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JPH0981497A - 実時間ストリームサーバ並びに実時間ストリームデータの格納方法および転送方法 - Google Patents

実時間ストリームサーバ並びに実時間ストリームデータの格納方法および転送方法

Info

Publication number
JPH0981497A
JPH0981497A JP7234404A JP23440495A JPH0981497A JP H0981497 A JPH0981497 A JP H0981497A JP 7234404 A JP7234404 A JP 7234404A JP 23440495 A JP23440495 A JP 23440495A JP H0981497 A JPH0981497 A JP H0981497A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
time
real
unit
block
stream data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7234404A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Yao
浩 矢尾
Tatsunori Kanai
達徳 金井
Toshiki Kitsu
俊樹 岐津
Seiji Maeda
誠司 前田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP7234404A priority Critical patent/JPH0981497A/ja
Priority to EP96114630A priority patent/EP0762300A3/en
Priority to US08/715,371 priority patent/US5938734A/en
Publication of JPH0981497A publication Critical patent/JPH0981497A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/20—Servers specifically adapted for the distribution of content, e.g. VOD servers; Operations thereof
    • H04N21/23—Processing of content or additional data; Elementary server operations; Server middleware
    • H04N21/232—Content retrieval operation locally within server, e.g. reading video streams from disk arrays
    • H04N21/2326—Scheduling disk or memory reading operations
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/16—Analogue secrecy systems; Analogue subscription systems
    • H04N7/173—Analogue secrecy systems; Analogue subscription systems with two-way working, e.g. subscriber sending a programme selection signal
    • H04N7/17309—Transmission or handling of upstream communications
    • H04N7/17336—Handling of requests in head-ends

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  • Computer And Data Communications (AREA)
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  • Information Retrieval, Db Structures And Fs Structures Therefor (AREA)
  • Television Signal Processing For Recording (AREA)
  • Techniques For Improving Reliability Of Storages (AREA)
  • Information Transfer Between Computers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイムスロット間隔や転送開始時刻の周期が
一定のスケジューリング方式でデータレートが異なる複
数の実時間ストリームデータを供給し、かつディスク装
置の転送能力を無駄にしない実時間ストリームサーバを
提供すること。 【解決手段】 要求データをディスク装置から読出し保
持しネットワークからクライアントへ送るサーバにて、
実時間ストリームデータ入力手段、データレートに応じ
単位ストリーム数とブロック転送時間を決定する手段、
ストリームデータをブロック転送時間内で転送する大き
さのブロックに分割し各単位ストリームに順番に割当て
る手段、単位ストリームごとに先頭ブロックから順番に
複数のディスク装置にブロックを振分けて蓄積させる手
段、各実時間ストリームデータの単位ストリーム使用数
と各単位ストリームの先頭ブロックの格納ディスク装置
識別番号と各ブロックの格納ディスク装置上の記録位置
を保持する手段を持つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、データレートが異
なる複数の実時間ストリームデータを同時にクライアン
トへ供給する実時間ストリームサーバならびに実時間ス
