이는 새로운 요청을 허용하는데 있어서 오래된 요청을 리스케줄링하기 위한 계산 오버헤드(computation overhead)가 또한 증가하기 때문이다. 그러므로, 본 발명의 원리에 따라, NREDF 스케줄러를 사용하는 콘텐츠 서버는 임계값으로 리스케줄링되는 오래된 요청의 개수를 제한한다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에서, 콘텐츠 전달 시스템은 다수의 클라이언트 요청을 공급하는 적어도 하나의 콘텐츠 서버를 포함한다. 이 콘텐츠 서버는 TB-NREDF 스케줄러를 사용한다. 이 TB-NREDF 스케줄러는 리스케줄링 요청의 개수에 대해 임계값, 즉 한계를 강요한다. 그러므로, 콘텐츠 서버는 리스케줄링 오버헤드를 제한하는 능력을 가지고, 이는 또한 콘텐츠 서버가 시스템 성능과 범위성(scalability)을 교환(tradeoff)하는 것을 허용한다.
본 발명의 또다른 예시적인 실시예에서는, TB-NREDF 접근법이 룩-백 임계값(look-back threshold)(T)을 정의하고, 이는 리스케줄링될 오래된 요청의 최대 개수를 나타낸다고 한다. 예컨대, R(t)가 시각(t)에 도착하는 임의의 새로운 클라이언트 요청과 함께 시각(t)에서의 임의의 완료하지 않은 오래된 클라이언트 요청을 포함하는 요청 세트를 표시한다고 한다. Q를 R(t)에서의 요청의 총 개수라고 하고 K는 R(t)에서 오래된 요청이 총 개수를 나타낸다고 한다. TB-NREDF 접근법은 T개 이하의 오래된 요청을 리스케줄링하는데, 여기서 T<K<Q이다. 그러므로, 나머지 K-T개의 오래된 요청에 관한 스케줄은 변경되지 않는다.
도 1 내지 도 6은 NREDF 스케줄링 프로세스를 사용하는 종래 기술의 콘텐츠 전달 시스템을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 원리에 따른 콘텐츠 전달 시스템의 예시적인 블록도를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 원리를 구현하는 콘텐츠 서버의 예시적인 블록도를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 원리에 따른 예시적인 스케줄링 세트를 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 원리에 따라 콘텐츠 서버에서 사용하기 위한 예시적인 흐름도를 도시하는 도면.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 원리에 따라 콘텐츠 서버에서 사용하기 위한 또다른 예시적인 실시예를 도시하는 도면.
본 발명의 개념 외에, 도면에 도시된 요소들은 공지된 것이고 상세히 설명되지 않는다. 또한 네트워킹(및 그 내부에서 사용된 프로토콜들)에 대한 익숙함이 가정되고 본 명세서에서는 상세히 설명되지 않는다. 예컨대 본 발명의 개념 외에, 인터넷 프로토콜(IP), 실시간 운반 프로토콜(RTP: Real-time Transport Protocol), 및 송신 제어 프로토콜(TCP: Transmission Control Protocol)을 잘 알고 있다는 것이 가정된다. 마찬가지로, 본 발명의 개념 외에, 서버, 에지 노드(edge node), 및 클라이언트와 같은 망 성분에 대한 익숙함이 가정된다. 유사하게, 본 발명의 개념 외에, MPEG(Moving Picture Expert Group)-2 시스템 표준(ISO/IEC 13818-1)과 같은 포맷팅 및 인코딩 방법과, 비트 스트림을 발생시키기 위한 H.264:ITU- T(International Telecommunication Union, "Recommendation ITU-T H.264: Advanced Video Coding for Generic AudioVisual Services," ITU-T, 2003)이 공지되어 있고 본 명세서에서는 설명되지 않는다. 이러한 점에서, 알려진 서버/클라이언트 시스템과는 상이한 본 발명의 개념의 부분만이 아래에 설명되고 도면에 도시되어 있음이 주목되어야 한다. 또한 본 발명의 개념은 역시 본 명세서에서는 설명되지 않을 종래의 프로그래밍 기술을 사용하여 구현될 수 있음이 주목되어야 한다. 마지막으로, 도면에서의 같은 번호들은 유사한 요소를 나타낸다.
