Sistemas Multimedia Distribuidos. Juan A. Sigüenza Departamento de Ingeniería Informática UAM

Transcripción

1 Sistemas Multimedia Distribuidos Juan A. Sigüenza Departamento de Ingeniería Informática UAM

2 Componentes de un Sistema Multimedia Distribuido Software de aplicación Almacenamiento de Documentos Almacenamiento de imágenes estáticas Almacenamiento de audio y vídeo Identificación de directorio de objetos Agente de servicio de los componentes Interfaz de usuario Redes (LAN y WAN)

3 Software de aplicación Es la aplicación multimedia que crea, edita o visualiza objetos multimedia. La funcionalidad de la aplicación determina como son manipulados los objetos multimedia y hasta que punto el usuario puede controlar la visualización y manipulación de objetos multimedia.

4 Software de aplicación (continuación) El software de aplicación lleva a cabo una serie de tareas relacionadas con un proceso específico. Un proceso consiste en una serie de acciones que pueden ser llevadas a cabo por uno o mas usuarios. Esa serie de acciones están basadas en tareas individuales que se unen para formar el proceso específico.

5 Software de aplicación (continuación) Las tareas básicas que forman una aplicación son las siguientes: Selección de objetos: El usuario selecciona un registro de una Base de Datos o un documento hipermedia desde un sistema de ficheros, un gestor de base de datos o un servidor de documentos. Recuperación de objetos: La aplicación recupera el objeto base, p.e. un memorandum elaborado por el propio usuario. El objeto base puede incorporar botones que permitan visualizar elementos multimedia.

6 Software de aplicación (continuación) Visualización de los componentes de los objetos: Algunos componentes de los documentos se visualizan automáticamente cuando se pulsa con el ratón en un área de selección específica. Visualización iniciada por el usuario: Algunos documentos cuando son recuperados presentan elementos de visualización específicos (p.e. vídeo) con botones específicos (botones play, stop, rewind, etc). Gestión y Edición de la visualización de objetos: Algunas veces es posible no solo controlar la visualización sino que es posible la edición de los objetos multimedia recuperados (p.e. cortar y pegar frames de un vídeo).

7 Almacenamiento de Documentos Los contenedores de objetos se utilizan en los servidores de objetos de red. El contenedor puede ser un documento hipermedia o un registro de una Base de Datos. Los objetos multimedia están embebidos o enlazados a un objeto contenedor

8 Almacenamiento de Documentos (continuación) La aplicación comienza con el contenedor de objetos y llama a los objetos multimedia referenciados cuando el usuario visualiza información relacionada o efectúa llamadas específicas para visualizar el objeto. Los repositorios típicos para contenedores de objetos son: Bases de Datos relacionales, Bases de D. O.O.

9 Almacenamiento de Documentos (continuación) Algunas características son: Almacenamiento de documentos primarios: Un sistema de ficheros o una B. de D. que contiene documentos primarios (contenedores de objetos) Almacenamiento de objetos enlazados: Componentes embebidos como texto, información formateda y componentes enlazados, p.e. punteros a imágenes, audio y vídeo. Gestión de objetos enlazados: La información enlazada contiene el nombre de los componentes, clase o tipo de servicio, atributos generales tales como tamaño, duración, asi como requerimientos hardware y software.

10 Almacenamiento de Imágenes estáticas Un almacén de imágenes estáticas es un sistema de base de datos optimizado para el almacenamiento de imágenes. La mayoría de los sistemas utilizan bibliotecas de discos ópticos. Una biblioteca de discos ópticos consiste de múltiples discos que son cargados automáticamente en un reproductor o jukebox.

11 Almacenamiento de Imágenes estáticas (continuación) Algunas características son: Información comprimida: Las imágenes son almacenadas en formato comprimido. El rango típico de compresión es de La imagen debe descomprimirse (normalmente en el PC) antes de visualizarse. Documentos multi-imagen: Los documentos formados for muchas imágenes, necesitan una capa adicional para identificar la secuencia de páginas que forman el documento. Anotaciones relacionadas: Las anotaciones correspondientes a las imagenes pueden guardarse como otras imágenes o conjuntamente con la misma.

