Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế profiler trong Middleware tương thích QOS theo ứng dụng
Hội nghị khoa học lần thứ IX Kỷ niệm 10 năm thành lập Học viện công nghệ bu chính viễn thông 211 THIT K PROFILER TRONG MIDDLEWARE TNG THCH QOS THEO NG DNG ThS. V Hong Hiu*, TSKH. Hong ng Hi** * Hc vin cụng ngh Bu chớnh Vin thụng Email: vhhieu@mpt.gov.vn ** B Bu chớnh Vin thụng Email : haihd@ptit.edu.vn Túm tt: c phõn phi cht lng dch v tt nht (QoS), cỏc ng dng cn phi tng thớch vi mụi trng truyn thụng v tớnh toỏn bin i. Lp middleware cú th h tr x lý tng thớch. Chỳng tụi ó xut mt kin trỳc middleware tng thớch mi tng thớch QoS cho cỏc ng dng phõn b [1] v mt thut toỏn iu khin tng thớch QoS cho kin trỳc ny [2]. Trong bi vit ny, chỳng tụi trỡnh by phng phỏp thit k Profiler, mt thnh phn quan trng trong kin trỳc middleware ny, nú cho phộp ỏp dng chung cho nhiu ng dng mt cỏch thun tin nht. 1. Gii thiu Middleware tng thớch cho phộp thay i chc nng hoc iu kin hot ng ca b x lý ng dng phõn b sau khi phỏt trin ng dng. ỏp ng yờu cu cung cp cht lng dch v cho h thng a phng tin phõn b, chỳng tụi ó xut kin trỳc middleware tng thớch QoS theo ng dng [1] v mt thut toỏn iu khin tng thớch QoS trong middleware [2]. Kin trỳc ny cho phộp tng thớch cht lng dch v hai mc ng dng chung v ng dng c th. Vic phõn chia m t cỏch rừ rng cỏc thnh phn ca middleware thnh hai lp ng dng chung v ng dng c th cho phộp kin trỳc ny cú th ỏp ng c yờu cu QoS ca nhiu ng dng, cng nh cú th d dng trin khai cỏc ng dng mi mt cỏch ớt tn kộm. Tuy nhiờn cỏc ng dng cng phi ch ra cho middleware bit tham s QoS no m chỳng cn phi tng thớch middleware tp trung vo vic tng thớch cho tp cỏc tham s c trng ú. Mt khỏc, tp cỏc tham s c trng ny khú xỏc nh hay ỏnh giỏ trc tip. Khi ú, cn phi cú gii phỏp cho vic xỏc nh s thay i ca cỏc tham s QoS. Profiler l mt gii phỏp thc hin iu ny. Profiler l mt tp hp cỏc dch v lu gi, cp nht cỏc tham s QoS ca ng dng v mng. Nú cho phộp middleware thc hin chc n ng tng thớch mt cỏch ng. Chc nng ca Profiler gm: Th nht, cho phộp ng dng thit lp trong middleware tng thớch QoS theo ng dng cỏc tham s QoS c trng v mi quan h vi cỏc tham s QoS cú th iu khin khỏc. Th hai, dch v lu gi, cp nht giỏ tr ca cỏc tham s QoS c trng s ghi li tt c giỏ tr ca k t qu thm dũ vo QoS Profiler. B thao tỏc trong middleware da vo cỏc thụng tin cú trong Profiler iu khin ng dng. Bi vit ny xut phng phỏp thit k Profiler nhm m bo cung cp y thụng tin cho hot ng iu khin tng thớch ca b thao tỏc trong Middleware. Bi vit gm cỏc phn sau: Phn 2 trỡnh by s lc kin trỳc middleware v thut toỏn iu khin tng thớch; Phn 3 trỡnh by thi t k kin trỳc Profiler; Phn 4 mụ t giao din Profiler vi ngi s dng; Phn 5 a ra kt qu thc nghim, Phn 6 nờu kt lun chung. 