본 발명의 개념을 설명하기 전에, NREDF 스케줄링 프로세스의 짧은 설명이 먼저 제공된다. 이 점에서, NREDF 스케줄링 프로세스를 사용하는 콘텐츠 전달 시스템이 도 1에 도시되어 있다. 이 콘텐츠 전달 시스템은 콘텐츠 서버(20), 통신망(10) 및 클라이언트(50-1,50-2)에 의해 나타난 것과 같은 하나 이상의 클라이언트를 포함한다. 콘텐츠 서버(20)와 클라이언트(50-1,50-2)는 저장된 프로그램 제어 기반의(stored-program-control-based) 프로세서 플랫폼(platform)을 나타낸다. 예컨대, 클라이언트(50-1)는 데스크톱 마이크로프로세서 기반의 개인용 컴퓨터일 수 있고, 클라이언트(50-2)는 셀룰러 전화기일 수 있으며, 콘텐츠 서버(20)는 멀티-프로세서 기반의(고성능의) 서버이다. 예시적으로, 통신망(10)은 인터넷을 나타내고, 관련 분야에 알려진 것과 같이 스위칭되고 스위칭되지 않은 설비 모두를 포함하며, 라우터, 에지(edge) 노드 디바이스 등과 같은 것을 포함한다(이 모두는 도 1에 도시되어 있지 않다). 이 예에서, 그리고 도 1로부터 관찰될 수 있는 것처럼, 콘텐츠 서버(20)는 연관된 인터넷 프로토콜(IP) 어드레스(미도시)를 지닌 인터넷 상에서 어딘가에 위치하고 있는 것으로 나타난다. 또한 그리고 도 1에 예시된 것처럼, 통신망(10)은 콘텐츠 전달망(CDN: content delivery network)(15)도 포함한다. 관련 분야에 알려진 것처럼, CDN은 콘텐츠 서버(제공자)로부터 클라이언트에 콘텐츠를 확실히 전달하도록 설계된 오버레이(overlay) 망(공공 또는 사설)이면서, 경비를 줄이고 클라이언트{엔드-유저(end-user)} 속도를 증가시킨다. 이와 같이, CDN에서의 다른 서버들은 또한 콘텐츠 서버(20)의 제어 하에, 요청된 콘텐츠를 소스할 수 있다. 이러한 콘텐츠의 포맷은 정적인 콘텐츠(예컨대, 웹 사이트 콘텐츠, 파일들)이거나 동적인 콘텐츠(즉, 신속하게 변하는 콘텐츠) 및/또는 스트리밍 오디오/비디오일 수 있다. 도 1의 상황에서, 클라이언트(50-1,50-2)는 콘텐츠 서버(20)에 콘텐츠에 관한 요청을 보낸다. 이들 요청에 응하여, 콘텐츠 서버(20)는 NREDF 스케줄링 프로세스를 사용하여 전달을 스케줄링하고, 요청된 콘텐츠를 통신망을 통해 경로를 경유하여 각각 클라이언트에 전달 또는 보낸다. 예컨대, 클라이언트(50-1)에 의해 요청된 파일과 같은 콘텐츠는 예시적인 경로(11)를 경유하여 클라이언트(50-1)에 제공되고, 이러한 예시적인 경로(11)는 이 예에서는 CDN(15)을 가로지른다. 경로(11)는 요청된 콘텐츠가 클라이언트(50-1)에 운반되는 통신망(10)의 임의의 설비와 디바이스를 나타낸다.
도 2에는 콘텐츠 서버(20)의 하이-레벨(high-level) 블록도가 도시되어 있다. 콘텐츠 서버(20)는 콘텐츠 서버(20)를 인터넷(10)에 결합시키는 연결(19)을 경유하여 클라이언트 요청(59)을 수신한다. 콘텐츠 서버(20)는 NREDF 스케줄러(60)를 포함하고, NREDF 스케줄러(60)는 수신된 클라이언트 요청(59)을 처리하고 요청된 콘텐츠를 요청하는 클라이언트에 제공하기 위한 스케줄링 세트인 S(t)(70)를 발생시킨다. 콘텐츠 서버(20)에 의한 사용을 위해 NREDF 스케줄링 프로세스를 나타내는 예시적인 흐름도가 도 3과 도 4에 도시되어 있다. NREDF 스케줄링 프로세스에 관해, 다음 정의가 사용된다.
N={ nj ,j=0,...,J}-는 망 노드 세트이고, 이는 하나의 콘텐츠 서버(j=0), I개의 에지 서버(j=1,...,I) 및 U개의 클라이언트(j=I+1,...,I+U=J).
c i (t)-는 시변 함수인 j번째 노드에서의 캐싱 용량(caching capacity).
C i (t)-는 시각(t)에서 j번째 노드에서의 캐시 상태의 세트, 즉 캐싱된 콘텐츠의 목록.
L={( j 1 , j 2 ), j 1 , j 2 ∈N}-은 망 링크 세트로서, ( j 1 , j 2 )은 노드(j 1 )로부터 노드(j 2 )로의 링크.
b(i,j,t)-는 시변 함수인 (i,j)의 링크 용량.
B(i,j,t)-는 시각(t)에서의 (i,j)의 링크 상태로서, 이는 송신하는 콘텐츠의 목록이다.
R( t 0 )={ r q ,q=1...Q}-는 요청 세트로서, 이는 시각(t= t 0 )에 의해 콘텐츠 서버로 클라이언트에 의해 이루어진 모든 요청을 나타내고, 여기서
r q =( m q , d q , u q )-는 콘텐츠 ID, 만료 시각(due time) 및 요청 클라이언트 ID에 의해 나타난 요청이고,
m q -는 콘텐츠 크기가 |m q |이고, 실시간 스트리밍 속도가 ||m q ||인 콘텐츠 ID,
d q -는 요청(r q )을 위한 만료 시각, 및
u q -는 지리적 위치가 식별될 수 있는 요청을 한 클라이언트에 관한 클라이언트 ID이다.