トリームデータの格納方法および転送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】動画像や音声に代表されるように、実時
間で順次転送されるデータを「実時間ストリームデー
タ」と呼ぶ。これらのデータを扱う実時間ストリームサ
ーバにおいては、ディスク装置に蓄積された実時間スト
リームデータを、実時間での連続性を保証して各クライ
アントに送出できることが必要条件である。
【０００３】その条件を満たすために、従来技術では実
時間ストリームデータをある一定時間に転送すべき大き
さのブロックに分割してディスクに格納しておき、各ス
トリーム毎にサーバが周期的にディスクにアクセスす
る。読み出されたブロックは、一旦バッファメモリ上に
置かれ、対応するクライアントに通信網を介して周期的
に送出される。
【０００４】このときのディスクアクセス命令とデータ
転送命令の発行のタイミングの管理を行なうのがストリ
ームスケジューリング装置である。また、スケジューリ
ング装置は、クライアントからの接続要求を受け付け
て、新しいストリームチャネルを確立する。スケジュー
リング装置では、ディスクアクセスとデータ転送のタイ
ミングの管理のために、図１０で示すように一定の時間
間隔で区切られたタイムスロットを用意する。１タイム
スロットには１回のディスクアクセスが割付けられ、そ
のディスクアクセスで実時間ストリームデータの１ブロ
ックを読み出す。１ストリームのディスクアクセスの周
期は一定である。したがって、ストリーム毎に異なるタ
イムスロットにディスクアクセスを割り付けることによ
り、複数ストリームで同一の蓄積データを共有して利用
することが可能になる。図１０の例では、１周期の間に
４タイムスロットを持つ、すなわち読み出し多重度が４
であるディスク装置を３台用意して、それらのディスク
装置に各ブロックをストライピングしてある。したがっ
て、ある１台のディスク装置へのアクセス周期は４×３
＝１２タイムスロットとなり、接続可能ストリーム数は
最大１２となる。
【０００５】図１０を参照すると、あるストリームが各
ディスク装置へアクセスするタイムスロットは元のアク
セス周期である４タイムスロットづつずれている。そし
て、例えば、読出しブロックＡ１（実時間ストリームデ
ータＡのブロック１）が読み出された後、クライアント
０に転送されて実時間で処理（例えば再生）され、その
後、Ａ１の処理が終了するまでにブロックＡ２が読み出
されて転送される。このように、各ストリームが他のス
トリームの連続性に影響を与えることなくスケジューリ
ングされる。
【０００６】図１０の例はタイムスロットに割付けられ
たディスクアクセスを固定する方法であるが、バッファ
メモリが利用可能になってから転送開始時刻までの間で
あればディスクアクセスを割り付けるタイムスロットは
変更可能であることに着目し、許容ジッタ範囲内のタイ
ムスロットでディスクアクセスの割り付け位置を可変に
する方法もある（特願平７−５７３８４号）。ディスク
アクセスを割り付けることが可能なタイムスロットの範
囲を、そのストリームの許容ジッター範囲と呼び、図９
にその範囲を示す。扱う実時間ストリームデータが全て
同じデータレートである場合には、許容ジッター範囲を
取り入れた上記の方式によりスケジューリングが容易に
なる。
【０００７】ところで、データレートがより高い実時間
ストリームデータを扱う場合には、ブロックサイズが大
きくなり、ディスクからの読み出しがタイムスロット内
で完了できないことがある。
【０００８】そこで、最大のデータレートを持つ実時間
ストリームデータにタイムスロット間隔やブロックサイ
ズを合わせて一定にすると、データレートの低い実時間
ストリームデータを同時に供給する際には、ディスク装
置の転送能力を十分に引き出すことができない。これ
は、周期が同じであればデータレートに比例してブロッ
クサイズが変化するからである。
【０００９】一方、ブロックサイズに応じてタイムスロ
ット間隔を変化させると、ディスクアクセスの順序を入
れ換えるような柔軟なディスクアクセススケジューリン
グが困難になる。また、ブロックサイズ分の連続した領
域をバッファメモリとして確保する必要があるなど、バ
ッファメモリの管理が複雑になる。
【００１０】また、データレートにかかわらず各ブロッ
クの大きさを一定にした場合には、１台のディスク装置
へアクセスする周期がストリーム毎に異なる。そのた
め、既接続ストリームの連続性を保証しつつ新ストリー
ムの接続が可能かどうかの判定が難しい。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来技術
では、データレートが異なる複数の実時間ストリームデ
ータを供給する場合には、タイムスロット間隔と１台の
ディスク装置へのアクセス周期を一定にしてディスクア
クセスのスケジューリングを容易にすることと、データ
レートに応じて供給本数を変化させてディスク装置の転
送能力を十分に引き出すことの両立は困難であった。
【００１２】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
のであり、タイムスロット間隔や転送開始時刻の周期が
一定のスケジューリング方式でデータレートが異なる複
数の実時間ストリームデータを供給し、かつディスク装
置の転送能力を無駄にしない実時間ストリームサーバな
らびに実時間ストリームデータの格納方法および転送方
法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明（請求項１）は、
実時間ストリームデータをブロック単位に格納するため
の複数のディスク装置から、クライアントから要求され
た実時間ストリームデータを読み出しバッファメモリに
一時的に格納した後にネットワークを介して該クライア
ントへ転送する実時間ストリームサーバにおいて、外部
から実時間ストリームデータを入力する手段と、入力さ
れた前記実時間ストリームデータのデータレートに応じ
て、単位ストリームの使用数およびブロック転送時間を
決定する手段と、前記実時間ストリームデータを、前記
