KR20010055926A - 실시간 자원 관측에 기반한 사용자 수용 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야
본 발명은 비디오 서버를 구축할 때 서버의 자원을 최대로 활용할 수 있는 사용자 수용 제어 방법에 관한 것으로, 특히 실시간 자원 관측에 기반한 사용자 수용 제어 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 관한 것임.
2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제
본 발명은 자원 변화의 상황을 실시간으로 기록하여 서버의 가용 자원을 알 수 있도록 하므로써 사용자의 서비스 요구에 따른 수용 여부를 제어하기 위한, 실시간 자원 관측에 기반한 사용자 수용 제어 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결 방법의 요지
본 발명은 사용자 수용 제어 시스템에 적용되는 실시간 자원 관측에 기반한 사용자 수용 제어 방법에 있어서, 서비스 시스템의 가용자원에 대한 데이터베이스를 실시간으로 구축하는 제 1 단계; 사용자가 상기 서비스 시스템에 접속하려고 하는 경우 상기 데이터베이스를 검색하여 그 접속여부를 결정하는 제 2 단계; 및 상기 서비스 시스템에 접속하여 서비스 제공을 받고 있는 사용자로부터 모드의 전환 요구가 있는 경우 상기 데이터베이스를 검색하여 그 전환여부를 결정하는 제 3 단계를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 주문형 비디오 서비스 등에 이용됨.

Description

실시간 자원 관측에 기반한 사용자 수용 제어 방법{Method For User Admission Control Based On Run-Time Resource Measurements}
본 발명은 비디오 서버를 구축할 때 서버의 자원을 최대로 활용할 수 있는 사용자 수용 제어 방법에 관한 것으로, 특히 실시간 자원 관측에 기반한 사용자 수용 제어 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 주문형 비디오 시스템, 영상 키오스크, 홈 쇼핑, 기업/학교내에서의 쌍방향 교육 시스템, 기업 홍보 시스템, 디지털 방송 시스템, 원격 보안 시스템등을 구축할 때 사용되는 비디오 서버의 효율적 관리에 관한 것이다.
일반적으로, 압축되어 저장된 동영상을 사용자의 주문에 의하여 전송하는 비디오 스트리밍 서버를 구축할 때, 서버의 자원을 최대로 활용할 수 있도록 시스템을 설계하고 구현해야 한다. 이러한 시스템의 구현시 핵심적인 내용중의 하나가 사용자 수용 제어 알고리즘이다.
종래의 사용자 수용 알고리즘은 시스템 자원의 정적인 측정(즉, 시스템 설치시의 성능 테스트)에 의해 서버의 가용 자원을 정하고, 시스템 서비스시에 사용자가 요구할 수 있는 최대 자원 요구량을 기준으로 수용 제어를 한다.
그러나, 이러한 최악 경우에 기반한 정적 사용자 수용 정책은 서버의 가용 자원을 오프-라인(서비스하지 않는 상황, off-line)으로 측정하기 때문에 실시간의 자원 변화 상황을 적절히 반영하지 못한다는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 가변하는 사용자의 자원 요구 특성을 반영하지 않아 서버의 자원을 필요 이상으로 사용하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 자원 변화의 상황을 실시간으로 기록하여 서버의 가용 자원을 알 수 있도록 하므로써 사용자의 서비스 요구에 따른 수용 여부를 제어하기 위한, 실시간 자원 관측에 기반한 사용자 수용 제어 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 사용자 수용 제어 시스템의 일실시예 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 가용자원 상태표를 이용한 단순 재생과 고속전후진 모드 변환 요구시의 사용자 수용 제어 개념도의 일예시도.
도 3 은 본 발명에 따른 실시간 자원 관측에 기반한 사용자 수용 제어 방법의 일실시예 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
101 : 클라이언트 102 : 통신망
103 : 서버 104 : 데이터베이스
105 : 사용자 수용 제어기
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 사용자 수용 제어 시스템에 적용되는 실시간 자원 관측에 기반한 사용자 수용 제어 방법에 있어서, 서비스 시스템의 가용자원에 대한 데이터베이스를 실시간으로 구축하는 제 1 단계; 사용자가 상기 서비스 시스템에 접속하려고 하는 경우 상기 데이터베이스를 검색하여 그 접속여부를 결정하는 제 2 단계; 및 상기 서비스 시스템에 접속하여 서비스 제공을 받고 있는 사용자로부터 모드의 전환 요구가 있는 경우 상기 데이터베이스를 검색하여 그 전환여부를 결정하는 제 3 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 실시간 자원 관측에 기반한 사용자 수용 제어를 위하여, 대용량 프로세서를 구비한 사용자 수용 제어 시스템에, 서비스 시스템의 가용자원에 대한 데이터베이스를 실시간으로 구축하는 제 1 기능; 사용자가 상기 서비스 시스템에 접속하려고 하는 경우 상기 데이터베이스를 검색하여 그 접속여부를 결정하는 제 2 기능; 및 상기 서비스 시스템에 접속하여 서비스 제공을 받고 있는 사용자로부터 모드의 전환 요구가 있는 경우 상기 데이터베이스를 검색하여 그 전환여부를 결정하는 제 3 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
본 발명에 따른 사용자 수용 제어 방법은 다음과 같은 두가지 특징을 갖는다.