2. Kin trỳc middleware v thut toỏn iu khin tng thớch Kin trỳc middleware tng quỏt cho phộp thc hin tng thớch QoS theo ng dng trong h thng a phng tin phõn b c xut trong [1] gm hai lp nh hỡnh 1. Lp th nh t, cũn gi l lp ng dng chung, b iu khin tng thớch ng dng chung Hội nghị khoa học lần thứ IX Kỷ niệm 10 năm thành lập Học viện công nghệ bu chính viễn thông 212 v b ỏnh giỏ ti nguyờn h tr tng thớch ti nguyờn lp thp bng cỏch phn ng vi nhng thay i v sn sng ca ti nguyờn. Lp th hai, b thao tỏc ng dng c th, cỏc profiler ca ng dng v b m phỏn chu trỏch nhim thc hin tng thớch chc nng mc cao i vi mi ng dng c th, bao gm vi c ra quyt nh khi no v chc nng ng dng no c phộp tham gia vo cung cp dch v da trờn cỏc yờu cu lu sn trong profiler ca ng dng c th ang chy. Tng tỏc gia cỏc thnh phn khỏc nhau v ng dng c thc hin thụng qua mt platform cho phộp thc hin cỏc dch v truyn thụng nh CORBA [4]. Hỡnh 1. Kin trỳc middleware tng thớch. Vi kin trỳc hai lp nh trờn bao gm b iu khin tng thớch chung v b thao tỏc ng dng c th, cỏc hot ng iu khin do cỏc thnh phn ny to ra s thc hin iu khin tng thớch cht lng dch v i vi tt c cỏc ng dng chia s cựng mt ngun ti nguyờn h thng u cu i, ng thi iu khin tng thớch cht lng dch v i vi tng dch v c th da trờn tham s cu hỡnh c thit lp trong profiler. 3. Thit k profiler 3.1. Phõn loi tham s QoS v ng dng 3.1.1. Phõn loi tham s QoS Hin nay cha cú tiờu chun cho vic phõn loi cỏc tham s QoS trong truyn thụng a phng tin. khc phc tỡnh trng ny, bi vit s dng phng phỏp hỡnh thc [3] phõn loi cỏc tham s QoS thnh hai nhúm: tham s c lp v tham s ph thuc. Hai nhúm ny cựng cú chung ba c tớnh l: c tớnh thi gian, phõn gii cht lng v h s giỏ. a) Cỏc tham s c lp v ph thuc: Nhúm tham s c lp: gm cỏc tham s c xỏc nh trc tip t cụng ngh la chn cho ng dng m khụng thụng qua cỏc tham s khỏc. Vớ d: T s nộn Giỏ tr ca tham s ny quyt nh bi tng cụng ngh c th la chn cho ng dng v cú th c ch ra bi ngi s dng hoc cú th c nh ngha thụng qua profile QoS hoc profile ng dng. Nhúm tham s ph thuc: gm cỏc tham s cú th xỏc nh giỏn tip qua cỏc tham s c lp khỏc. Vớ d tc bit truyn dn c a ng dng ph thuc vo tham s t s nộn, tc khung v phõn gii. Khi t s nộn hay tc khung hoc phõn gii thay i theo tng cụng ngh c la chn cho ng dng thi tc bit truyn dn ca ng dng cng thay i theo. Tuy nhiờn mt s tham s ph thuc cú th rng buc vi cỏc tham s bờn ngoi vt ra ngoi phm vi c a khung phõn loi ny. Bi vit ny khụng xem xột v phõn loi cỏc tham s ú. b) c tớnh chung ca cỏc nhúm tham s: Trong phn ny, bi vit mụ t