ブロック転送時間内で転送すべき大きさのブロックに分
割し、前記使用数の各単位ストリームデータに順番に割
当てる手段と、前記単位ストリームデータごとに、割当
てられたブロックを先頭ブロックから順番に前記複数の
ディスク装置に振り分けて蓄積させる手段と、実時間ス
トリームデータごとに、前記単位ストリームの使用数、
各単位ストリームの前記先頭ブロックを格納する前記デ
ィスク装置の識別番号および各ブロックの格納したディ
スク装置上の記録位置を保持するディレクトリ情報を管
理する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】本発明（請求項２）は、実時間ストリーム
データを、データレートに応じたブロック転送時間内で
転送すべき大きさのブロックに分割し、該データレート
に応じた使用数の各単位ストリームデータに順番に割当
て、各単位ストリームデータごとに、割当てられたブロ
ックを先頭ブロックから順番に複数のディスク装置に振
り分けて蓄積しておき、クライアントから要求された実
時間ストリームデータを、該ディスク装置から読み出し
バッファメモリに一時的に格納した後にネットワークを
介して該クライアントへ転送する実時間ストリームサー
バであって、クライアントからの要求に応じて、要求さ
れた実時間ストリームデータについて、前記使用数分に
相当する単位ストリームのストリーム資源を確保し、元
の実時間ストリームデータの順にブロックを連続して転
送するように各単位ストリームの転送開始時刻をスケジ
ューリングする手段と、各ブロックの転送にあたって、
各単位ストリームごとにスケジューリングされた前記転
送開始時刻から前記ブロック転送時間内に前記バッファ
メモリ上の該当ブロックを転送させる手段とを備えたこ
とを特徴とする。
【００１５】本発明（請求項３）は、実時間ストリーム
データを格納するための複数のディスク装置を備え、ク
ライアントから要求された実時間ストリームデータを、
ブロック単位に該ディスク装置から読み出しバッファメ
モリに一時的に格納した後にネットワークを介して該ク
ライアントへ転送する実時間ストリームサーバのため
に、外部から実時間ストリームデータを入力してディス
ク装置に格納する格納方法において、入力された実時間
ストリームデータのデータレートに応じて、単位ストリ
ームの使用数およびブロック転送時間を決定し、該実時
間ストリームデータを、前記ブロック転送時間内で転送
すべき大きさのブロックに分割し、分割されたブロック
を順番に各単位ストリームデータに割当て、前記単位ス
トリームデータごとに、任意のディスク装置を起点とし
予め決められたディスク装置選択順序で、先頭ブロック
から１ブロックづつ振り分けて蓄積することを特徴とす
る。
【００１６】例えば、Ｎ台のディスク装置とディスク装
置から読み出したデータを一時的に格納しておくバッフ
ァメモリとバッファメモリからネットワークを介してク
ライアントへデータを転送する転送装置とそれらを制御
する制御装置を有し、データレートＲ以下の実時間スト
リームデータを時間Ｔで転送すべき大きさのブロックに
分割してｉ番目のブロックをｂｉとしたときに、先頭ブ
ロックｂ０を格納するディスク装置の番号をＨとしてブ
ロックｂｋを（ｋ＋Ｈ） ｍｏｄｕｌｏ Ｎ番目のディ
スク装置に格納しておき、クライアントへのデータ供給
時に周期Ｔで各ブロックをディスク装置からバッファメ
モリに読み出して順にクライアントへ転送する実時間ス
トリームサーバの場合、データレートＲの実時間ストリ
ームを単位ストリームとして、データレートｍ×Ｒ以下
の実時間ストリームデータを時間（Ｔ／ｍ）で転送すべ
き大きさのブロックに分割してｉ番目のブロックをｂｉ
としたときに、ブロック全体の集合をｍ個の疎な部分集
合Ｂｊ＝｛ｂ（ｍ×ｋ＋ｊ）｜ｋ＝０，１，…｝（ｊ＝
０，…，ｍ−１）に分類して、Ｂｊの先頭ブロックｂｊ
を格納するディスク装置の番号をＨｊとしてブロックｂ
（ｍ×ｋ＋ｊ）を（ｋ＋Ｈｊ） ｍｏｄｕｌｏ Ｎ番目
のディスク装置に格納しておく。
【００１７】本発明（請求項４）は、実時間ストリーム
データを、データレートに応じたブロック転送時間内で
転送すべき大きさのブロックに分割し、該データレート
に応じた使用数の各単位ストリームデータに順番に割当
て、各単位ストリームデータごとに、割当てられたブロ
ックを先頭ブロックから順番に複数のディスク装置に振
り分けて蓄積する実時間ストリームサーバにおいて、ク
ライアントから要求された実時間ストリームデータを、
該ディスク装置から読み出しバッファメモリに一時的に
格納した後にネットワークを介して該クライアントへ転
送する転送方法であって、クライアントからの要求に応
じて、要求された実時間ストリームデータについて、前
記使用数分に相当する単位ストリームのストリーム資源
を確保し、元の実時間ストリームデータの順にブロック
を連続して転送するように各単位ストリームの転送開始
時刻を前記ブロック転送時間分づつずらして、それぞれ
を独立な単位ストリームとしてスケジューリングし、各
単位ストリームごとに、スケジューリングされた前記転
送開始時刻から前記ブロック転送時間で前記バッファメ
モリ上の各ブロックを転送することを特徴とする。
【００１８】例えば、上記したブロックの集合Ｂ０，Ｂ
１，…，Ｂ（ｍ−１）をそれぞれ単位ストリームＳ０，
Ｓ１，…，Ｓ（ｍ−１）のデータとみなし、クライアン
トから新しく要求が到着したときに、各単位ストリーム
の転送開始時刻を（Ｔ／ｍ）づつずらして各単位ストリ
ームを接続し、クライアントへの供給時には、ブロック
の転送時間が（Ｔ／ｍ）であるｍ本の独立な単位ストリ
ームとしてスケジュールする。
【００１９】（作用）本発明では、基準となるデータレ
ートを持つ単位ストリームを定義する。そして、単位ス
トリームのデータレートを越える実時間ストリームデー
タを供給する場合には、そのデータレートに応じた数の
単位ストリームを使用して供給を行なう。
【００２０】まず、実時間ストリームデータを単位スト
リームに分割して複数のディスク装置への格納を行な
う。すなわち、入力された実時間ストリームデータのデ
ータレートに応じて、単位ストリームの使用数およびブ