첫째, 서버의 가용 자원을 실행 시간에 연속적으로 측정하고 기록함으로써, 예측치가 아닌 실측치에 의한 정확한 서버의 가용 자원을 알 수 있다.
둘째, 사용자의 접속은 최악 경우 자원 요구량에 의해 결정되나, 서비스가 진행됨에 따라 사용자의 자원 요구량은 적절한 값으로 수렴하게 되는데, 본 발명에서 제시하는 사용자 수용 제어 방법은 이 수렴된 값으로 서버의 가용 자원을 수정한다.
일반적으로 비디오 서버에서 사용하는 스트림 스케쥴링 정책은 시스템 자원을 효율적으로 사용하지만 시간 제약 준수를 보장하지 못한다. 즉, 시스템 성능을 초과하여 사용자를 수용하면 기존에 수용된 스트림의 데이타 연속성을 보장할 수 없다. 그러므로, 비디오 서버는 기존의 서비스 중인 사용자의 서비스의 품질(QoS) 유지를 위하여 사용자 수용을 적절히 제한하는 사용자 수용 제어기를 필요로 한다.
사용자 수용제어기는 스트림의 접속 요구가 발생하면 서비스 중인 스트림에 대한 서비스의 품질(QoS)을 보장하면서 새로운 스트림의 요구량을 만족할 만한 자원이 남아 있는지를 판단하여 수용을 결정한다.
수용결정 요소는 시스템의 성능, 현재 시스템의 부하와 새로운 스트림의 자원요구량이다.
즉, 새로운 스트림의 자원 요구량과 시스템의 성능은 벤치마킹 도구를 이용하여 구하는 정적인 값이고, 시스템의 부하는 스트림 수에 따라 바뀌는 동적인 값이다.
다수의 사용자가 비디오 서버에 접속한 상태에서는 동일한 비디오 화일을 접근한다 해도 각 프로세스 혹은 쓰레드 사이의 자원 경쟁, 커널의 스케줄링, 네트워크 전송상태등 외적 요소에 영향을 받으므로 프로세서 점유시간과 디스크 접근패턴은 사용자수와 비디오 화일의 종류에 따라 달라진다. 따라서 스트림당 발생하는 자원 부하는 동적으로 변화한다.
본 발명에서 제시하는 방법은 주기적으로 서버의 주요 자원의 상태를 검사하여 가용 자원 상태표에 기록하고, 이 표의 동적인 상태정보를 기반으로 시스템의 현재 부하를 결정한다.
가용 자원 상태표에 기록된 값은 각 스트림의 자원 요구량에 따른 서버의 자원사용량의 수렴값이다.
즉, 이 방법은 자원의 효율적 사용을 위하여 각 스트림당 부하의 평균 수렴값을 기준으로 시스템 부하를 계산하고, 이를 바탕으로 현재의 가용 자원량을 결정하는 수용 제어 정책을 사용한다.
주요 자원 변수는 클라이언트의 데이타 요구 주기(pi: i번째 스트림의 평균 데이터 요구 주기)(이하, 간단히 "pi"라함)와 i번째 스트림의 최대 데이터 요구 주기(pi max)(이하, 간단히 "pi max"라함)인데, 이들 값의 변화는 i번째 스트림의 평균 데이터율(ri)(이하, 간단히 "ri"라함)와 i번째 스트림의 최대 데이터율(ri max)(이하, 간단히 "ri max"라함)을 변화시킨다.
데이타 요구 주기는 전체 평균과 일정시간 동안의 평균 값을 유지하는데, 이는 짧은 시간내에 데이타율의 급격한 변화가 발생한 경우 이를 반영하도록 한다.
비디오 서버의 스케쥴링 정책은 알고리즘 자체만으로는 연속 데이터의 실시간 처리를 보장하지 못한다. 사용자 수용정책은 자원 사용률을 기준으로 한 수용제어를 통하여 서버의 스트림 스케쥴링을 사용하여 데이타의 연속성을 만족시킨다.