c th mi c tớnh, cỏc tham s QoS liờn quan trc tip ti mi c tớnh v quan h gia chỳng. c tớnh thi gian: Cỏc tham s cú c tớnh ny nh hng n quan h v thi gian gia cỏc i tng cú liờn quan trong khi trỡnh din a phng tin v cỏc tham s xỏc nh di thi gian ch y cho tng phiờn c th. cú mt phiờn trỡnh din cht lng tt cn phi duy trỡ ng b chớnh xỏc lung tớn hiu trong v ngoi. Profile QoS c th trong profile ng dng xỏc nh giỏ tr cho cỏc tham s ny. phõn di cht lng: Cỏc tham s cú c tớnh ny liờn quan trc tip ti cht lng u ra ca mt phiờn trỡnh din a phng tin. Ngi s dng cú th nh ngh a trc tip cỏc tham s trong phn ny hoc bng cỏch la chn profile ng dng v profile QoS tng ng. H s giỏ: Cỏc tham s cú c tớnh ny liờn quan n giỏ truyn dn dch v a phng Hội nghị khoa học lần thứ IX Kỷ niệm 10 năm thành lập Học viện công nghệ bu chính viễn thông 213 tin qua mng truyn thụng. Cú hai kiu giỏ: 1) Bng thụng, 2) Tin. Nh cung cp dch v, profile ng dng v profile QoS xỏc nh giỏ tr cho mi tham s ny. 3.1.2. Phõn loi ng dng Mụ hỡnh phõn loi ng dng [3] cho phộp phõn chia cỏc ng dng thnh bn nhúm da trờn nhng bin i theo thi gian v theo khụng gian ca mt phiờn trỡnh din a phng tin. Bin i ni dung a phng tin cú th theo hai dng trc giao nhau g m: dng khụng gian v dng thi gian. Mi dng bin i ny cú th l nhanh hay chm v dn n mụ hỡnh phõn loi ng dng gm bn nhúm. Mụ hỡnh phõn loi ng dng c s dng nh mt khuụn mu xỏc nh cỏc thnh phn quan trng trong mt phiờn trỡnh din a phng tin v n nh lng ti nguyờn tng ng. Mụ t c th ca bn nhúm ny nh sau: Nhúm ng d ng cú trỡnh din bin i nhanh theo khụng gian v nhanh theo thi gian. Nhúm ny gm cỏc ng dng a phng tin cú cỏc phiờn trỡnh din vi ni dung mu cht lng cao v bin i v ni dung nhanh. Vớ d nh: phim hnh ng, chng trỡnh th thao ua mụ tụ, phim hot hỡnh cht lng cao Nhúm ng dng cú trỡnh din bin i nhanh theo khụng gian v chm theo thi gian. Nhúm ny gm cỏc ng dng a phng tin cú cỏc phiờn trỡnh din v i ni dung mu nhng khụng bin i nhanh v ni dung. Vớ d nh: hi ngh truyn hỡnh, phim hot hỡnh cht lng trung bỡnh hay nh mu Nhúm ng dng cú trỡnh din bin i chm theo khụng gian v nhanh theo thi gian. Nhúm ny gm cỏc ng dng a phng tin cú phiờn trỡnh din vi ni dung mu thp nhng bin i nhanh v ni dung. Vớ d nh: phim hnh ng en tr ng hay õm thanh cht lng CD Nhúm ng dng cú trỡnh din bin i chm theo khụng gian v chm theo thi gian. Nhúm ny gm cỏc ng dng a phng tin cú phiờn trỡnh din vi ni dung mu thp v bin i chm v ni dung. Vớ d nh: hỡnh nh cú phõn gii mu thp hoc õm thanh cht lng thoi 3.2. Kin trỳc profiler 3.2.1. Cỏc profiler QoS Profile QoS c nh ngha cung cp tp cỏc giỏ tr QoS ó cu hỡnh trc theo profile ng dng c th. Cỏc