ロック転送時間を決定する。次に、実時間ストリームデ
ータを、ブロック転送時間内で転送すべき大きさのブロ
ックに分割し、各単位ストリームデータに順番に割当て
る。そして、記単位ストリームデータごとに、割当てら
れたブロックを先頭ブロックから順番に前記複数のディ
スク装置に振り分けて蓄積する。また、実時間ストリー
ムデータごとに、前記単位ストリームの使用数、各単位
ストリームの前記先頭ブロックを格納する前記ディスク
装置の識別番号および各ブロックの格納したディスク装
置上の記録位置を記録しておく。
【００２１】上記のようにしてディスク装置に格納され
ている実時間ストリームデータに対しクライアントから
要求があった場合、要求された実時間ストリームデータ
について、記録してある使用数分に相当する単位ストリ
ームのストリーム資源を確保し、元の実時間ストリーム
データの順にブロックを連続して転送するように各単位
ストリームの転送開始時刻をスケジューリングする。そ
の際、各単位ストリームの転送開始時刻は、ブロック転
送時間分づつずらしてスケジューリングされる。
【００２２】各ブロックの転送では、各単位ストリーム
ごとにスケジューリングされた転送開始時刻からブロッ
ク転送時間内にバッファメモリ上の該当ブロックを転送
させる。ここで、各単位ストリームの転送開始時刻は、
ブロック転送時間分づつずれているので、先行する単位
ストリームのブロック転送が終了すると、すぐに後続す
る単位ストリームのブロック転送が開始され、元の実時
間ストリームデータのブロックは連続性が確保されて転
送される。
【００２３】このように本発明によれば、様々なデータ
レートを持つ実時間ストリームデータをそのデータレー
トに応じた数の独立な単位ストリームとして扱うことに
より、データレートの相違による区別をすることなく、
タイムスロット間隔、ブロックサイズ、ブロックの転送
周期、バッファメモリ管理に関して単一の方式でディス
クアクセス・スケジューリングを行なうことができる。
【００２４】また、本発明によれば、ストリーム資源が
単位ストリームに対応する量に分割され、供給する実時
間ストリームデータのデータレートに応じて必要量割り
当てられることになるので、ストリーム資源を無駄にせ
ず効率的に利用することが可能となる。
【００２５】また、単位ストリームの基準データレート
をＲとし、データレートＲ以下の実時間ストリームデー
タをＣｍａｘ本供給する能力がある実時間ストリームサ
ーバにおいては、ｍ×Ｒ以下で（ｍ−１）×Ｒより大き
いデータレートの実時間ストリームデータに割り当てる
供給数をＣｍ（ｍ＝１，２，…）とすると、 Σ（ｍ×Ｃｍ）≦Ｃ１ を満たす範囲内で、各データレート範囲に割り当てる供
給数Ｃｍを任意に設定することもできる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながらこの発
明の実施の形態を説明する。図１に、本発明の実施形態
に係る実時間ストリームサーバの構成を示す。また、図
２に外部から実時間ストリームデータを入力して記憶装
置に格納するときの動作のフローチャートを、図３に外
部からの要求に応じて実時間ストリームデータを供給す
るときの動作のフローチャートをそれぞれ示す。
【００２７】図１に示すように、本実施形態の実時間ス
トリームサーバ１は、制御装置２、データ蓄積部３、バ
ッファメモリ４、データ転送部５、データ受信部８１、
データ解析部８２、データ分割部８３を備えている。制
御装置２は、要求接続処理部２１、スケジューリング部
２２、ディレクトリ管理部２３を備える。データ蓄積部
３は、実時間ストリームデータをブロック単位に格納す
るための複数のディスク装置３１を備える。
【００２８】まず、データ受信部８１から取り込んだ実
時間ストリームデータをデータ蓄積部３に格納するまで
のフェーズに関して図１および図２を参照しながら本実
施形態を説明する。
【００２９】ここで、実時間ストリームサーバにおける
「単位ストリーム」とは、実時間ストリームサーバの動
作の基準となるブロック転送周期Ｔ、ブロックサイズ
Ｌ、タイムスロット間隔Ｉでスケジューリングされるス
トリームのことである。
【００３０】「単位データレートＲ」は、単位ストリー
ムとしてスケジュール可能な最大のデータレートであ
る。したがって、 Ｌ≦Ｒ＊Ｔ という関係が成立する。
【００３１】さて、実時間ストリームデータを実時間ス
トリームサーバに格納する際には、そのデータをデータ
受信部８１から入力する（ステップＳ１１）。このと
き、データ受信部８１は、フロッピーディスク、ＣＤ−
ＲＯＭ等の外部記憶装置からデータを読み出す形態と、
ネットワークを介して転送されたデータを受信する形態
がある。
【００３２】データ解析部８２では、入力される実時間
ストリームデータの最大データレートを調べる（ステッ
プＳ１２）。これには、実時間ストリームデータのヘッ
ダを解析して最大データレートを得る形態や、あらかじ
め分かっている最大データレートを人間がキーボード等
の入力装置から入力する形態がある。
【００３３】最大データレートが得られると、次に、そ
の実時間ストリームデータの単位ストリーム使用数を決
定する（ステップＳ１３）。「単位ストリーム使用数」
は、そのデータを供給するために実時間ストリームサー
バの能力と資源が単位ストリーム何本分必要かを表す数
値である。実際には、 （最大データレート）≦ｍ×（単位データレートＲ） を満たす最小の整数ｍが単位ストリーム使用数となる。
単位ストリーム使用数が決定されると、実時間ストリー
ムデータをブロック分割するための大きさの基準となる
「ブロック転送時間」を次の式で求める（ステップＳ１
４）。 （ブロック転送時間）＝（ブロック転送周期Ｔ）／ｍ この式で求められたブロック転送時間で転送すべきデー
タ量は単位ストリームのブロックサイズＬを越えること
はない。
【００３４】データ解析部８２で計算された単位ストリ
ーム使用数とブロック転送時間は、実時間ストリームデ
ータとともにデータ分割部８３へ送られる。データ分割
部８３では、まず、実時間ストリームデータを、ブロッ
ク転送時間（Ｔ／ｍ）で転送すべき大きさのブロックに
分割する（ステップＳ１５）。次に、分割されたブロッ