12 Almacenamiento de Imágenes estáticas (continuación) Volúmenes grandes: Los documentos formados por imágenes forman ficheros de tamaño muy grande. Como cada página de un documento se archiva como una imagen, las empresas con una gran cantidad de documentación pueden tener millones de páginas escaneadas. Estas imágenes necesitan ser indexadas con el fin de optimizar los procedimientos de búsqueda. Migración entre sistemas que almacenan grandes volúmenes como los disco ópticos y los medios de acceso rápido como los discos magnéticos: importante mantener cache. Acceso compartido

13 Almacenamiento de Audio y Vídeo Los objetos Audio y Vídeo son Isócronos, es decir deben visualizarse a una razón constante. 30 seg. de audio son mucha información y 30 seg. de vídeo mas todavía. Los algoritmos de compresión se utilizan para reducir la información significativamente.

14 Almacenamiento de Audio y Vídeo (continuación) Algunas características son: Sistema de archivos de gran capacidad: Los ficheros de audio y video son de gran tamaño, p.e. 30 minutos de vídeo comprimido puede alcanzar los 200 Mb. Almacenamiento temporal o permanente: Los objetos de vídeo pueden ser almacenados temporalmente en workstations clientes, servidores que proorcionan cache de disco, y servidores de objetos audio y vídeo múltiples. Migración a medios de alta-capacidad/bajo coste: será necesario en el futuro debido al auge del video.

15 Almacenamiento de Audio y Vídeo (continuación) Isocronicidad: Cuando se visualiza un objeto de vídeo es necesario mantener una velocidad constante sin interrupciones. Es preciso por tanto que el vídeo se recupere en un modo de flujo constante. Acceso compartido múltiple: Los objetos que están siendo visualizados deben ser accesibles por otros usuarios. Siendo posible que dicho acceso lo sea a diferentes secciones del objeto, es decir debe ser posible visualizar flujos múltiples que no estan sincronizados.

16 Identificación de Directorios de objetos Los diversos elementos de cada clase del directorio de objetos debe sincronizar su lista de forma periódica. Algunas características son: Servicio de directorio: Lista todos los objetos multimedia atendiendo al tipo y localización en el servidor. Asiganción de objetos: El servicio de directorio asigna una identificación única a cada objeto multimedia. La identificación debe ser única a través de la red y debe permanecer única durante toda la vida del objeto.

17 Identificación de Directorios de objetos (continuación) Gestión del status del objeto: El servicio de directorio debe mantener la información acerca de la utilización actual de cada objeto, con el fin de asegurar que el objeto no será archivado o eliminado mientras está siendo visualizado. Dominios del servicio de directorio: El servicio de directorio debe ser modular con el fin de permitir construir grupos de servidores que formen el entorno de funcionamiento de un determinado número de usuarios. Elementos del servidor del servicio de directorio: Cada objeto multimedia debe tener un elemento de servicio de directorio asociado que puede residir en un servidor o en otro recurso compartido.

18 Identificación de Directorios de objetos (continuación) Acceso a la red: El servicio de directorio debe ser acesible desde cualquier ordenador de la red.

19 Agente de servicio de los componente Cada componente multimedia proporciona un servicio a los ordenadores multimedia de los usuario. El servicio puede consistir en recuperar objetos, gestionar su visualización, almacenarlos, observarlos con el fin en cual servidor se encuentran, etc.

20 Agente de servicio de los componente (continuación) Algunas características son: Servicio de creación de objetos: permite almacenar un nuevo objeto capturado, editado o creado por el usuario. Servicio de visualización del objeto: permite visualizar, buscar, copiar, borrar, etc. Servicios multifacetados: Los objetos pueden coexistir en múltiples formas, p.e. comprimidos o sin comprimir. Un agente de servicio puede operar con cualquier tipo de formato e incluso transformar unos en otros.

21 Interfaz de Usuario Reside en cada ordenador de usuario y proporciona servicio directo al software de aplicación para la gestión de la visualización de los objetos multimedia, asi como para su creación y almacenamiento.

22 Interfaz de Usuario (continuación) Algunas características son: Gestión de ventanas: Crea una nueva ventana para un objeto multimedia cuando este se llama y lo registra. Creación y captura de objetos: pregunta al agente de servicio con el fin de dar de alta un nuevo objeto, obtiene la identificación para la aplicación cliente y captura y almacena el nuevo objeto. Visualización de objetos: Ajusta un objeto para su descompresión, escala y ajusta la velocidad del frame para la visualización del mismo.

23 Interfaz de Usuario (continuación) Servicios en workstations: El código para un agente de servicio de usuario reside en la estación de trabajo y proporciona servicios para visualizar o escuchar audio, vídeo, imágenes y otros componentes multimedia. Utilización del software de visualización: Debe trabajar intimamente con el gestor de visualización dela estación de trabajo.

