KR100273367B1 - Dynamic Buffer Control System of Serial Media Server - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A dynamic buffer control device is provided to minimize a buffer use and maximize a data process efficiency, by assigning a buffer to some groups according to a variable bit rate compensation characteristic. CONSTITUTION: A disk(10) stores a compressed continuous medium, and a disk driver(20) reads data from the disk(10). A disk scheduler(30) determines whether any stream of presently serviced streams is read out from the disk, and a free buffer pull(45) stores a continuous medium stream. A dynamic buffer controller(35) calculates a maximum buffer amount necessary for a window period using information from the scheduler and meta data and assigns a buffer space necessary every window period. The dynamic buffer controller(35) transfers the assignment result to the scheduler(30). An input buffer(41) stores being read out from the disk according to the control of the controller(35). An output buffer(42) stores data being transferred to a client(60) according to the control of the controller(35). A network part(50) transfers the data stored in the output buffer(42) to a network, and the client(60) displays data transferred via the network.

Description

연속매체 서버의 동적 버퍼 제어장치Dynamic Buffer Control System of Serial Media Server

본 발명은 연속 매체의 비디오 데이터를 제공하는 연속 매체 서버에 관한 것으로, 특히 버퍼를 연속 매체의 가변 비트율 압축 특성에 따라 동적으로 몇 개의 그룹으로 나누어 관리함으로써 버퍼의 사용량을 최소화하면서 처리의 효율성을 극대화하기 위한 연속매체 서버의 동적 버퍼 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a continuous media server that provides video data of a continuous medium. In particular, the buffer is dynamically divided into several groups according to the variable bit rate compression characteristics of the continuous medium, thereby maximizing processing efficiency while minimizing the buffer usage. The present invention relates to a dynamic buffer control apparatus for a continuous medium server.

도 1은 종래의 연속매체 서버 구조도로서, 이에 도시한 바와같이, 압축된 연속매체를 저장하는 디스크(10)와, 상기 디스크(10)로 부터 데이터를 읽어들이는 디스크 드라이버(20)와, 버퍼의 상태를 체크하여 현재 서비스 되고 있는 스트림중에서 어느 스트림을 어떤 순서로 디스크에서 읽어올 것인가를 결정하는 디스크 스케줄러(30)와, 상기 디스크 스케줄러(30)에 의해서 결정된 스트림의 해당 데이터를 디스크 드라이버(20)에서 읽어온 데이터를 저장하는 버퍼부(40)와, 상기 버퍼부(40)에 저장된 데이터를 네트워크로 전송하는 네트워크부(50)와, 네트워크를 통해 전송되어온 데이터를 디스플레이 해서 이용하는 클라이언트부(60)로 구성된다.1 is a structure diagram of a conventional continuous medium server, as shown in FIG. 1, a disk 10 storing a compressed continuous medium, a disk driver 20 reading data from the disk 10, and a buffer. The disk scheduler 30 is configured to determine which stream is read from the disk in the stream currently being serviced by checking the state of the disk scheduler, and the corresponding data of the stream determined by the disk scheduler 30 is stored in the disk driver 20. Buffer unit 40 for storing the data read from the network, a network unit 50 for transmitting the data stored in the buffer unit 40 to the network, and a client unit 60 for displaying and using the data transmitted through the network. It is composed of

이와같이 구성된 종래 기술에 대하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.Looking at the prior art configured in this way in detail as follows.

디스크 스케줄러(30)가 현재 서비스 되고 있는 스트림중에서 어느 스트림을 어떤 순서로 디스크에서 읽어올 것인가를 결정하고, 그 결정한 데이터를 읽어들이라는 정보를 디스크 드라이버(20)로 출력하면, 상기 디스크 드라이버(20)는 압축된 연속매체를 저장하는 디스크(10)로 부터 해당 데이터를 읽어들여 버퍼들로 이루어진 버퍼부(40)로 출력한다.If the disk scheduler 30 decides which stream is read from the disk in the current service stream and in what order, and outputs the information to read the determined data to the disk driver 20, the disk driver 20 ) Reads the data from the disk 10 storing the compressed continuous medium and outputs the corresponding data to the buffer unit 40 composed of buffers.