S( t 0 )={ s q ( j 1 , j 2 ),( j 1 , j 2 )∈L}-는 요청 세트인 R( t 0 )에 관한 스케줄링 세트이고, 여기서
s q ( j 1 , j 2 )-는 ( j 1 , j 2 )상에서 운반될 요청(r q )에 관한 스케줄 {시작(starting)} 시각이고, 이는 0의 값으로 초기화되며,
e q ( j 1 , j 2 )-는 ( j 1 , j 2 )상에서 운반될 요청(r q )에 관한 스케줄 {종료(ending)} 시각이고, 요청된 콘텐츠가 ||m q ||의 속도로 송신되면, e q (j 1 ,j 2 )=s q (j 1 ,j 2 )+|m q |/||m q ||이며,
요청(r q )의 정규화된 속도인 v* q(t), 여기서
v* q(t)=|m q |/(dq-t)
도 3의 단계(205)에서 시각(t0)에서의 각 클라이언트 요청에 관해, 요청 세 트인 R( t 0 )에서 콘텐츠 서버(20)는 위 수학식 1에 따라 정규화된 속도를 계산한다. 단계(210)에서는 콘텐츠 서버(20)가 분류된 클라이언트 요청 목록을 제공하기 위해 그것들의 계산된 정규화된 속도의 내림차순으로 클라이언트 요청을 분류한다. 단계(215)에서는 콘텐츠 서버(20)가 분류된 클라이언트 요청 목록에서 보여진 순서에 따른 전달을 위해 콘텐츠를 스케줄링한다. 이제 도 4를 참조하면, 단계(215)의 더 상세한 흐름도가 도시되어 있다. 도 4의 단계(255) 내지 단계(275)는 도 3의 단계(210)에서 결정된 분류된 클라이언트 요청 목록에 따라 요청 세트인 R( t 0 )에서 각 요청(r q )에 관해 수행된다. 그 결과, 특정 요청(r q )에 관한 스케줄인 {s q (j,k),(j,k)∈L}이 이전에 만들어진 스케줄링 벡터{ s x (j,k); x=0,...,q-l}에 기초하여 만들어진다. 특히, 도 4의 단계(255)에서 콘텐츠 서버(20)는 분류된 클라이언트 요청 목록으로부터 스케줄링을 위해 다음 요청인 r q =( m q , d q , u q )를 선택한다. 단계(260)에서, 콘텐츠 서버(20)는 요청(r q )에 관해 요청된 콘텐츠를 소스하기 위해 이용 가능한 서버의 세트(H q )를 식별하고, 여기서 이러한 서버의 세트는 콘텐츠 서버(20)와 같은 적어도 하나의 서버를 포함한다. (콘텐츠 서버가 클라이언트 요청을 위해 콘텐츠의 위치를 명시하는데 이용 가능한 서버의 세트를 식별하는 능력이 관련 분야에 알려져 있고, 본 명세서에서는 설명되지 않는다). 이러한 서버의 세트(H q )에서는, 각각의 서버(i)가 요청(r q )에 관한 콘텐츠의 소스(m q )를 가지고, 여 기서 m q ∈ M i ( t i )이며, t i =max[s p (j,i),p<q]이고, 서버(i)에 대한 캐시가 업데이트된 마지막 시각이다. 단계(265)에서는 콘텐츠 서버(20)가 요청된 콘텐츠(m q )의 가장 이른 전달 시간을 목적지(u q )에 제공하는 가장 짧은 경로를 찾는다. 예컨대, 콘텐츠 서버(20)는 임의의 서버(i)∈ H q 로부터 u q 까지의 가장 짧은 경로를 찾기 위해 멀티-소스의 가장 짧은 경로 알고리즘(예컨대, 관련 분야에 알려진 것과 같은 Dijkstra의 알고리즘)을 사용한다. 단계(270)에서, 콘텐츠 서버(20)는 스케줄{s p (j,k),(j,k)∈L}을 찾고, 관련 분야에 알려진 바와 같이 선택된 경로에 대한 링크들과 서버들에 관한 캐시{M i (t),i∈N}를 갱신하고 링크 용량과 캐시 용량에 대해 각각 제약을 적용한다. (max[s q (j,k),(j,k)∈L]>d q 라면, R( t 0 )에 관한 스케줄링 세트를 찾으려는 스케줄링 시도가 실패하고, 프로세스는 중단된다는 점을 주목해야 한다). 마지막으로, 단계(275)에서는 모든 요청이 처리되었는지 여부, 즉 q=Q인지에 대한 확인이 이루어진다. 스케줄링할 더 많은 요청이 존재한다면, 즉 q<Q라면, q의 값은 증가, 즉 q=q+l이 되고, 실행은 분류된 클라이언트 요청 목록에서의 다음 요청을 위해 단계(255)로 복귀한다. 하지만, 모든 요청이 스케줄링되었다면, 실행은 종료한다.
요청 세트인 R( t 0 )에서의 요청들을 스케줄링한 결과로서, 콘텐츠 서버(20)는 요청된 콘텐츠를 전달하기 위한 스케줄링 세트를 생성한다. 시각(t0)에서의 Q개의 요청에 관한 스케줄링 세트(81)의 예시적인 표현이 도 5에 도시되어 있다. 이후 콘 텐츠 서버(20)는 스케줄링 세트(81)에 따라 콘텐츠를 전달을 계속하고, 이 경우 개별 요청들은 내림 차순 방향을 가리키는 화살표(84)로 나타난 것과 같은 계산된 정규화된 속도의 관점에서 우선 순위가 정해진다.