クを単位ストリーム使用数の単位ストリームデータに振
り分ける（ステップＳ１６）。
【００３５】振り分けは、各単位ストリームデータ間で
スケジュールが干渉しないように、同じ規則で行なうの
が良い。具体的には、例えば、ブロック全体の集合をｍ
個の疎な部分集合Ｂｊ Ｂｊ＝｛ｂ（ｍ×ｋ＋ｊ）｜ｋ＝０，１，…｝（ｊ＝０，…，ｍ−１） に分けて、それぞれを単位ストリームデータとする。
【００３６】一例として、ｍ＝４で、ブロックがｂ０〜
ｂ１５までの場合、 Ｂ０＝｛ｂ０，ｂ４，ｂ８，ｂ１２｝ Ｂ１＝｛ｂ１，ｂ５，ｂ９，ｂ１３｝ Ｂ２＝｛ｂ２，ｂ６，ｂ１０，ｂ１４｝ Ｂ３＝｛ｂ３，ｂ７，ｂ１１，ｂ１５｝ となる。
【００３７】ｍ個の単位ストリームデータ（Ｂ０〜Ｂｍ
−１）は、それぞれデータ蓄積部３に送られ、それぞれ
が通常の単位ストリームデータと同様にＮ台のディスク
装置３１に格納される（ステップＳ１７）。具体的に
は、Ｂｊの先頭ブロックｂｊを格納するディスク装置の
番号をＨｊとして、ブロックｂ（ｍ×ｋ＋ｊ）が（ｋ＋
Ｈｊ） ｍｏｄｕｌｏ Ｎ番目のディスク装置に格納さ
れる。
【００３８】このとき、各単位ストリームの先頭ブロッ
ク格納ディスク装置の番号Ｈｊと各ブロックの格納ディ
スク装置上の記録位置が、制御装置２内のディレクトリ
管理部２３にディレクトリ情報として保持される（ステ
ップＳ１８）。
【００３９】ディスク上の記録位置とは、物理的なシリ
ンダ番号、トラック番号、セクタ番号でも構わないし、
または位置を特定できる論理的な番号でも構わない。ま
た、データ分割部８３で振り分けられたｍ個の単位スト
リームをデータ蓄積部３に送る形態には、実時間ストリ
ームサーバ側のデータ蓄積部３とは別の記憶装置に一旦
記憶してから単位ストリームを１本づつデータ蓄積部３
に送る形態と、ｍ個の単位ストリームを並行してデータ
蓄積部３に送る形態等が考えられる。
【００４０】次に、実時間ストリームデータ供給の要求
を受け付けてからクライアント７に対してデータの送出
を行なうまでのフェーズに関して図１および図３を参照
しながら本実施形態を説明する。
【００４１】なお、ディスクアクセスにタイムスロット
を割り付けるスケジューリング方式には後述するように
大きく固定と可変の２種類があり、本発明ではいずれの
スケジューリング方式を用いることも可能であるが、以
下ではスケジューリング方式を限定せずストリームの連
続性を保証するようにスケジューリングを行なうものと
して説明する。
【００４２】クライアント７からネットワーク６を介し
実時間ストリームデータ供給の要求があると（ステップ
Ｓ２１）、まず、制御装置２内の要求接続処理部２１
は、要求された実時間ストリームのディレクトリ情報を
ディレクトリ管理部２３から得る（ステップＳ２２）。
【００４３】ディレクトリ情報から単位ストリーム使用
数ｍを得て（ステップＳ２３）、スケジューリング部２
２内のストリーム構造体をｍ個の単位ストリームの管理
に必要な情報を保持できる分確保するとともに、バッフ
ァメモリ４の領域を必要量確保する（ステップＳ２
４）。
【００４４】次に、スケジューリング部２２は、使用単
位ストリームＳ０〜Ｓｍ−１の転送開始時刻を選択する
などのスケジューリングを行なう（ステップＳ２５）。
上記の格納方法により、元の実時間ストリームで連続し
ているｍ個のブロックｂ（ｍ×ｋ＋ｊ）（ｊ＝０，…，
ｍ−１）は単位ストリームＳ０〜Ｓｍ−１に順に振り分
けられている。そこで、これらのブロックの転送が連続
して行なわれるように、単位ストリームＳ０〜Ｓｍ−１
の転送開始時刻がブロック転送時間（Ｔ／ｍ）づつずれ
るようにする。
【００４５】ただし、単位ストリームＳ０〜Ｓｍ−１の
全てが、既接続の他の単位ストリームの連続性に影響を
与えないように、選択した転送開始時刻までにそれぞれ
の先頭ブロックを格納するディスク装置３１から先頭ブ
ロックを読み出すことが可能でなければならない。その
ようにできない場合には、転送開始時刻を選択し直さな
くてはならない。
【００４６】このように接続された使用単位ストリーム
Ｓ０〜Ｓｍ−１の各々は、その後は、１ブロックの転送
時間が（Ｔ／ｍ）である独立な単位ストリームとしてス
ケジュールして、データ転送部５によりクライアント７
へ供給する（ステップＳ２６）。すなわち、ブロック転
送周期Ｔ、ブロックサイズＬ、タイムスロット間隔Ｉ、
ブロック転送時間（Ｔ／ｍ）でスケジューリングされ
る。
【００４７】以上、本発明の実施形態によれば、データ
レートｍ×Ｒ以下の実時間ストリームデータをｍ本の独
立な単位ストリームとして扱うことにより、タイムスロ
ット間隔、ブロックサイズ、ブロックの転送周期、バッ
ファメモリ管理に関して単一の方式でディスクアクセス
・スケジューリングが可能となる。
【００４８】また、データレートがｍ×Ｒ以下で（ｍ−
１）×Ｒより大きい実時間ストリームデータの供給数を
Ｃｍ（ｍ＝１，２，…）とすると、データレートＲ以下
の実時間ストリームデータをＭＡＸ（Ｃ１）本供給する
能力がある実時間ストリームサーバにおいて、 Σ（ｍ×Ｃｍ）≦ＭＡＸ（Ｃ１） を満たす範囲内で供給数Ｃｍを任意の本数に変更可能と
なる。
【００４９】以下、本実施形態について具体例を用いて
説明する。まず、単位ストリームとして単位データレー
トＲ＝１．６（Ｍｂｐｓ）の実時間ストリームデータを
格納、供給する実時間ストリームサーバの構成について
述べる。
【００５０】１ブロックの転送時間として２４００（ｍ
ｓ）を選択すると、１ブロックの最大サイズは５００
（ｋＢ）となる。使用するディスク装置の転送速度を２
０Ｍｂｐｓと考えると、１ブロックを１タイムスロット
で読み出すためにはタイムスロット間隔を２００（ｍ
ｓ）以上に設定する必要がある。
【００５１】さらに転送速度を上げるためには、１ブロ
ックを分割して複数台のディスク装置３１に格納すると
よい。例えば、４台のディスク装置３１を１組にして１
ブロックを４分割してそれぞれのディスク装置３１に格
納し、読み出し時にはその組の全てのディスク装置３１
を同時にアクセスする。すると、ディスク上での実ブロ
ックサイズは最大１２５（ｋＢ）となり、タイムスロッ
ト間隔は５０（ｍｓ）以上必要となる。以下では、この