그러면 상기 버퍼부(40)는 디스크 드라이버(20)로 부터 전달된 데이터를 저장한다.The buffer unit 40 then stores the data transferred from the disk driver 20.

상기 버퍼부(40)에 저장된 데이터를 네트워크부(50)에서 읽어들여 네트워크로 전송하면, 클라이언트부(60)의 클라이언트들이 네트워크를 통해 전송되어 오는 데이터를 디스플레이하여 이용한다.When the data stored in the buffer unit 40 is read from the network unit 50 and transmitted to the network, the clients of the client unit 60 display and use the data transmitted through the network.

상기에서와 같은 동작을 행하는 연속매체 서버는 다양한 디스크 스케줄링을 위해서 버퍼관리를 했다.The continuous medium server performing the same operation as described above has managed buffers for various disk scheduling.

이러한 버퍼관리의 목적은 대부분 동시에 수용할 수 있는 클라이언(Client) 수를 최대화 하기 위한 것과, 클라이언트의 실시간 요구를 보장하면서 필요한 버퍼공간을 최소화하는 것이다.The purpose of such buffer management is to maximize the number of clients that can be accommodated at the same time, and to minimize the required buffer space while ensuring the real-time needs of the client.

상기 버퍼부(40)를 구성하는 버퍼의 버퍼공간을 예약할 때, 버퍼 공간을 일정하게 할당해서 사용하고, 가변비트율 압축을 고려하지 않았다.When reserving the buffer space of the buffer constituting the buffer unit 40, the buffer space is constantly allocated and used, and variable bit rate compression is not considered.

예를 들면 최대 재생율이 1.5Mbps이면, 이 재생율로 해당하는 버퍼공간을 할당해서 연속매체 서비스가 완전히 끝날 때 까지 그 버퍼 사이즈는 변하지 않는다.For example, if the maximum refresh rate is 1.5Mbps, the buffer size does not change until the buffer medium is allocated at this refresh rate and the continuous media service is completely finished.

그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서 연속 매체 스트림율은 가변비트율(VBR) 압축 때문에 변하고 보통, 최대 전송율 보다 작다. 따라서 정적인 버퍼공간의 할당은 불필요한 버퍼 공간을 더 할당해서 충분히 활용하지 못하는 결과를 초래하고, 이것은 주어진 메인 메모리로 동시에 수용할 수 있는 클라이언트 수를 늘리는데 걸림돌의 원인이 되는 문제점이 있다.However, in the prior art as described above, the continuous media stream rate varies due to variable bit rate (VBR) compression and is usually less than the maximum rate. Therefore, the allocation of static buffer space results in insufficient allocation of unnecessary buffer space, which causes a problem in increasing the number of clients that can simultaneously accommodate a given main memory.

따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 연속매체의 가변비트율 압축의 특성에 따라 동적으로 몇 개의 그룹으로 나누어 할당함으로써 버퍼의 사용량을 최소화하면서, 디스크로 부터 읽어온 데이터의 처리의 효율성을 극대화하도록 한 연속매체 서버의 동적 버퍼 제어장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention for solving the conventional problems as described above is to allocate the data divided from several disks dynamically according to the characteristics of the variable bit rate compression of the continuous medium, while minimizing the buffer usage, It is to provide a dynamic buffer control device of a continuous media server to maximize the processing efficiency.

도 1은 종래의 연속매체 서버 구조도.1 is a structure diagram of a conventional continuous medium server.

도 2는 본 발명의 연속매체 서버의 동적 버퍼 제어장치의 구성도.2 is a block diagram of a dynamic buffer control apparatus of a continuous medium server of the present invention.

도 3은 도 2에서, 각 그룹의 윈도우 주기 시작을 보여주는 설명도.3 is an explanatory diagram showing the start of the window period of each group in FIG. 2;