하지만 시각(t0) 후, 새로운 클라이언트 요청이 시각(t0)에서 도착할 수 있다. 게다가, 이 시각(t)에서 콘텐츠 서버(20)는 이전에 요청된 콘텐츠 일부의 전달을 완료했을 수 있고, 한편으로는 나머지 클라이언트 요청들이 여전히 계류중(pending)인 즉, "오래된(old)" 상태에 있게 된다. 하나 이상의 새로운 요청의 관점에서, 그것들 중 일부는 더 이른 만료 시각을 가질 수 있거나 오래된 요청 일부보다 더 큰 요청된 파일 크기를 가질 수 있다. 이와 같이, 이는 시각(t)에서의 새로운 요청 중 하나 이상의 정규화된 속도가 오래된 요청의 일부보다 클 수 있는 경우가 된다. 콘텐츠 서버(20)에 의해 공급될 수 있는 요청 개수를 최대화하기 위해, 시각(t)에서의 임의의 새로운 요청들과 함께 K개의 오래된 요청이 전술한 NREDF 프로세스를 사용하여 리스케줄링된다. 따라서, 시각(t)에서의 새로운 요청 세트, 즉 R(t)가 결정되고, 콘텐츠의 전달을 위해 새로운 스케줄링 세트(83)를 만들어내도록 도 3과 도 4에 예시된 프로세스가 반복된다. 이는 하나 이상의 새로운 요청(82)이 스케줄링된 도 6에 예시되어 있고, 여전히 새로운 스케줄링 세트(83)에서 계류중인 K개의 오래된 요청이 존재한다. 예시적인 목적만을 위해, 이전에 스케줄링된 클라이언트 요청들의 전달이 도 6에서 점선으로 된 형태로 도시되어 있는데, 이들은 새로운 스케줄링 세트(83)로부터 탈락되었기 때문이다.
불행하게도, 클라이언트 요청 속도가 증가할 때 콘텐츠 서버(20)는 실제로 콘텐츠를 전달하는 대신 단지 정규화된 속도를 계산하고, 오래된 요청을 리스케줄링하는 것에 점점 더 많은 시간을 보내기 시작한다. 그러므로, 새로운 요청을 허가하기 위해 요구된 계산 시간은 그에 비례해서 증가한다. 이러한 거동은 많은 수의 클라이언트를 서브(serve)하기 위한 NREDF 접근법의 범위성을 위태롭게 한다. 그러므로, 본 발명의 원리에 따라, NREDF 스케줄러를 사용하는 콘텐츠 서버는 리스케줄링되는 오래된 요청의 개수를 임계값으로 제한한다.
이제 본 발명의 원리에 따른 예시적인 콘텐츠 전달 시스템이 도시되어 있는 도 7을 참조한다. 이 콘텐츠 전달 시스템은 콘텐츠 서버(300), 통신망(310) 및 클라이언트(50-1,50-2)에 의해 나타난 것과 같은 하나 이상의 클라이언트를 포함한다. 콘텐츠 서버(300)와 클라이언트(50-1,50-2)는 저장된 프로그램 제어 기반의 프로세서 플랫폼을 나타낸다. 예컨대, 클라이언트(50-1)는 데스크톱 마이크로프로세서 기반의 개인용 컴퓨터일 수 있고, 클라이언트(50-2)는 셀룰러 전화기일 수 있으며, 콘텐츠 서버(300)는 멀티-프로세서 기반의(고성능의) 서버이다. 예시적으로, 통신망(310)은 인터넷을 나타내고, 관련 분야에 알려진 것과 같이 스위칭되는 설비 및 스위칭되지 않는 설비 모두를 포함하며, 라우터, 에지 노드 디바이스 등과 같은 것을 포함한다(이 모두는 도 7에 도시되어 있지 않다). 이 예에서, 그리고 도 7로부터 관찰될 수 있는 것처럼, 콘텐츠 서버(300)는 연관된 인터넷 프로토콜(IP) 어드레스(미도시)를 지닌 인터넷 상에서 어딘가에 위치하고 있는 것으로 나타난다. 또한 그리고 도 7에 예시된 것처럼, 통신망(310)은 콘텐츠 전달망(CDN)(315)도 포 함한다. 본 발명의 개념 외에, CDN은 콘텐츠 서버(제공자)로부터 클라이언트에 콘텐츠를 확실히 전달하도록 설계된 오버레이 망(공공 또는 사설)이면서, 관련 분야에 알려져 있는 것처럼 경비를 줄이고 클라이언트{엔드-유저(end-user)} 속도를 증가시킨다. 이와 같이, CDN에서의 다른 서버들은 또한 콘텐츠 서버(300)의 제어 하에, 요청된 콘텐츠를 소스할 수 있다. 이러한 콘텐츠의 포맷은 정적인 콘텐츠(예컨대, 웹 사이트 콘텐츠, 파일들)이거나 동적인 콘텐츠(즉, 신속하게 변하는 콘텐츠) 및/또는 스트리밍 오디오/비디오일 수 있다. 도 7의 상황에서, 클라이언트(50-1,50-2)는 콘텐츠 서버(300)에 콘텐츠에 관한 요청을 보낸다. 