24 Operaciones distribuidas en un sistema cliente-servidor Generalidades Clientes en computación distribuida Servidores en computación distribuida Operaciones de las Bases de Datos Middleware en computación distribuida

25 Generalidades Las aplicaciones multimedia requieren una funcionalidad mas allá de la arquitectura cliente-servidor tradicional, p.e. el servicio de directorio no existe en esta última. La idea en la arquitectura cliente servidor tradicional es la existencia de una sola copia del objeto en un servidor específico.

26 Generalidades (continuación) Mientras que números y texto tienen significado en la base de datos, los objetos multimedia no lo tienen. Por tanto la base de datos debe asignar alguna forma de identificación y compresión de los datos. Además cuando se recuperan esos datos puede que necesiten un procesamiento especial para su visualización.

27 Clientes en computación distribuida El sistema cliente interacciona con los servidores de datos en una de las siguientes maneras: Pide un dato específico de texto. Pide objetos multimedia específicos embebidos o enlazados en objetos contenedores. Requiere la activación de una aplicación de renderización del servidor para visualizar un objeto multimedia. Crea y almacena objetos multiemdia en servidores. Pide información a los directorios sobre la localización de objetos en servidores.

28 Servidores en computación distribuida Los servidores además de almacenar los objetos presentan otras funciones: Transfieren los objetos bajo demanda de los clientes. Proporcionan un almacenamiento jerárquico de manera que mueven dinámicamente los objetos poco usados a almacenamientos off-line (ópticos) desde los online (magnéticos). Función de Administración de sistemas para back-up de los datos almacenados. Conexiones rápidas LAN y WAN de servidor a servidor

29 Operaciones de Bases de Datos Búsqueda Browse Recuperación Creación y almacenamiento Actualización

30 Middleware en Computación distribuida El principal papel del middleware consiste en enlazar los servidores de bases de datos back-end con los clientes front-end mediante un modelo de conexión desligada y altamente flexible. Una conexión desligada implica que el servidor puede ir fuera de linea sin necesidad de que la red caiga.

31 Middleware en Computación distribuida (continuación) De la misma manera los clienets pueden quedar fuera de linea temporalmente pero pueden seguir trabajando en local. El middleware proporciona el enlace para redireccionar dinámicamente las peticiones de los clientes a los servidores que están on-line.

32 Middleware en Computación distribuida (continuación) Las funciones del middleware son: Proporciona al usuario un índice local y un directorio de objetos. Proporciona servicios para la localización de copias del objeto. Proporciona protocolo y conversión de formato de datos entre las peticiones del cliente y los formatos almacenados en el servidor. Proporciona una identificación única a través de la red para cada objeto a lo largo del tiempo. El middleware es capaz de acceder a múltiples bases de datos y combinar la información para presentarsela al usuario.

33 Middleware en Computación distribuida (continuación) Middleware puede llevar a cabo alguna de las siguientes funciones combinadolas: Acceder a un documento de una base de datos para localizar un puntero al objeto multimedia requerido. Localizar un objeto utilizando una base de datos distribuida del directorio de objetos. Acceder a una base de datos de objetos para recuperar uno de ellos. Recuperar la información de preprocesamiento de un objeto a partir de una base de datos de descripción de objetos. Combinar toda la información anterior y preprocesar los objetos antes de pasarlos a un cliente.

34 Servidores de Objetos Multimedia Tipos de servidores multimedia Sistemas de almacenamiento masivo para servidores multimedia Topologías de red para servidores de objetos multimedia.

35 Tipos de Servidores Multimedia La separación de objetos (numéricos, textuales, imágenes, audio y vídeo) y su almacenamiento (en servidores de objetos múltiples) es un medio efectivo de asegurar el rendimiento de una aplicación subyacente que utilice primero datos numéricos y textuales.

36 Tipos de Servidores Multimedia (continuación) En un caso ideal, cada tipo de objeto debería contar con su propio servidor optimizado para el tipo de datos específico. Por tanto se debería contar con los siguientes tipos de servidores: Servidores soportando RDBMS y ODBMS Servidores de documentos Servidores de imágenes estáticas Servidores de Audio Servidores de vídeo

37 Sistemas de almacenamiento masivo para servidores multimedia Discos magnéticos RAID (Redundant Arrays of Inexpensive Disks) WORM Discos ópticos regrabables

38 Topologías de red para Servidores de Objetos Multimedia Servidor Multimedia Centralizado Todas las peticiones se dirigen al servidor central y este las envia a cada cliente. Servidor Multimedia Dedicado Se pueden separar a servidores dedicados aquellos que contienen una información mas costosa de recuperar, p.e. video. Servidor Multimedia Distribuido