４台のディスク装置の組を１台の論理ディスク装置３２
とする。
【００５２】上記のように、ディスク装置４台１組で論
理ディスク装置１台としてタイムスロット間隔を５０
（ｍｓ）に設定した場合、論理ディスク装置１台で供給
できる単位ストリーム数は２４００／５０＝４８本であ
る。さらに、このような論理ディスク装置を８台用意す
ると、単位ストリームを４８×８＝３８４本供給するこ
とが可能である。
【００５３】このような実時間ストリームサーバで単位
ストリームを扱う場合、ブロックｂｋを（ｋ＋Ｈ）ｍｏ
ｄｕｌｏ ８番目の論理ディスク装置に格納しておく。
Ｈは先頭ブロックｂ０の格納論理ディスク装置番号であ
る。
【００５４】クライアント７の要求に応じてこの単位ス
トリームを供給するには、周期２４００（ｍｓ）で次に
転送すべきブロックを格納しているディスク装置にアク
セスして、タイムスロット間隔５０（ｍｓ）以内に論理
ディスク装置に該当する４台のディスク装置から１２５
（ｋＢ）づつ、計５００（ｋＢ）以内のブロックをバッ
ファメモリ４に読み出す。そのブロックを周期２４００
（ｍｓ）、転送時間２４００（ｍｓ）でクライアント７
に転送する。
【００５５】図４に単位ストリームの各ブロックが格納
される論理ディスク装置と読み出したブロックの転送開
始のタイミングを示す。図４では先頭ブロックを論理デ
ィスク装置０に格納している。ただし、先頭ブロックの
格納ディスク装置は必ずしも論理ディスク装置０である
必要はない。実時間ストリームデータによって異なる論
理ディスク装置に先頭ブロックを格納してもかまわな
い。
【００５６】次に、この具体例のように構成した実時間
ストリームサーバにおいて、データレート３（Ｍｂｐ
ｓ）の実時間ストリームデータを扱う場合を考える。３
≦ｍ×Ｒ＝ｍ×１．６（Ｍｂｐｓ）をみたす最小の整数
ｍは２であるので、１ブロックの転送時間が１２００
（ｍｓ）である単位ストリームを２本使用することで、
３（Ｍｂｐｓ）の実時間ストリームデータの格納、供給
が可能となる。
【００５７】３（Ｍｂｐｓ）の実時間ストリームデータ
を格納するには、１２００（ｍｓ）で転送すべき大きさ
のブロックに分け、そのブロックの集合をｍ＝２個の部
分集合 Ｂ０＝｛ｂ（２ｋ）｜ｋ＝０，１，…｝ Ｂ１＝｛ｂ（２ｋ＋１）｜ｋ＝０，１，…｝ に分割する。そして、ブロックｂ（２ｋ＋ｊ）を（ｋ＋
Ｈｊ）ｍｏｄｕｌｏ ８番目の論理ディスク装置に格納
する。つまり、Ｂ０の先頭ブロックｂ０をＨ０番の論理
ディスク装置に格納し、引続きブロックｂ２を（Ｈ０＋
１）ｍｏｄｕｌｏ８番、ブロックｂ４を（Ｈ０＋２）ｍ
ｏｄｕｌｏ ８番の論理ディスク装置に格納する。
【００５８】クライアント７の要求に応じてこのストリ
ームを供給するには、Ｂ０，Ｂ１をそれぞれ供給する２
つの単位ストリームＳ０，Ｓ１を準備する。そして、ブ
ロックｂ０とブロックｂ１の転送開始時刻が２４００／
２＝１２００（ｍｓ）ずれるように、単位ストリームＳ
０と単位ストリームＳ１それぞれの基準タイムスロット
を選択する。そして、通常の単位ストリームと同様にデ
ィスクアクセスをタイムスロットに割り付けるが、単位
ストリームＳ０のディスクアクセス割り付けと単位スト
リームＳ１のディスクアクセス割り付けが同時に可能で
なければならない。同時にディスクアクセス割り付けが
不可能な場合には、単位ストリームＳ０，Ｓ１の基準タ
イムスロットを選択し直す。
【００５９】このように単位ストリームＳ０，Ｓ１の基
準タイムスロットが決定すれば、あとは単位ストリーム
Ｓ０，Ｓ１を独立した単位ストリームとしてスケジュー
ルすればよい。つまり、単位ストリームＳ０，Ｓ１それ
ぞれについて、ディスクアクセスが割り付けられている
タイムスロットで次に転送すべきブロックを格納されて
いる論理ディスク装置からバッファメモリ４に読み出し
て、そのブロックを周期２４００（ｍｓ）、転送時間１
２００（ｍｓ）でクライアント７に転送する。通常の単
位ストリームと異なるのは転送時間のみである。１ブロ
ックの大きさは約４６０（ｋＢ）となり、これは通常の
単位ストリームの最大ブロックサイズ５００（ｋＢ）以
下であるので、タイムスロット間隔、バッファメモリ４
管理等は通常の単位ストリームと全く同じとなる。
【００６０】図５に、単位ストリームＳ０とＳ１の各ブ
ロックが格納される論理ディスク装置と読み出したブロ
ックの転送開始のタイミングの一例を示す。この例で
は、単位ストリームＳ０，Ｓ１の先頭ブロック格納論理
ディスク番号は、Ｈ０＝０，Ｈ１＝４である。先頭ブロ
ック格納論理ディスク装置はどのような組み合わせでも
かまわない。図６で示す例では、Ｈ０＝Ｈ１＝０であ
り、ブロックｂ０とブロックｂ１は同じ論理ディスク装
置に格納される。
【００６１】次に、この具体例のように構成した実時間
ストリームサーバにおいて、データレート４．５（Ｍｂ
ｐｓ）の実時間ストリームデータを扱う場合を考える。
４．５≦ｍ×Ｒ＝ｍ×１．６（Ｍｂｐｓ）をみたす最小
の整数ｍは３であるので、１ブロックの転送時間が８０
０（ｍｓ）である単位ストリームを３本使用すること
で、４．５（Ｍｂｐｓ）の実時間ストリームデータの格
納、供給が可能となる。
【００６２】４．５（Ｍｂｐｓ）の実時間ストリームデ
ータを格納するには、８００（ｍｓ）で転送すべき大き
さのブロックに分け、そのブロックの集合を３個の部分
集合 Ｂ０＝｛ｂ（３ｋ）｜ｋ＝０，１，…｝ Ｂ１＝｛ｂ（３ｋ＋１）｜ｋ＝０，１，…｝ Ｂ２＝｛ｂ（３ｋ＋２）｜ｋ＝０，１，…｝ に分割する。そして、ブロックｂ（３ｋ＋ｊ）を（ｋ＋
Ｈｊ）ｍｏｄｕｌｏ ８番目の論理ディスク装置に格納
する。
【００６３】クライアント７の要求に応じてこのストリ
ームを供給するには、Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２を供給する単位
ストリーム単位ストリームＳ０，Ｓ１，Ｓ２を準備し
て、それぞれの転送開始時刻が８００（ｍｓ）づつずれ
るように基準タイムスロットを決定する。図７に、Ｈ０
＝０，Ｈ１＝３，Ｈ２＝６とした場合において各ブロッ
クが格納される論理ディスク装置と読み出したブロック
の転送開始のタイミングの一例を示す。