이들 요청에 응하여, 그리고 본 발명의 원리에 따라, 콘텐츠 서버(300)는 TB-NREDF 스케줄러를 사용하여 전달을 스케줄링한다. TB-NREDF 스케줄러는 리스케줄링 요청의 개수에 임계값, 즉 한계를 강요한다. 그러므로, 콘텐츠 서버(300)는 리스케줄링 오버헤드를 제한하는 능력을 가지고, 이는 또한 콘텐츠 서버로 하여금 시스템 성능과 범위성을 교환하는 것을 허용한다. TB-NREDF 스케줄링 프로세스에 따라, 콘텐츠 서버(300)는 통신망을 통해 경로를 경유하여 각각의 클라이언트에 요청된 콘텐츠가 전달되게 한다. 예컨대, 클라이언트(50-1)에 의해 요청된 파일과 같은 콘텐츠는 예시적인 경로(311)를 경유하여 클라이언트(50-1)에 제공되고, 이러한 예시적인 경로(311)는 이 예에서는 또한 CDN(315)을 가로지른다. 경로(311)는 요청된 콘텐츠가 클라이언트(50-1)에 운반되는 통신망(10)의 임의의 설비와 디바이스를 나타낸다.
본 발명의 원리에 따른 콘텐츠 서버(300)의 하이-레벨의 블록도가 도 8에 도시되어 있다. 예시적으로, 콘텐츠 서버(300)는 도 8에서 점선으로 된 상자의 형태 로 도시된 프로세서(390)와 메모리(395)에 의해 나타난 것과 같은 소프트웨어-기반의 프로세서이다. 이 상황에서, 컴퓨터 프로그램 또는 소프트웨어는 프로세서(390)에 의한 실행을 위해 메모리(395)에 저장된다. 이 프로세서(390)는 하나 이상의 저장된 프로그램 제어 프로세서를 나타내고, TB-NREDF 스케줄러 기능 전용인 것일 필요는 없는데, 예컨대 프로세서(390)는 콘텐츠 서버(300)의 다른 기능을 또한 제어할 수 있다. 메모리(395)는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 읽기-전용 메모리(ROM) 등과 같은 임의의 저장 디바이스를 나타내고, 프로세서(390) 내부 및/또는 외부에 있을 수 있고, 필요에 따라 휘발성 및/또는 비휘발성이다. 콘텐츠 서버(300)는 연결(319)을 경유하여 클라이언트 요청(59)을 수신하고, 이 연결(319)은 콘텐츠 서버(320)를 인터넷(310)에 결합한다. 본 발명의 원리에 따르면, 콘텐츠 서버(300)는 수신된 클라이언트 요청(59)을 요청하는 클라이언트에 요청된 콘텐츠를 제공하기 위해, 프로세싱하고 스케줄링 세트인 S(t)를 발생시키는 TB-NREDF 스케줄러(360)를 포함한다.
처음에, 시각(t0)에서 콘텐츠 서버(300)는 위 도 3과 도 4의 흐름도에서 설명된 NREDF 프로세스에 따라 전달을 위한 요청을 스케줄링한다. 하지만, 일단 요청의 초기 세트가 스케줄링되면, 그리고 본 발명의 원리에 따라, 콘텐츠 서버(300)는 리스케줄링 요청의 개수를 제한한다. 예컨대, 시각(t)에서 하나 이상의 새로운 요청(82)이 도착되고, K개의 오래된 요청이 전달되기 위해 남게 된다. TB-NREDF 프로세스는 룩-백 임계값(T)을 정의하고, 이는 리스케줄링될 오래된 요청의 최대 개수 를 나타낸다. 이와 같이, TB-NREDF 접근법은 T개 이하의 오래된 요청을 리스케줄링하고, 여기서 T<K이다. 그러므로, 나머지 K-T개의 오래된 요청에 관한 스케줄은 변경되지 않는다. 이는 시각 t(t>t0)에서의 스케줄링 세트(381)에 관해 도 9에 도시되어 있다. T에 관한 특정 값은 특정 시스템에 의존하여 경험적으로 결정될 수 있다.
본 발명의 원리에 따른 TB-NREDF 프로세스에 관한 예시적인 흐름도가 도 10에 도시되어 있다. 단계(405)에서, TB-NREDF 스케줄러(360)는 시각(t)에서의 모든 오래된 요청의 총 개수(K)가 임계값(T)을 초과하는지를 결정한다. 모든 오래된 요청의 총 개수인 K가 임계값(T)을 초과하지 않으면, 단계(410)에서 TB-NREDF 스케줄러(360)가 시각(t)에서 모든 새로운 요청을 스케줄링하고(즉, 스케줄링되지 않은 클라이언트 요청들), 모든 오래된 요청의 총 개수(K)를 리스케줄링한다. 하지만, 시각(t)에서 모든 오래된 요청의 총 개수(K)가 임계값(T)을 초과한다면, 단계(415)에서 TB-NREDF 스케줄러(360)가 시각(t)에서 모든 새로운 요청들을 스케줄링하고 T개의 오래된 요청들을 리스케줄링한다. 그 결과, 오래된 K-T개의 요청은 리스케줄링되지 않는다.