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***

10 : 디스크 20 : 디스크 드라이버10: Disk 20: Disk Driver

30 : 디스크 스케줄러 35 : 동적버퍼 제어부30: disk scheduler 35: dynamic buffer control

41 : 입력 버퍼 42 : 출력 버퍼41: input buffer 42: output buffer

45 : 자유버퍼풀 50 : 네트워크부45: free buffer pool 50: network

60 : 클라이언트부60: client

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연속매체 스트림을 저장하고 있는 자유버퍼풀과, 메타 데이터를 이용해서 각 클라이언트가 윈도우 주기동안 필요한 최대 버퍼량을 계산해서 매 윈도우의 주기마다 필요한 버퍼의 공간을 상기 자유버퍼풀로 부터 할당하는 동적버퍼 제어부와, 상기 동적버퍼 제어부의 제어에 따라 디스크로 부터 읽어오는 과정에 있는 데이터를 저장하는 입력버퍼와, 상기 동적버퍼 제어부의 제어에 따라 클라이언트로 전송되고 있는 데이터를 저장하고 있는 출력버퍼로 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention utilizes a free buffer pool for storing a continuous medium stream, and calculates the maximum buffer amount required for each client during a window period by using metadata. A dynamic buffer controller allocated from a free buffer pool, an input buffer for storing data in the process of reading from a disk under the control of the dynamic buffer controller, and data transmitted to a client under the control of the dynamic buffer controller. Characterized in that consisting of an output buffer for storing the.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명 연속매체 서버의 동적 버퍼 제어장치에 대한 블록 구성도로서, 이에 도시한 바와같이, 압축된 연속매체를 저장하는 디스크(10)와, 상기 디스크(10)로 부터 데이터를 읽어들이는 디스크 드라이버(20)와, 현재 서비스 되고 있는 스트림중에서 어느 스트림을 어떤 순서로 디스크에서 읽어올 것인가를 결정하는 디스크 스케줄러(30)와, 연속매체 스트림을 저장하고 있는 자유버퍼풀(45)과, 상기 디스크 스케줄러(30)로 부터의 정보와 메타 데이터를 이용해서 각 클라이언트가 윈도우 주기동안 필요한 최대 버퍼량을 계산해서 매 윈도우의 주기마다 필요한 버퍼의 공간을 상기 자유버퍼풀(45)로 부터 할당하고, 이 할당 결과를 상기 디스크 스케줄러(30)로 전송하는 동적버퍼 제어부(35)와, 상기 동적버퍼 제어부(35)의 제어에 따라 디스크로 부터 읽어오는 과정에 있는 데이터를 저장하는 입력버퍼(41)와, 상기 동적버퍼 제어부(35)의 제어에 따라 클라이언트(60)로 전송되고 있는 데이터를 저장하고 있는 출력버퍼(42)와, 상기 출력버퍼(42)에 저장된 데이터를 네트워크로 전송하는 네트워크부(50)와, 네트워크를 통해 전송되어온 데이터를 디스플레이 해서 이용하는 클라이언트부(60)로 구성한다.FIG. 2 is a block diagram of a dynamic buffer control apparatus of a continuous media server according to the present invention. As shown in FIG. 2, a disk 10 storing a compressed continuous media and data are read from the disk 10. A disk driver 20, a disk scheduler 30 which determines in which order among which streams are currently being serviced from the disk, a free buffer pool 45 which stores a continuous medium stream, Using the information and the metadata from the disk scheduler 30, each client calculates the maximum buffer amount required during the window period, and allocates the required buffer space from the free buffer pool 45 for each window period. And, from the disk under the control of the dynamic buffer control unit 35 and the dynamic buffer control unit 35, which transmits this allocation result to the disk scheduler 30. An input buffer 41 for storing data in the process, an output buffer 42 for storing data being transmitted to the client 60 under the control of the dynamic buffer control unit 35, and the output buffer 42 Network portion 50 for transmitting the data stored in the network to the network, and the client portion 60 for displaying and using the data transmitted through the network.

이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the present invention configured as described in detail as follows.

비디오 데이터가 엠펙(MPEG) 표준과 같이 가변비트율 압축으로 엔코딩되어서 디스플레이시간이 똑같은 세그먼트로 나누어져 디스크에 저장되면, 각 세그먼트는 같은 프레임 수의 데이터를 가지지만 가변비트율 압축에 의해 그 크기는 달라진다.If video data is encoded with variable bit rate compression as in MPEG standard, and the display time is divided into equal segments and stored on disk, each segment has the same frame number of data but its size is changed by variable bit rate compression.

따라서 자유버퍼풀(45)은 단방향 서비스 등급에 대한 G개와 양방향 서비스 등급에 대한 1개의 세그먼트, 즉 G+1개의 세그먼트로 나누어져 비디오 데이터가 저장된다.Accordingly, the free buffer pool 45 is divided into G segments for unidirectional service grade and one segment for bidirectional grade of service, that is, G + 1 segments, to store video data.

