Utilización de Clusters Linux como Servidores de Vídeo Bajo Demanda

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1 HAC LUCE Utilización de Clusters Linux como Servidores de Vídeo Bajo Demanda Dr. Víctor M. Guĺıas Departamento de Computación Universidade da Coruña financiado por:

2 Contenido Antecedentes. Cluster Borg. Video Bajo Demanda. Problemática. Tecnologías Clave. Objetivos. Diseño del Sistema. Líneas de Trabajo Actuales.

3 Borg, El Cluster Beowulf del LFCIA FORERUNNER 3810 (External world) 10 Mb Ethernet link Dual Pentium II 350Mhz 384MB RAM 8GB HD SCSI AMD K6 300Mhz 96MB RAM 4GB HD IDE (23, up to 47) Mb Fast Ethernet link (2 per node) 6 3COM SuperStack II 3300 Switch (4, 24 slots per switch) 7 1 Gb link (2 independent networks) frontend 3 4 CPU 5 CPU... CPU CPU CPU... CPU

4 Video Bajo Demanda. Requerimientos Un servidor de Vídeo Bajo Demanda (Video On Demand, VoD es un sistema que proporciona servicios de vídeo en los cuales un usuario puede solicitar un VO (Video Object) en cualquier momento. Aplicaciones: Peĺıculas bajo demanda, aprendizaje a distancia, noticias interactivas, etc. Principales requerimientos: Gran capacidad de almacenamiento Gran ancho de banda Tiempo de respuesta predecible (pref. bajo) Soportar a gran número de usuarios concurrentes Escalabilidad Adaptabilidad Tolerancia a fallos Bajo coste

5 Soluciones (Comerciales) Existentes VoD Inicio proyecto 1999 (MPEG-2 2Mbps [LAN], Real 28 Kbps [WAN]) Apple, Quicktime Streaming Server (ahora Darwin Streaming Server) IBM, DB2 Digital Library Video Charger Microsoft, NetShow Theater (ahora Windows Media Server) Oracle, Video Server Real Networks, RealVideo Server SGI, WebForce MediaBase (ahora Kassenna) Sun, StorEdge Media Central Diversas soluciones a partir de otras soluciones comerciales Soluciones caras, cerradas, no escalables, no adaptables

6 Tecnologías Clave Clusters Linux Experiencia del grupo Disponibilidad de código fuente Licencia homogénea (GPL) Compatibilidad Buen rendimiento Amplia disponibilidad de herramientas de desarrollo Soporte de diferentes plataformas hardware Erlang/OTP (Ericsson AB) Sistemas de control, distribuidos, tolerantes a fallos, soft real-time Funcional, Concurrente, Distribuido, Tolerancia a fallos, Integración Open Telecom Platform: bibliotecas y patrones de diseño distribuido

7 VoDka: Servidor VoD Funcional Distribuido Sistema de almacenamiento jerárquico, basado en clusters Linux construidos a partir de componentes de consumo Diseño usando patrones de diseño GoF y behaviours OTP Lenguajes de desarrollo: Monitorización, Control, planificación: Erlang/OTP Entrada/Salida: C (prototipado en Erlang/OTP) Énfasis en reutilización: uso de herramientas Open-Source (Linux, Erlang/OTP,...) adaptación de soluciones existentes (Darwin) independización de subsistemas (OpenMonet, Erlatron)

8 Propuesta de Diseño Inicial (I) Separación: Subsistema de gestión (aplicación web convencional); Núcleo (kernel) servidor de vídeo. Video On Demand Kernel Architecture Smirnoff HTTP SERVER VODKA Relevant Data Observer Request1 Request2(MO) Response1 HTTP SERVLETS XSLT Consults Consults Management Data (MO) Agent Management Subsystem (SMIRNOFF == Second Monitoring and Improved Release Now Offering Further Features)

9 Propuesta de Diseño Inicial (II) Tape loaders, jukeboxes... Tertiary level (massive storage) Cluster nodes with local storage Secondary level (large scale cache) Cluster heads Primary level (buffering and protocol adaptation) Output streams Estructura jerárquica con 3 niveles: Nivel Terciario (Storage): Gran capacidad Nivel Secundario (Cache): Planificación, ancho de banda agregado Nivel Primario (Streaming): Adaptación de protocolos

10 Configuración de Borg como Servidor VoD K MB Bus 32 bits Alpha Server DS20 Buses 64 bits borg24 ( ) 3COM Superstack II 3300 Borg0 borg0 1 ( ) borg borg23 1 ( ) borg0 0 ( ) borg borg23 0 ( ) AutoPAK VXA Tape Charger (~8.000) 3 SCSI: 2 cabezas, 1 brazo mecánico 15 slots para cintas de 33GB * ~100 películas de dos horas a 300Kb/s * ~15 películas de dos horas a 2Mb/s Cada cabeza: 5 Mb/s

11 Flexibilización del Diseño levels n cache Storage (TAPE) Driver Storage Driver (File) Storage Group (HTTP) Driver Storage Driver (File) Cache Cache Driver (File) Frontend HTTP Frontend HTTP Streamer HTTP H.263 RTP Group Stream Streaming Sched Storage Group Storage Sched Sched Cache Group Cache Monitor Monitor Monitor VODKA_slave VODKA_slave VODKA_slave VODKA

12 Lineas de Trabajo Actual Necesidad de flexibilidad Necesidad de factorización Independencia respecto a protocolos y formatos Cuellos de botella: acceso a disco TCP/IP protocolo pesado No existe almacenamiento (commodity ) off-line masivo Implantación de un prototipo dentro del campus universitario Estudio de adaptación e implantación de un prototipo en la red de cable de R

13 Fuentes de Financiación Proyectos Relacionados: FEDER 1FD (desarrollo del servidor VoD) (partner tecnológico R) XUNTA PGIDT99COM10502 (modelización del rendimiento) Univ. Coruña (patrones en sistemas funcionales distribuidos) Infraestructura: Xunta de Galicia. Infraestructura Borg Xunta de Galicia. Infraestructura BorgTNG Más información: A Coruña, de septiembre de 2001

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