Исследование и разработка методов хранения и доступа к данным в серверах мультимедиа

• Автор: Косяков, Михаил Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 168 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ФАЙЛОВЫХ СИСТЕМ СЕРВЕРОВ МУЛЬТИМЕДИА

1.1. Методы обеспечения непрерывного воспроизведения потоковых данных

1.1.1. Методы нахождения количества отсчетов, считываемых за один цикл.

1.1.2. Методы дискового планирования.

1.1.3. Алгоритмы управления допуском.

1.2. Методы размещения данных.

1.2.1. Методы организации дискового пространства.

1.2.2. Методы размещения файлов на нескольких дисках.

1.3. Парадигмы файловых систем

1.4. Методы построения мультимедийных файловых систем.
1.4.1. Файловые системы раздельной архитектуры.
1.4.2. Файловые системы интегрированной архитектуры
1.5. Показатели эффективности сервера мультимедиа.
1.5.1. Показатели качества обслуживания
1.5.2. Характеристики оперативности и производительности.
1.6. Выводы.
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ХРАНЕНИЯ И ДОСТУПА К ТЕКСТОРИЕНТИРОВАННЫМ ДАННЫМ
2.1. Параметры и характеристики моделирования.
2.2. Разработка моделей для метода поблочного чередования данных
2.2.1. Аналитические модели для алгоритмов дискового планирования РСРЗиЬООК
з
2.2.2. Проверка адекватности аналитических моделей
2.3. Исследование влияния длины блока на эффективность дисковой подсистемы.
2.4. Разработка моделей для метода экстентного размещения данных
2.4.1. Аналитические модели для алгоритмов дискового планирования
2.4.2. Проверка адекватности аналитических моделей
2.5. Сравнительный анализ методов хранения и доступа к тексториснтированным данным.
2.5.1. Равномерное распределение нагрузки по набору дисков
2.5.2. Неравномерное распределение нагрузки по набору дисков
2.6. Выводы
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ХРАНЕНИЯ И ДОСТУПА К ПОТОКОВЫМ ДАННЫМ.
3.1. Параметры и характеристики моделирования
3.2. Разработка моделей для метода размещения файлов согласно
постоянному шагу данных
3.2.1. Аналитическая модель для циклического метода доступа и
алгоритма дискового планирования .
3.2.2. Проверка адекватности аналитической модели.
3.3. Исследование влияния длины блока на эффективность дисковой подсистемы
3.4. Разработка моделей для метода размещения файлов согласно
постоянному шагу времени
3.4.1. Аналитическая модель для циклического метода доступа и
алгоритма дискового планирования
3.4.2. Проверка адекватности аналитической модели
3.5. Сравнительный анализ методов хранения и доступа к потоковым данным.
3.6. Выводы
Глава 4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА ДИСКОВОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ДЛЯ СЕРВЕРОВ МУЛЬТИМЕДИА ИНТЕГРИРОВАННОЙ АРХИТЕКТУРЫ.
4.1. Принципы организации методов дискового планирования
4.1.1. Дисциплины обслуживания запросов в течение цикла
4.1.2. Дисциплины ограничения числа запросов, выбираемых на обслуживание
4.1.3. Дисциплины обслуживания очереди запросов
4.2. Исследование методов дискового планирования
4.2.1. Сравнительный анализ методов дискового планирования
4.2.2. Анализ влияния длительности периода на производительность подсистемы вводавывода.
4.2.3. Анализ и аналитическое описание границы области допустимой нагрузки
4.3 Сравнительный анализ архитектур построения мультимедийных файловых систем.
4.4 Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА


Определены метод размещения тексториентированных данных и алгоритм дискового планирования, повышающие производительность подсистемы вводавывода. В главе 3 разрабатываются аналитические модели работы дисковой подсистемы вводавывода при использовании методов размещения аудиовидео файлов согласно постоянному шагу данных и согласно постоянному шагу времени совместно с циклическим методом доступа и алгоритмом дискового планирования . С помощью построенных моделей проводится сравнительный анализ указанных методов и исследуется влияние различных параметров на эффективность работы дисковой подсистемы. Определены метод размещения аудиовидео файлов и алгоритм доступа к данным, повышающие производительность подсистемы вводавывода. Рассматриваются методики определения оптимальной длины блока файловой системы для серверов, обеспечивающих хранение и доступ к тексториентированным данным, и серверов, обеспечивающих работу с потоковыми данными. Для серверов мультимедиа интегрированной архитектуры определен предпочтительный метод размещения данных обоих типов. В главе 4 описываются методы дискового планирования, определяющие порядок обслуживания запросов к тексториентированным и потоковым данным. С помощью построенных имитационных моделей проводится их сравнительный анализ. Предлагается и исследуется метод дискового планирования, позволяющий увеличить производительность дисковой подсистемы вводавывода в рамках требуемого качества обслуживания. Для данного случая разрабатывается аналитический метод определения предельной нагрузки при заданных ограничениях на стохастические показатели качества обслуживания. Проводится анализ эффективности работы дисковой подсистемы вводавывода для случаев раздельной и интегрированной архитектур построения файловых систем серверов мультимедиа. Глава 1. В данной главе проводится сравнительный анализ методов хранения и доступа к обычным тексториентированным данным и методов, характерных для работы с потоковыми данными. Проанализированы подходы к организации файловой системы серверов мультимедиа, предназначенных для работы с данными обоих типов. Вводится понятие качества обслуживания для запросов к тексториентированным и потоковым данным. Определяются стохастические показатели качества обслуживания и характеристики оперативности и производительности. Выделены основные направления исследования. Результатом оцифровки аудио или видео информации является последовательность отсчетов или видеокадров соответственно. В дальнейшем такую последовательность будем называть потоком данных, который имеет смысл только в случае непрерывного воспроизведения во времени. Таким образом, при записи цифровой аудиовидео информации необходимо непрерывно сохранять отсчеты, генерируемые источником, во избежание переполнения буфера устройства. Аналогично, при считывании потока данных необходимо предоставлять его отсчеты с требуемой для воспроизводящего устройства скоростью. При этом, как показано в , с точки зрения представления в реальном времени эти процессы математически эквивалентны. В связи с этим в данной работе ограничимся рассмотрением лишь методов считывания цифровой аудиовидео информации, предполагая, что механизмы записи будут построены по аналогичным принципам. Процесс считывания данных вычислительными системами обычно является неравномерным во времени и имеет скачкообразный характер 3. Поэтому для непрерывного воспроизведения потоков информации применяется буферизация их фрагментов. В этом случае основная задача сервера мультимедиа будет заключаться в поддержке достаточного количества данных в буфере, выделенном для каждого потока, на протяжении всего времени воспроизведения . При этом далее будем полагать, что сетевая инфраструктура обладает необходимой пропускной способностью и обеспечивает своевременную доставку требуемых данных. Рис. В простейшем случае, требуемая непрерывность может быть гарантирована путем буферизации всего потока до начала его воспроизведения. Однако подобный подход приводит к необходимости размещения буфера большого размера и к большим задержкам начала воспроизведения.