profile QoS c t chc thnh mt tp gm ba giỏ tr trong profile, xỏc nh ba mc QoS khỏc nhau l: mc cao, mc trung bỡnh v mc thp. Cỏc tham s c lp v tham s ph thuc c cu hỡnh trong Profile QoS tng ng vi mt mc QoS ca mt ng dng c th. 3.2.2. Cỏc profiler ng dng Tp cỏc profile ng dng ó c xỏc nh nhm cung cp mt c ch n gin ch ra giỏ tr cho mi tham s QoS. Bng cỏch ny, ngi s dng khụng cn thit phi ch ra tng giỏ tr c th cho tng tham s QoS. Cỏc profile ng dng c cu hỡnh sn v ch ra giỏ tr chp nhn c cho mi tham s QoS t mt tp xỏc nh trc. Vớ d trong hỡnh 2 mụ t profile ng dng ca sỏu ng dng a phng tin phõn b vi cu hỡnh cỏc tham s c lp, tham s ph thuc v cỏc giỏ tr ca chỳng trong tt c cỏc phõn nhúm. Mi ng dng cú mt tp cỏc tham s QoS c thit lp cho mt giỏ tr c th cung cp mc QoS mong mun. Hỡnh 2. Mụ hỡnh kin trỳc Profiler. Mụ hỡnh mụ t ng dng gm cỏc tham s c la chn cho mt cu hỡnh kt hp v phõn loi QoS. Vớ d mụ t ng dng chat gm tp cỏc tham s ch ra bi du tớch trong hỡnh 2. Trong trng hp ny mụ t ng Hội nghị khoa học lần thứ IX Kỷ niệm 10 năm thành lập Học viện công nghệ bu chính viễn thông 214 dng chat ch cú th iu khin giỏ tr tham s tr. Vớ d vi tham s tr ca ng dng chat, cỏc giỏ tr sau cú th c thit lp theo mụ t QoS: High = 100ms, Medium = 1000ms and Low = 2000ms. 3.3. ng dng kin trỳc profiler Mc ớch ca Profile QoS v ng dng l cung cp cho ngi s dng khụng chuyờn phng phỏp n gin ch ra mc QoS c th cho ng dng nht nh. Trong ph ng phỏp ny trc ht ngi s dng la chn mt profile ng dng v profile QoS c th. Sau ú h thng thit lp giỏ tr tham s QoS theo profile QoS cho profile ng dng. Ngi s dng cú th hiu chnh cỏc giỏ tr ca tham s phc v cho nhu cu ca h. Ba c tớnh ca tham s QoS b rng buc bi s ph thuc tam giỏc v cú th mụ hỡnh húa bng mt tam giỏc nh ch ra trong hỡnh 3. Mụ hỡnh tam giỏc ny mụ t bn cht gii hn ca vic phõn phi QoS. Khi cung cp QoS cho mt ng dng c th ch cú th tha món c hai trong ba c tớnh, trong khi c tớnh cũn li l khụng th tha món c. C a o C a o Cao T h p Thp Th p Phõn gii cht lng c tớnh thi gian H s giỏ Hỡnh 3. Quan h tam giỏc gia ba c tớnh. Vớ d: Gi s mụ t hỡnh thc ca mụ hỡnh tam giỏc quan h trờn l: Cao = C, Thp = T, H s giỏ = HSG, c tớnh thi gian = TTG, phõn gii cht lng = PGCL. cung cp mt ng dng vi mong mun cú HSG v TTG thp thỡ phi chp nhn PGCL l thp. Ta cú: C PGCL AND T TTG C HSG C PGCL AND T HSG C TTG T HSG AND T TTG T PGCL Trong vớ d, dũng u d bỏo trng thỏi nu chỳng ta chn phõn gii cao v c tớnh thi gian thp thỡ h s giỏ s phi tng. 4. Giao din profiler vi ngi s dng Profile QoS ngi s dng thu nhn cỏc thụng tin cỏ nhõn cho yờu cu phõn phi dch v a phng tin nhn bit QoS bng cỏch duy trỡ mt profile ca