【００６４】同様に、データレート６（Ｍｂｐｓ）の実
時間ストリームデータを扱う場合には、６≦ｍ×Ｒ＝ｍ
×１．６（Ｍｂｐｓ）をみたす最小の整数ｍは４である
ので、１ブロックの転送時間が６００（ｍｓ）である単
位ストリームを４本使用することで、図８のように格
納、転送できる。
【００６５】また、この具体例の実時間ストリームサー
バでは、供給可能な単位ストリーム数を３８４本として
いるが、総使用単位ストリーム数が３８４本以内であれ
ばクライアント７の要求に応じて任意にその使用単位ス
トリーム数の比率を変えることが可能である。例えば、
６（Ｍｂｐｓ）のストリームのみを９６本（単位ストリ
ーム数３８４本）供給する、あるいは６（Ｍｂｐｓ）の
ストリームを４８本（単位ストリーム数１９２本）と
１．５（Ｍｂｐｓ）のストリームを１９２本（単位スト
リーム数１９２本）供給することができる。
【００６６】次に、接続要求処理部２１におけるタイム
スロットの選択について述べる。ｍ×Ｒのデータレート
を持つ実時間ストリームを供給するためには、上述した
ようにｍ本の単位ストリームが連続して供給されるよう
にｍ個のディスクアクセスをタイムスロットに割り付け
なければならない。
【００６７】ところで、従来技術の説明で述べたよう
に、実際のディスクアクセスを行なうタイムスロットの
選択方法には、大きく固定と可変の２種類がある。前者
は、図１０に示すように、基準タイムスロットに対して
相対的に一定時間のタイムスロットにディスクアクセス
を固定するスケジューリング方式である。言い換える
と、転送タイミングとディスクアクセス・タイミングの
タイムスロット上での位置関係を固定してしまう方式で
ある。
【００６８】後者は、図９に示すように、バッファメモ
リが利用可能になってから転送開始時刻までの間であれ
ばディスクアクセスを割り付けるタイムスロットは変更
可能であることに着目し、許容ジッタ範囲内のタイムス
ロットでディスクアクセスの割り付け位置を可変にする
スケジューリング方式である。
【００６９】なお、図９中、Ｊは最大ジッター数であ
り、次の式で決定される。 Ｊ≦ＢＭ−Ｄ−Ｔ−１ ここで、 Ｂ：１ストリームで使用できるバッファメモリの大きさ
と実時間ストリームの１ブロックの大きさの比 Ｍ：クライアントでの１ブロック再生時間（スロット
数） Ｔ：クライアントへの１ブロック転送時間（スロット
数） Ｄ：ディスクアクセス終了時刻が割り付けられたタイム
スロットの終了時刻を越えた場合の予想最大遅延時間
（スロット数） である。なお、図９に示す例では、１ブロックの転送に
要する時間とクライアント側で１ブロックの再生に要す
る時間は共に４タイムスロット分で等しいものとしてい
る。
【００７０】ここで、基準タイムスロットに対して相対
的に一定時間のタイムスロットにディスクアクセスを固
定するスケジューリング方式では、既に接続されている
単位ストリームの基準タイムスロットの組み合わせによ
っては、新しいｍ個の単位ストリームの基準タイムスロ
ットをどのように選択しようとも、既接続の単位ストリ
ームの基準タイムスロットと重なる場合がある。このよ
うな場合にはディスクアクセスをタイムスロットに割り
付けることができず、新しいストリームを接続すること
はできない。
【００７１】これに対して、許容ジッタ範囲内のタイム
スロットでディスクアクセスの割り付け位置を可変にす
るスケジューリング方式では、図９で示されるような許
容ジッタ範囲内に空きタイムスロットがあれば、そのタ
イムスロットに新しい単位ストリームのディスクアクセ
スを割り付ければ良い。また、許容ジッタ範囲内に空き
タイムスロットがない場合でも、既接続の単位ストリー
ムのディスクアクセスをその許容ジッタ範囲内で別のタ
イムスロットに移動させることにより、空きタイムスロ
ットを作って新しいストリームのディスクアクセスを割
り付ければ良い。
【００７２】ただし、どのようにディスクアクセスを移
動しても空きタイムスロットを作ることができない場合
には、新しいストリームを接続することはできない、こ
のような事態が生じる確率を低くするために、新しいス
トリームを接続する際には、各単位ストリームの基準タ
イムスロットができる限り時間内に集中しないように、
すなわち空きタイムスロットが全タイムスロットにでき
る限り分散するように基準タイムスロットを選択するよ
うにすると良い。本発明は、上述した実施の形態に限定
されるものではなく、その技術的範囲において種々変形
して実施することができる。
【００７３】
【発明の効果】本発明によれば、様々なデータレートを
持つ実時間ストリームデータをそのデータレートに応じ
た数の独立な単位ストリームとして扱うことにより、デ
ータレートの相違による区別をすることなく、タイムス
ロット間隔、ブロックサイズ、ブロックの転送周期、バ
ッファメモリ管理に関して単一の方式でディスクアクセ
ス・スケジューリングを行なうことができる。
【００７４】また、本発明によれば、ストリーム資源が
単位ストリームに対応する量に分割され、供給する実時
間ストリームデータのデータレートに応じて必要量割り
当てられることになるので、ストリーム資源を無駄にせ
ず効率的に利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る実時間ストリームサ
ーバの構成を示す図
【図２】外部から実時間ストリームデータを入力して記
憶装置に格納するときの動作を示すローチャート
【図３】外部からの要求に応じて実時間ストリームデー
タを供給するときの動作を示すフローチャート
【図４】データレートＲの単位ストリームを供給する場
合のブロック格納ディスクと転送開始時刻の一例を示す
図
【図５】データレート２×Ｒ以下の実時間ストリームを
２本の単位ストリームを供給する場合のブロック格納デ
ィスクと転送開始時刻の一例を示す図
【図６】データレート２×Ｒ以下の実時間ストリームを
２本の単位ストリームを供給する場合のブロック格納デ
ィスクと転送開始時刻の他の例を示す図
【図７】データレート３×Ｒ以下の実時間ストリームを
３本の単位ストリームを供給する場合のブロック格納デ
ィスクと転送開始時刻の一例を示す図