여기서 단방향 서비스 등급은 정상적인 전진방향 재생만 제공하는 서비스이고, 양방향 서비스 등급은 빨리감기, 되감기, 일시정지와 같은 기능을 행하는 서비스이다.The one-way service level is a service that provides only normal forward playback, and the two-way service level is a service that performs functions such as fast forward, rewind, and pause.

클라이언트부(60)의 클라이언트가 데이터를 요구하면, 그 요구가 양방향 서비스 등급인지 단방향 서비스 등급인지를 확인 한 후 자유버퍼풀(45)을 할당하고, 서비스 종류를 디스크 스케줄러(30)로 알려준다.When the client of the client unit 60 requests data, it checks whether the request is a bidirectional service class or a unidirectional service class, allocates a free buffer pool 45, and informs the disk scheduler 30 of the service type.

그러면 상기 디스크 스케줄러(30)는 현재 서비스 되고 있는 스트림중에서 어느 스트림을 어떤 순서로 디스크에서 읽어올 것인가를 결정하고, 그 결정한 데이터를 읽어들이라는 정보를 디스크 드라이버(20)로 출력하고, 그리고 동시에 모든 클라이언트의 버퍼공간을 재 할당하는 것을 피하기 위하여 현재 서비스되고 있는 클라이언트들을 몇 개의 그룹으로 나누어서 관리한다.The disk scheduler 30 then determines which stream from which the stream is currently being serviced from which disk to read, outputs the information to read the determined data to the disk driver 20, and simultaneously To avoid reallocating the client's buffer space, manage the currently serving clients into several groups.

여기서 몇 개의 그룹은 단방향 서비스 등급의 그룹과 양방향 서비스 등급의 그룹으로 나누어 관리한다.Here, some groups are managed by dividing them into one-way service class groups and two-way service class groups.

이에 따라 상기 디스크 드라이버(20)는 압축된 연속매체를 저장하는 디스크(10)로 부터 해당 데이터를 읽어들여 입력버퍼(41)로 출력한다.Accordingly, the disk driver 20 reads out the corresponding data from the disk 10 storing the compressed continuous medium and outputs the data to the input buffer 41.

그러면 상기 입력버퍼(41)는 읽어들인 비디오 데이터는 자유버퍼풀(45)에 저장시켜 두고, 읽어오는 과정에 있는 데이터는 저장하고 있는다.Then, the input buffer 41 stores the read video data in the free buffer pool 45, and stores the data during the reading process.

이와같은 방식으로 상기 자유버퍼풀(45)에 클라이언트가 요구하는 데이터를 저장하여 둔다.In this manner, the free buffer pool 45 stores the data requested by the client.

그런다음 출력버퍼(42)는 자유버퍼풀(45)로 부터 데이터를 읽어들여 네트워크부(50)로 전송하면, 상기 네트워크부(50)는 출력버퍼(42)로 부터 전송되는 비디오 데이터를 네트워크로 전송한다.Then, the output buffer 42 reads data from the free buffer pool 45 and transmits the data to the network unit 50. The network unit 50 transfers the video data transmitted from the output buffer 42 to the network. send.

한 사이클 시간 t동안 출력버퍼(42)로 부터 소비되는 데이터량은 앞 사이클에서 디스크(10)로 부터 검색되어야 하고, 사이클 시간 t가 시작될 때 출력버퍼(42) 속에 데이터가 저장되어 있어야 한다.The amount of data consumed from the output buffer 42 for one cycle time t must be retrieved from the disk 10 in the previous cycle, and the data must be stored in the output buffer 42 at the beginning of the cycle time t.

동적버퍼 제어부(35)는 그룹의 버퍼 공간을 라운드로빈 방식으로 관리하기 위해 각 그룹에 대한 윈도우 주기(T)의 시작 시간값을 다르게 할당한다.The dynamic buffer control unit 35 differently assigns a start time value of the window period T for each group to manage the buffer space of the group in a round robin manner.

