Memória Cooperativa para Distribuição de Vídeo Sob Demanda
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Publicações do PESC
A distribuição de vídeo digital é uma tecnologia recente se comparada com a tecnologia analógica, que já tem mais de um século de existência. Sua distribuição através de uma rede de comunicação de dados, possui um grande apelo, pois este pode ser feito de acordo com a demanda do usuário, sendo este serviço mais conhecido como Vídeo sob Demanda (Video on Demand-VoD). O grande obstáculo para a implantação de sistemas VoD é a falta de escalabilidade destes sistemas. Esta tese propõe uma nova forma de tornar escalável a distribuição de VoD. Mais especificamente, explorando a memória, ou dos clientes ou dos proxies, de forma cooperativa. Com este objetivo, projetamos e avaliamos duas novas técnicas para distribuição de vídeo sob demanda. A primeira técnica é baseada num modelo peer-to-peer, denominado Memória Cooperativa Distribuída (MCD), para a distribuição de VoD. A segunda técnica, baseada em uma CDN (Rede de Distribuição de Conteúdo), estende a primeira colapsando os playout buffers dos clientes VoD em proxies de vídeo. Devido a isto, o método de gerenciamento da cache do proxy foi denominado Memória Cooperativa Colapsada (MCC). A avaliação de desempenho experimental das duas técnicas mostraram que elas são mais escaláveis que as existentes. Através de detalhadas simulações, verificou-se que a curva de vazão total do sistema na MCD foi bem melhor que os resultados existentes na literatura para uma quantidade semelhante de clientes atendida. Para verificarmos que a MCC atinge melhores desempenhos do que proxies que não usam o conceito de memória cooperativa, usamos simulações detalhadas de execuções que estressam o sistema ao máximo de sua capacidade de trabalho. Nossa comparação mostra que MCC supera significativamente o desempenho de propostas anteriores. Além disso, modelamos o gerenciamento da MCC como um problema de decisão, demonstrando que o problema da gerência da MCC é NP-Completo. Com esta demonstração, também mostramos de onde a MCC extrai o seu desempenho para ultrapassar o desempenho obtido pelos esquemas anteriores.
Digital Video Distribution is a recent technology when compared with the analogic technology, which has more than a century of developments. Distributing video digitally through a data network has a great appeal. Users can do it on demand and this service is better known as Video-on-Demand (VoD). The challenge to these systems is the lack of scalability. This Thesis presents a new way to scale Video Distribution on demand. More specifically, we explore or the client memory or the proxy memory in a cooperative way. With this objective in mind, we designed and evaluate two new approaches for VoD Distribution. The first approach is based on a peer-to-peer model, called Distributed Cooperative Memory (MCD), for VoD distribution. The second approach, based on a Content Distribution Netowrk (CDN), extends the first approach by collapsing the client's playout buffers in video proxies. Due to this reason, the resulting system is called Collapsed Cooperative Memory (MCC). Experimental performance evaluation of each approach was quite satisfactory. Both approaches showed that they are more scalable than existing systems. Through detailed simulations of both approaches we showed that the system throughput has better performance, when compared with existing results in the literature, for the same number of clients. In order to verify that MCC perform better than proxies that do not use our concept of cooperative memory, we ran detailed simulations that stress the system (near) to the maximum workload. Our results show that MCC outpei-foms existing solutions. Besides, we modeled the MCC management as a decision problem, showing that this problem is NP-complete. With this proof, we also show from where MCC extract's its performance in order to surpass existing schemes.