본 발명의 원리에 따른 또다른 예시적인 실시예가 도 11, 도 12, 및 도 13에 도시되어 있다. 다시, 시각(t0)에서 요청의 초기 세트인 R(t0)가 연관된 스케줄링 세트로 끝나는 전달을 위해 스케줄링되었다고 가정된다. 계속되는 시각 t에서 K개의 오래된 요청이 여전히 남아있고 하나 이상의 새로운 요청이 도착한다. 요청 세트인 R(t)에서의 요청의 총 개수는 Q와 같고 이는 새로운 요청에 K개의 오래된 요 청을 더한 개수와 같다. 이 예에서, 콘텐츠 서버(300)는 2개의 추가 파라미터인 rlook-back과 STATElook - back을 사용한다. 파라미터 rlook - back은 스케줄링 세트에서의 경계를 나타내는 요청이 되도록 정의되는데, 이러한 경계 너머에서 오래된 요청이 리스케줄링되어, 이를 룩-백 요청이라고 본 명세서에서는 부른다. 룩-백 요청 아래의 요청은 리스케줄링 가능하지 않은(non re-schedulable) 요청이라고 정의되고, 룩-백 요청 위의 요청은 리스케줄링 가능한(re-schedulable) 요청이라고 정의된다. 리스케줄링 가능한 요청은 그것들의 도착시 새로운 요청과 함께 리스케줄링되고, 리스케줄링 가능하지 않은 요청의 스케줄은 고정되며, 다시 리스케줄링되지 않게 된다. 파라미터 rlook - back에 관한 NULL 값은 어떠한 룩-백 요청도 설정되지 않았음을 의미하고, 이 파라미터에 관한 NULL이 아닌 값은 룩-백 요청이 설정되었음을 나타낸다. 비교시, 파라미터인 STATElook - back은 연관된 룩-백 시스템 상태라고 정의된다. 특히, 파라미터인 STATElook - back은 rlook - back이 실행된 후의 링크들과 에지 서버들의 상태를 포함한다. 따라서 STATElook - back={{cj},{Cj},{b(i,j)},{B(i,j)}}이다(이전에 정의됨).
이제 시각(t)에서의 스케줄링 세트(383)를 예시하는 도 11을 참조한다. 도 11로부터 관찰될 수 있는 것처럼, 요청 중 하나가 rlook - back으로 지정되고, 이는 리스케줄링되지 않을 요청들과 리스케줄링될 오래된 요청들 사이의 경계(86)의 윤곽을 선으로 그리고 있다. 본 발명의 원리에 따른 TB-NREDF 프로세스에 관한 또다른 예 시적인 흐름도가 도 12에 도시되어 있다. 단계(505)에서, TB-NREDF 스케줄러(360)는 임의의 새로운 요청들을 리스케줄링 가능한 요청으로 표시한다. 단계(510)에서 TB-NREDF 스케줄러(360)는 모든 리스케줄링 가능한 요청을 포함하는 요청 세트인 R(t)를 구성한다. 단계(515)에서, TB-NREDF 스케줄러(360)는 rlook - back에 관한 현재 값을 결정한다. 파라미터인 rlook - back에 관한 값이 NULL이라면, 이는 어떠한 룩-백 요청도 설정되지 않았음을 의미한다. 이 경우, TB-NREDF 프로세스는 보통의 NREDF로 돌아가고, 단계(530)에서 TB-NREDF 스케줄러(360)는 시각(t)에서 모든 새로운 요청을 스케줄링하며(즉, 아직 스케줄링되지 않은 클라이언트 요청들), 모든 오래된 요청들의 총 개수(K)를 리스케줄링한다. 하지만, 파라미터인 rlook - back에에 관한 값이 NULL이 아니면, 단계(520)에서 TB-NREDF 스케줄러(360)는 지정된 룩-백 요청이 전달되었는지, 즉 그것의 서비스가 완료되었는지를 결정한다. 지정된 룩-백 요청이 이미 전달되었다면 모든 새로운 요청이 스케줄링되고 모든 오래된 요청이 단계(530)에서 리스케줄링된다. 지정된 룩-백 요청이 완료되었으므로, 완료되지 않은 오래된 요청의 개수는 T보다 적게 된다는 것을 주목한다. 반면에, 단계(520)에서 TB-NREDF 스케줄러(360)가 지정된 룩-백 요청이 완료되지 않았다고 결정한다면, TB-NREDF 스케줄러(360)가 요청 세트를 처리한다. 특히, 단계(525)에서 TB-NREDF 스케줄러(360)는 요청(rlook - back)에서 시작하기 위해 현재 시스템 상태로서 STATElook-back을 설치하고, 단계(530)에서는 TB-NREDF 스케줄러(360)가 시각(t)에서 모든 새로 운 요청을 스케줄링하며, 오래된 T개의 요청을 리스케줄링한다. 그 결과, 오래된 K-T개의 요청은 리스케줄링되지 않는다.