예를 들면, 도 3에서와 같이 재생되는 두 개의 비디오1,3을 갖는 하나의 그룹1과, 재생되는 두 개의 비디오2,4를 갖는 또 다른 하나의 그룹2이 있을 경우, 그룹1의 윈도우 주기는 사이클 시간 S1에서 시작하고, 반면에 그룹2의 윈도우 주기는 S2(=S1+3)에서 시작된다.For example, if there is one group 1 having two videos 1 and 3 played back and another group 2 having two videos 2 and 4 played back, as shown in FIG. Starts at cycle time S1, while the window period of group 2 starts at S2 (= S1 + 3).

여기서 3은 비디오 갯수에서 1을 뺀 값이다.Where 3 is the number of videos minus one.

이상에서와 같이 버퍼를 연속매체의 가변비트율 압축의 특성에 따라 동적으로 몇 개의 그룹으로 나누어 할당함으로써 버퍼의 사용량을 최소화하면서, 디스크에서 읽어온 데이터의 처리의 효율성을 극대화하여 동시에 수용할 수 있는 재생 스트림 수를 최대화할 수 있다.As mentioned above, the buffers are dynamically divided into several groups according to the characteristics of the variable bit rate compression of the continuous medium to minimize the buffer usage and maximize the efficiency of data read from the disk. The number of streams can be maximized.

따라서, 본 발명은 버퍼를 연속매체의 가변비트율 압축의 특성에 따라 동적으로 몇 개의 그룹으로 나누어 할당함으로써 버퍼의 사용량을 최소화하면서, 디스크에서 읽어온 데이터의 처리의 효율성을 극대화하여 동시에 수용할 수 있는 재생 스트림 수를 최대화할 수 있도록 한 효과가 있다.Accordingly, the present invention can be accommodated by maximizing the efficiency of processing data read from the disk while minimizing the buffer usage by dynamically allocating the buffer into several groups according to the characteristics of the variable bit rate compression of the continuous medium. This has the effect of maximizing the number of playback streams.

Claims (2)

압축된 연속매체를 저장하는 디스크와, 상기 디스크로 부터 데이터를 읽어들이는 디스크 드라이버와, 현재 서비스 되고 있는 스트림중에서 어느 스트림을 어떤 순서로 디스크에서 읽어올 것인가를 결정하는 디스크 스케줄러와, 연속매체의 가변비트율 압축의 특성에 따라 동적으로 몇 개의 그룹으로 나누어 할당하고 그 할당된 공간에 연속매체 스트림을 저장하고 있는 자유버퍼풀과, 상기 디스크 스케줄러로 부터의 정보와 메타 데이터를 이용해서 각 클라이언트가 윈도우 주기동안 필요한 최대 버퍼량을 계산해서 매 윈도우의 주기마다 필요한 버퍼의 공간을 상기 자유버퍼풀로 부터 할당하고, 이 할당 결과를 상기 디스크 스케줄러로 전송하는 동적버퍼 제어부와, 상기 동적버퍼 제어부의 제어에 따라 디스크로 부터 읽어오는 과정에 있는 데이터를 저장하는 입력버퍼와, 상기 동적버퍼 제어부의 제어에 따라 클라이언트로 전송되고 있는 데이터를 저장하고 있는 출력버퍼를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연속매체 서버의 동적 버퍼 제어장치.A disk for storing compressed continuous media, a disk driver for reading data from the disk, a disk scheduler for determining which stream to read from the disk among the streams currently being serviced, and a continuous media According to the characteristics of the variable bit rate compression, each client uses a free buffer pool that dynamically allocates several groups and stores continuous media streams in the allocated space, and information and metadata from the disk scheduler. The dynamic buffer control unit calculates the maximum amount of buffer required during the period and allocates the required buffer space from the free buffer pool every period of the window, and transmits the allocation result to the disk scheduler. The data in the process of reading from disk And an output buffer for storing data being transmitted to the client under the control of the dynamic buffer control unit. 제1항에 있어서, 동적버퍼 제어부는 단방향 서비스 등급에 대한 G개의 그룹과 양방향 서비스 등급에 대하여 1개의 그룹으로 나누어 관리하도록 한 것을 특징으로 하는 연속매체 서버의 동적 버퍼 제어장치.The apparatus of claim 1, wherein the dynamic buffer controller divides and manages G groups for unidirectional service grades and one group for bidirectional service grades.
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