아래의 [수학식 1]은 수용된 클라이언트들의 평균 데이타율 ri와 새로운 클라이언트의 최대 데이타율의 합이 디스크 전송률과 네트워크 대역폭의 성능을 넘지 않으면 수용함을 나타낸다(여기서 Bdisk는 평균 디스크 대역폭, Bnet은 평균 넷트웍 대역폭을 나타낸다). 수용 제어기는 이식을 만족하는 클라이언트를 수용하여 스케쥴링 정책을 적용한다.
본 발명에서 제시하는 사용자 수용 제어 방법은 주문형 비디오 서버의 전형적 기능인 고속 전후진 서비스의 효율적인 관리에 적절히 사용될 수 있다.
고속 전후진 서비스란 단순 재생방식의 재생 속도보다 여러배 빠르게 재생하는 방식을 말하여, 일반적으로 고속 전후진 모드의 재생은 단순 재생 모드보다 3-4배의 미디어 대역폭을 요구한다.
이하, 도 1 내지 도 3 을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 사용자 수용 제어 시스템의 일실시예 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이 클라이언트(101)가 통신망(102)을 통해 비디오 서버(103)에 접속하여 비디오 동영상 서비스를 요구하는 경우, 비디오 서버(103)는 비디오 데이터베이스(104)에 압축되어 저장된 동영상을 제공하는 동시에 상기 사용자의 각종 서비스 요구에 응답한다. 또한, 비디오 서버(103)의 사용자 수용 제어기(105)는 이러한 서비스 제공시에 발생하는 각종 정보를 가용 자원 상태표에 기록한다.
도 2 는 본 발명에 따른 가용자원 상태표를 이용한 단순 재생과 고속전후진 모드 변환 요구시의 사용자 수용 제어 개념도의 일예시도로서, 새로운 클라이언트가 접속 요구를 할 경우(201)와 기존 사용자가 모드 전환(즉, 단순 재생 모드에서 고속 전후진 모드로 전환(202)하거나, 고속 전후진 모드에서 단순 재생 모드로 변환(203))을 요구할 때의 사용자 수용과정을 보여주고 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 단순 재생 모드에서 고속 전후진 모드로 전환을할 경우(202)에는 가용자원 상태표를 참고하여 그 수용 여부를 결정하게 되지만, 고속 전후진 모드에서 단순 재생 모드로 전환을 할 경우(203)에는 가용자원 상태표를 고려하지 않고 그 전환을 인정하고 있다.
도 3 은 본 발명에 따른 실시간 자원 관측에 기반한 사용자 수용 제어 방법의 일실시예 흐름도로서, 클라이언트가 서버에 모드 변환 요구를 요청할때의 사용자 수용제어기의 제어과정을 도시한 것이다.
서비스중인 스트림의 데이터율은 모드전환시에만 변화하므로 클라이언트의 모드가 변하지 않으면 전체 자원사용량도 변하지 않는다.
즉, 보통 재생을 하던 클라이언트가 고속 재생 모드로 전환하면 할당량 이상의 자원 사용을 요구하여 서비스중인 다른 클라이언트의 서비스의 품질(QoS) 보장에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 서버에 접속하여 서비스를 제공받고 있는 클라이언트로부터 모드 변환 요구가 있는 경우, 우선 어떠한 모드로부터 어떠한 모드로의 변환인지를 판단하여야 한다(301).
클라이언트로부터 낮은 데이타율 모드(단순 재생모드)에서 높은 데이타율 모드(고속 전후진 재생 모드)로의 전환 요구가 발생한 경우, 시스템의 자원 여유량을 조사하여(302) 예상되는 전체 시스템 부하가 시스템 성능을 초과할 때 클라이언트의 요구를 거부하면 시스템이 과부하되는 경우는 발생하지 않는다.
즉, 클라이언트의 모드 변환 요구에 대하여 [수학식 1]에 따라 그 허용여부를 결정한다(302).
허용이 거부된 클라이언트는 사용자의 선택에 따라 현재 모드대로 재생되고고속 전후진 재생 모드로의 전환을 기권한다(303).
허용된 클라이언트는 가용 자원량을 기록하고 있는 가용자원 상태표의 정보를 갱신하고 고속 전후진 재생 모드로 전환한다(304).
고속 전후진 재생모드의 클라이언트는 수용제어기의 판단을 거치지 않고 단순 재생모드로 전환한다(305).
본 발명에 따른 실시예를 설명하면 다음과 같다.