도 12의 흐름도의 추가 예시로서, 의사-코드(pseudo-code)가 도 13에 도시되어 있다. 도 13의 의사-코드의 단계(13,14,15)로부터 요청의 총 개수(Q)(새로운 요청에 오래된 요청을 더한 것)가 임계값(T)보다 크고, 현재 요청 값(q)이 (Q-T) 이하라면, 단계(14)에서 룩-백 요청으로서 하나의 요청이 지정되고, 대응하는 상태가 단계(15)에서 저장된다는 사실이 관찰될 수 있다.
전술한 바와 같이, 콘텐츠 서버는 리스케줄링 요청의 개수의 경계를 정하고-따라서 더 높은 클라이언트 요청 속도를 공급하는 능력을 제공한다. 이는 TB-NREDF 프로세스를 사용하는 콘텐츠 서버의 상황에서 위 설명에서 예시되어 있다. 이 예에서, TB-NREDF 프로세스를 사용하는 콘텐츠 서버는 도 1 내지 도 6에 예시된 경계가 정해지지 않은 NREDF 프로세스를 사용하는 콘텐츠 서버보다 더 높은 클라이언트 요청 속도를 공급하는 능력을 제공한다. 하지만, TB-NREDF 프로세스는 NREDF 프로세스보다 적은 개수의 요청을 허가함으로써 시스템 성능을 저하시킬 수 있는데, 이는 새로운 요청보다 작은 정규화된 속도를 지닌 일부 오래된 요청이 스케줄링되지 않을 수 있기 때문이다. 여하튼, TB-NREDF는 콘텐츠 서버가 리스케줄링 오버헤드를 제한할 수 있게 하고, 이는 또한 콘텐츠 서버가 성능과 범위성을 교환하는 것을 허용한다.
위의 내용의 관점에서, 전술한 사항은 단지 본 발명의 원리를 예시하는 것이고, 따라서 당업자라면 비록 본 명세서에 명백히 설명되지 않더라도 본 발명의 원 리를 구현하고 본 발명의 취지와 범주 내에 있는 다수의 대안적인 배치를 고안할 수 있다는 것을 알게 된다. 예컨대, 비록 독립된 기능성 요소의 상황에서 예시되었지만, 이들 기능성 요소는 하나 또는 그 이상의 집적 회로(IC)에서 구현될 수 있다. 유사하게, 비록 독립된 요소로서 도시되었지만, 이들 요소의 임의의 것 또는 전부는 디지털 신호 프로세서와 같은 저장된 프로그램 제어 프로세서에서 구현될 수 있고, 이러한 디지털 신호 프로세서는 예컨대 도 10, 도 12, 도 13 등에서 도시된 하나 이상의 단계에 대응하는 것과 같은 연관된 소프트웨어를 실행한다. 또한, 본 발명의 원리는 위성, 무선-충실도(Wi-Fi), 셀룰러, 블루투스(Bluetooth) 등과 이들의 조합과 같은 다른 타입의 통신 시스템에 적용 가능하다. 예컨대, 분산된 통신망은 유선 연결과 무선 연결 모두를 포함할 수 있다. 실제로, 본 발명의 개념은 정지 또는 모바일 콘텐츠 서버에도 적용 가능하다. 그러므로, 첨부된 청구항에 의해 정의된 것과 같이 본 발명의 취지와 범주로부터 벗어나지 않으면서 예시적인 실시예에 대한 다수의 수정예가 만들어질 수 있고 다른 배치가 고안될 수 있음이 이해되어야 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 콘텐츠 전달과 분산망, 및 콘텐츠 서버와 같은 성분들이 사용되는 통신 시스템 분야에서 이용 가능하다.

Claims (21)

  1. 클라이언트에 의해 요청된 콘텐츠를 전달하는 서비스를 서버가 제공하는 것에 사용하기 위한 방법으로서,
    서비스에 관한 적어도 하나의 새로운 요청을 수신하는 단계와,
    리스케줄링되는 오래된 요청의 개수가 임계값에 제한되도록, 클라이언트로의 전달을 위해 적어도 하나의 새로운 요청과 임의의 오래된 요청을 스케줄링하는 단계를 포함하고,
    스케줄링하는 단계는,
    클라이언트로의 전달을 위해 적어도 하나의 새로운 요청을 스케줄링하는 단계,
    오래된 요청의 개수(K)를 결정하는 단계, 및
    오래된 요청의 개수가 임계값보다 큰 경우 클라이언트로의 전달을 위해 오래된 요청의 임계값 이하의 개수를 리스케줄링하는 단계를 포함하는, 서비스를 서버가 제공하는 것에 사용하기 위한 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 적어도 하나의 새로운 요청과 임의의 오래된 요청들이 요청 세트를 형성하고, 스케줄링하는 단계는
    룩-백(look-back) 요청이 요청 세트에서 설정되었는지를 결정하는 단계를 포함하며,
    어떠한 룩-백 요청도 설정되지 않았으면, 모든 오래된 요청들이 리스케줄링되도록 스케줄링 세트를 결정하는 단계와,
    룩-백 요청이 설정되고 그 룩-백 요청이 전달되지 않았으면, 클라이언트로의 전달을 위해 오래된 요청의 임계값 이하의 개수를 리스케줄링하는 단계를
    포함하는, 서비스를 서버가 제공하는 것에 사용하기 위한 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 스케줄링하는 단계는 임계값 기반의 정규화된 속도의 가장 이른 전달 우선 방식(TB-NREDF: Threshold-Based Normalized Rate Earliest Delivery First)을 수행하는, 서비스를 서버가 제공하는 것에 사용하기 위한 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 콘텐츠는 파일인, 서비스를 서버가 제공하는 것에 사용하기 위한 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 콘텐츠는 스트리밍(streaming) 비디오인, 서비스를 서버가 제공하는 것에 사용하기 위한 방법.