【図８】データレート４×Ｒ以下の実時間ストリームを
４本の単位ストリームを供給する場合のブロック格納デ
ィスクと転送開始時刻の一例を示す図
【図９】許容ジッタ範囲内のタイムスロットでディスク
アクセスの割り付け位置を可変にするスケジューリング
方式を説明するための図
【図１０】従来のタイムスロットを用いた多重読みだし
手法を示す図
【符号の説明】
１…実時間ストリームサーバ ２…制御装置 ３…データ蓄積部 ４…バッファメモリ ５…データ転送部 ６…ネットワーク ７…クライアント ２１…要求接続処理部 ２２…スケジューリング部 ２３…ディレクトリ管理部 ３１…ディスク装置 ８２…データ受信部 ８２…データ解析部 ８３…データ分割部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 誠司 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】実時間ストリームデータをブロック単位に
    格納するための複数のディスク装置から、クライアント
    から要求された実時間ストリームデータを読み出しバッ
    ファメモリに一時的に格納した後にネットワークを介し
    て該クライアントへ転送する実時間ストリームサーバに
    おいて、 外部から実時間ストリームデータを入力する手段と、 入力された前記実時間ストリームデータのデータレート
    に応じて、単位ストリームの使用数およびブロック転送
    時間を決定する手段と、 前記実時間ストリームデータを、前記ブロック転送時間
    内で転送すべき大きさのブロックに分割し、前記使用数
    の各単位ストリームデータに順番に割当てる手段と、 前記単位ストリームデータごとに、割当てられたブロッ
    クを先頭ブロックから順番に前記複数のディスク装置に
    振り分けて蓄積させる手段と、 実時間ストリームデータごとに、前記単位ストリームの
    使用数、各単位ストリームの前記先頭ブロックを格納す
    る前記ディスク装置の識別番号および各ブロックの格納
    したディスク装置上の記録位置を保持するディレクトリ
    情報を管理する手段とを備えたことを特徴とする実時間
    ストリームサーバ。
  2. 【請求項２】実時間ストリームデータを、データレート
    に応じたブロック転送時間内で転送すべき大きさのブロ
    ックに分割し、該データレートに応じた使用数の各単位
    ストリームデータに順番に割当て、各単位ストリームデ
    ータごとに、割当てられたブロックを先頭ブロックから
    順番に複数のディスク装置に振り分けて蓄積しておき、
    クライアントから要求された実時間ストリームデータ
    を、該ディスク装置から読み出しバッファメモリに一時
    的に格納した後にネットワークを介して該クライアント
    へ転送する実時間ストリームサーバであって、 クライアントからの要求に応じて、要求された実時間ス
    トリームデータについて、前記使用数分に相当する単位
    ストリームのストリーム資源を確保し、元の実時間スト
    リームデータの順にブロックを連続して転送するように
    各単位ストリームの転送開始時刻をスケジューリングす
    る手段と、 各ブロックの転送にあたって、各単位ストリームごとに
    スケジューリングされた前記転送開始時刻から前記ブロ
    ック転送時間内に前記バッファメモリ上の該当ブロック
    を転送させる手段とを備えたことを特徴とする実時間ス
    トリームサーバ。
  3. 【請求項３】実時間ストリームデータを格納するための
    複数のディスク装置を備え、クライアントから要求され
    た実時間ストリームデータを、ブロック単位に該ディス
    ク装置から読み出しバッファメモリに一時的に格納した
    後にネットワークを介して該クライアントへ転送する実
    時間ストリームサーバのために、外部から実時間ストリ
    ームデータを入力してディスク装置に格納する格納方法
    において、 入力された実時間ストリームデータのデータレートに応
    じて、単位ストリームの使用数およびブロック転送時間
    を決定し、 該実時間ストリームデータを、前記ブロック転送時間内
    で転送すべき大きさのブロックに分割し、 分割されたブロックを順番に各単位ストリームデータに
    割当て、 前記単位ストリームデータごとに、任意のディスク装置
    を起点とし予め決められたディスク装置選択順序で、先
    頭ブロックから１ブロックづつ振り分けて蓄積すること
    を特徴とする実時間ストリームデータの格納方法。
  4. 【請求項４】実時間ストリームデータを、データレート
    に応じたブロック転送時間内で転送すべき大きさのブロ
    ックに分割し、該データレートに応じた使用数の各単位
    ストリームデータに順番に割当て、各単位ストリームデ
    ータごとに、割当てられたブロックを先頭ブロックから
    順番に複数のディスク装置に振り分けて蓄積する実時間
    ストリームサーバにおいて、クライアントから要求され
    た実時間ストリームデータを、該ディスク装置から読み
    出しバッファメモリに一時的に格納した後にネットワー
    クを介して該クライアントへ転送する転送方法であっ
    て、 クライアントからの要求に応じて、要求された実時間ス
    トリームデータについて、前記使用数分に相当する単位
    ストリームのストリーム資源を確保し、 元の実時間ストリームデータの順にブロックを連続して
    転送するように各単位ストリームの転送開始時刻を前記
    ブロック転送時間分づつずらして、それぞれを独立な単
    位ストリームとしてスケジューリングし、 各単位ストリームごとに、スケジューリングされた前記
    転送開始時刻から前記ブロック転送時間で前記バッファ
    メモリ上の各ブロックを転送することを特徴とする実時
    間ストリームデータの転送方法。
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