즉, 서버의 평균 디스크 대역폭이 6MB/sec, 평균 넷트웍 대역폭이 4MB/sec인 시스템에서 최악 데이터율이 200KB/sec 인 동영상을 서비스한다고 가정하자. 종래이 사용자 수용제어 방식인 최악 데이터율을 고려한 사용자 수용 정책을 사용할 경우, 최대 4MB/200KB=20 사용자만을 수용할 수 있다. 본 발명에서 제시하는 방법에 의하면, 각 사용자의 데이터 요구율을 연속적으로 실측한 실제 요구량을 고려하는 것이다. 즉, 스트림의 평균데이타율의 수렴치가 170KB/sec라고 했을 때 최대 4MB/170KB=23 사용자를 수용할 수 있다.
또다른 실시예로서, 서버의 평균 디스크 대역폭이 6MB/sec, 평균 넷트웍 대역폭이 4MB/sec인 시스템에서 현재 4개의 300KB/sec 데이터율(실측한 수렴치)의 빠른 재생을 하는 클라이언트와 26개의 100KB/sec 데이터율(실측한 수렴치)의 보통 재생을 하는 클라이언트가 접속된 상황에서 100KB/sec 데이터율의 클라이언트가 최악 데이터율이 400KB/sec인 빠른 재생을 요구하면 [수학식 1]에 의해, 자원 이용률이 최대 넷트웍 대역폭(4MB/sec)을 초과해 모드전환이 거부된다. 하지만 최악 데이터율이 200KB/sec인 새로운 클라이언트가 접속을 요구하면 자원 이용률이 최대 넷트웍 대역폭(4MB/sec)보다 작아 접속이 허가된다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은 서버의 가용 자원을 실행 시간에 연속적으로 측정하고 기록하므로써. 실시간의 자원 변화 상황을 적절히 반영할 수 있어, 사용자의 요구에 따른 서버의 자원을 효과적으로 이용할 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 사용자 수용 제어 시스템에 적용되는 실시간 자원 관측에 기반한 사용자 수용 제어 방법에 있어서,
    서비스 시스템의 가용자원에 대한 데이터베이스를 실시간으로 구축하는 제 1 단계;
    사용자가 상기 서비스 시스템에 접속하려고 하는 경우 상기 데이터베이스를 검색하여 그 접속여부를 결정하는 제 2 단계; 및
    상기 서비스 시스템에 접속하여 서비스 제공을 받고 있는 사용자로부터 모드의 전환 요구가 있는 경우 상기 데이터베이스를 검색하여 그 전환여부를 결정하는 제 3 단계
    를 포함하는 실시간 자원 관측에 기반한 사용자 수용 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 단계의 상기 결정은, 상기 데이터베이스를 검색하여 상기 서비스 시스템에 접속하려고 하는 사용자가 요구하는 스트림의 요구량을 만족할 만한 자원이 남아 있는 경우 상기 사용자의 접속을 수용하는 것을 특징으로 하는 실시간 자원 관측에 기반한 사용자 수용 제어 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    낮은 데이터율 모드로부터 높은 데이터율 모드로의 전환 요구가 있는 경우 상기 데이터베이스를 이용하여 상기 서비스 시스템의 자원 여유량을 초과하는지를 판단하는 제 4 단계;
    상기 제 4 단계의 판단결과 초과하면 상기 전환 요구를 거절하는 제 5 단계; 및
    상기 제 4 단계의 판단결과 초과하지 않으면 상기 전환을 수행하고 상기 데이터베이스를 갱신하는 제 6 단계
    를 포함하는 실시간 자원 관측에 기반한 사용자 수용 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 낮은 데이터율 모드는 단순 재생 모드인 것을 특징으로 하는 실시간 자원 관측에 기반한 사용자 수용 제어 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    높은 데이터율 모드로부터 낮은 데이터율 모드로의 전환 요구가 있는 경우 상기 데이터베이스의 정보를 고려하지 않고 그 전환을 수행하는 제 4 단계; 및
    상기 데이터베이스를 갱신하는 제 5 단계
    를 포함하는 실시간 자원 관측에 기반한 사용자 수용 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 높은 데이터율 모드는 고속 전진 모드 또는 고속 후진 모드인 것을 특징으로 하는 실시간 자원 관측에 기반한 사용자 수용 제어 방법.
  7. 실시간 자원 관측에 기반한 사용자 수용 제어를 위하여, 대용량 프로세서를 구비한 사용자 수용 제어 시스템에,
    서비스 시스템의 가용자원에 대한 데이터베이스를 실시간으로 구축하는 제 1 기능;
    사용자가 상기 서비스 시스템에 접속하려고 하는 경우 상기 데이터베이스를 검색하여 그 접속여부를 결정하는 제 2 기능; 및
    상기 서비스 시스템에 접속하여 서비스 제공을 받고 있는 사용자로 부터 모드의 전환 요구가 있는 경우 상기 데이터베이스를 검색하여 그 전환여부를 결정하는 제 3 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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