  8. 클라이언트에 의해 요청된 콘텐츠를 전달하는 서비스를 서버가 요청하는 클라이언트에게 제공하는 것에 사용하기 위한 장치로서,
    리스케줄링되는 오래된 요청들의 개수가 임계값에 제한되도록 서비스에 관한 적어도 하나의 새로운 요청을 스케줄링하고, 클라이언트로의 전달을 위한 임의의 오래된 요청들을 리스케줄링함으로써, 요청 클라이언트들에게 서비스를 전달하기 위한 스케줄링 세트를 제공하기 위한 프로세서와,
    제공된 스케줄링 세트를 저장하기 위한 메모리를 포함하고,
    상기 프로세서는, (a) 클라이언트로의 전달을 위해 적어도 하나의 새로운 요청을 스케줄링하고,
    (b) 오래된 요청들의 개수(K)를 결정하며,
    (c) 오래된 요청들의 개수가 임계값보다 큰 경우 클라이언트로의 전달을 위해, 오래된 요청의 임계값 이하의 개수를 리스케줄링하는,
    클라이언트에 의해 요청된 콘텐츠를 전달하는 서비스를 서버가 요청하는 클라이언트에게 제공하는 것에 사용하기 위한 장치.
  9. 삭제
  10. 제 8항에 있어서, 적어도 하나의 새로운 요청과 임의의 오래된 요청이 하나의 요청 세트를 형성하고, 상기 프로세서는
    (a) 룩-백 요청이 요청 세트에서 설정되었는지를 결정하고,
    (b) 어떠한 룩-백 요청도 설정되지 않았으면, 모든 오래된 요청이 리스케줄링되도록 스케줄링 세트를 결정하며,
    (c) 룩-백 요청이 설정되고 룩-백 요청이 전달되지 않았으면, 클라이언트로의 전달을 위해 오래된 요청의 임계값 이하의 개수를 리스케줄링하는,
    클라이언트에 의해 요청된 콘텐츠를 전달하는 서비스를 서버가 요청하는 클라이언트에게 제공하는 것에 사용하기 위한 장치.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 프로세서는 임계값 기반의 정규화된 속도의 가장 이른 전달 우선 방식(TB-NREDF)을 수행하는, 클라이언트에 의해 요청된 콘텐츠를 전달하는 서비스를 서버가 요청하는 클라이언트에게 제공하는 것에 사용하기 위한 장치.
  12. 삭제
  13. 제 8항에 있어서, 상기 콘텐츠는 파일인, 클라이언트에 의해 요청된 콘텐츠를 전달하는 서비스를 서버가 요청하는 클라이언트에게 제공하는 것에 사용하기 위한 장치.
  14. 제 8항에 있어서, 상기 콘텐츠는 스트리밍 비디오인, 클라이언트에 의해 요청된 콘텐츠를 전달하는 서비스를 서버가 요청하는 클라이언트에게 제공하는 것에 사용하기 위한 장치.
  15. 프로세서-기반의 시스템에 관한 컴퓨터-실행 가능한 명령어를 가지는 컴퓨터 판독 가능한 매체로서,
    실행될 때 상기 프로세서-기반의 시스템은 하나 이상의 서비스에 관한 요청에 응하여 전달을 스케줄링하기 위한 방법을 수행하고, 상기 방법은
    서비스에 관한 적어도 하나의 새로운 요청을 수신하는 단계와,
    리스케줄링되는 오래된 요청들의 개수가 임계값에 제한되도록, 클라이언트로의 전달을 위해 적어도 하나의 새로운 요청과 임의의 오래된 요청들을 스케줄링하는 단계를
    포함하되,
    적어도 하나의 새로운 요청과 임의의 오래된 요청은 하나의 요청 세트를 형성하고, 스케줄링하는 단계는
    룩-백 요청이 요청 세트에서 설정되었는지를 결정하는 단계를 포함하며,
    어떠한 룩-백 요청도 설정되지 않았으면, 모든 오래된 요청들이 리스케줄링되도록 스케줄링 세트를 결정하는 단계와,
    룩-백 요청이 설정되고 그 룩-백 요청이 전달되지 않았으면, 클라이언트로의 전달을 위해 오래된 요청의 임계값 이하의 개수를 리스케줄링하는 단계를
    포함하는, 컴퓨터 판독 가능한 매체.
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