효율적인 분산 VOD 서버를 위한 Channel Bonding 기반 M-VIA 및 인터벌 캐쉬의 활용

Abstract

본 논문에서는 분산 VOD 서버의 내부 통신망에 발생하는 부하를 줄이기 위해 channel bonding 기반 M-VIA 및 인터벌 캐쉬를 적용하는 방법을 제안한다. 분산 VOD 서버의 각 노드는 클러스터상에 분산 저장된 비디오 데이터를 서버 내부 통신망을 사용하여 전송받아 사용자에게 제공한다. 이 때, 대량의 비디오 데이터가 서버 내부 통신망을 통하여 전송됨으로 서버 내부 통신망에 부하가 증가한다. 본 논문에서는 서버 내부 통신망의 부하를 감소시키기 위해서 두 가지 기법을 적용하였다. 첫째, channel bonding을 지원하는 M-VIA를 개발하여 Gigabit Ethernet기반 서버 내부 통신망에 적용하였다. M-VIA는 TCP/IP의 통신 오버헤드를 제거한 사용자 수준 통신 프로토콜로 통신에 소요되는 시간을 감소시켜준다. 이러한 M-VIA에 복수개의 네트워크 카드를 사용하여 통신이 가능하게 하는 channel bonding 기법을 적용함으로써 서버 내부 통신망 자체의 대역폭을 증가시켰다. 두번째, 인터벌 캐쉬 기법을 적용하여 원격 서버 노드에서 전송 받은 비디오 데이터를 지역 노드의 메인 메모리에 캐쉬함으로써, 서버 내부 통신망에 발생하는 통신량을 감소시켰다. 실험을 통하여 분산 VOD 서버의 성능을 측정하였으며, TCP/IP에 기반하고 인터벌 캐쉬를 지원하지 않는 기존의 분산 VOD 서버와 성능을 비교하였다. 실험결과, channel bonding 기반 M-VIA의 적용으로 약<TEX>$20\%$</TEX>의 성능 향상, 그리고 인터벌 캐쉬 기법을 적용하여 추가로 약 <TEX>$10\%$</TEX>의 성능 향상이 생겨 총 <TEX>$30\%$</TEX>의 성능 향상을 얻을 수 있었다. This paper presents a PC cluster-based distributed video on demand (VOD) server that minimizes the load of the interconnection network by adopting channel bonding-based MVIA and the interval cache algorithm Video data is distributed to the disks of each server node of the distributed VOD server and each server node receives the data through the interconnection network and sends it to clients. The load of the interconnection network increases because of the large volume of video data transferred. We adopt two techniques to reduce the load of the interconnection network. First, an Msupporting channel bonding technique is adopted for the interconnection network. n which is a user-level communication protocol that reduces the overhead of the TCP/IP protocol in cluster systems, minimizes the time spent in communicating. We increase the bandwidth of the interconnection network using the channel bonding technique with MThe channel bonding technique expands the bandwidth by sending data concurrently through multiple network cards. Second, the interval cache reduces traffic on the interconnection network by caching the video data transferred from the remote disks in main memory Experiments using the distributed VOD server of this paper showed a maximum performance improvement of <TEX>$30\%$</TEX> compared with a distributed VOD server without channel bonding-based MVIA and the interval cache, when used with a four-node PC cluster.