ngi s dng. Profile ngi s dng bao gm hai phn: (1) mụ hỡnh yờu c u ca ngi s dng v (2) mụ hỡnh tham chiu ca ngi s dng. Bt k khi no b iu khin QoS c kớch hot i vi cỏc s kin c th, profile QoS ca ngi s dng gi mt bn tin ch dn ti ngi s dng v yờu cu cú phn hi. Ngi s dng cú th a ra phn hi theo d ng phn trm m biu din mc tha món ca khỏch hng v dch v . Bng 1 ch ra vớ d v phn hi ca ngi s dng nh: hai dũng u tiờn th hin ngi s dng mun Xúa b cỏc khung v Trốn b nộn trong iu kin ti CPU thp v lu lng mng cao. Dũng cui cựng th hin rng ngi s dng mu n gim tc x lý ca b vi x lý trong trng hp ti CPU thp v lu lng mng thp. Bng 1. Phn hi ca ngi s dng Ti CPU Lu lng mng Thao tỏc tha món thp cao xúa khung 30% thp cao trốn b nộn 90% thp thp gim tc b vi x lý 90% Ni dung profile ngi s dng cú th rt phc tp v rt ng trong thi gian chy. Thay vỡ lu gi tt c cỏc trng hp x lý v tham chiu ca ngi s dng, profile QoS duy trỡ chc nng d bỏo [3]. 5. Kt qu thc nghim Mụ hỡnh mu ca middleware nh trờn ó c mụ phng trờn h thng th nghim [1]. Cỏc thnh phn ca middleware nh: b iu khin tng thớch [2], b thao tỏc [1], Profiler QoS ca ngi s dng c thc hin nh l cỏc thnh phn hp nht. Mụ hỡnh mu c chy trờn nn h iu hnh WindowsNT. Cỏc thnh phn ca dch v a phng tin cng c thc hin nh l cỏc i tng CORBA [4] hoc COM [5]. Dch v video theo yờu cu (VoD) c th Hội nghị khoa học lần thứ IX Kỷ niệm 10 năm thành lập Học viện công nghệ bu chính viễn thông 215 nghim ti lp trờn trong mụ hỡnh mu middleware. Mụ hỡnh th nghim cho phộp ỏnh giỏ hiu qu ca thnh phn Profiler trong kin trỳc middleware tng thớch QoS theo ng dng. Kt qu thc nghim ch ra rng mụ hỡnh middleware trờn cú th cung cp mt cỏch liờn tc dch v VoD vi vi phm QoS mc ngi s dng l nh nht. Bng 2. Cỏc iu khin do b thao tỏc to ra. Thi i m (s) S kin QoS Hnh ng iu khin t b thao tỏc 10 Khi ng dch v kt ni Ethernet 100 Mbps Thit lp b cu hỡnh: MPEG Video Server MPEG Video Player 320 CPU chu ti cao Thit lp b tỏi cu hỡnh: Chốn b ngt khung phõn bit (ch cỏc khung B/P) 539 Suy gim bng thụng Thit lp b tng thớch: MPEG Video Server: Gim tc khung B Profiler QoS ca ngi s dng c thc hin trong mụi trng C++. Mt s kt qu thc nghim c ch ra trong bng 3. Kớch thc thc t l 1,28 MB, dung lng tng cho chc nng d bỏo l 5,4 KB. Bng 3. Kt qu th nghim b Profiler QoS ca ngi s dng Kớch thc lu tr Thc hin Dung lng d bỏo Profile b x lý Profile tham chiu Dung lng d tr 1,28 MB 5,4 KB 3,3 MB 0,8 MB 2,8 MB Mụ hỡnh mu middleware trờn c thc hin vi profiler QoS ca ngi s dng khỏc nhau. Ghi li cỏc cỏc trng hp b x lý v b tham chiu ngi s dng vo hai file. Kớch thc ca hai file ny tng ng l 3,3MB v 0,8MB. Thi gian x lý trung bỡnh l 0,1 ms vi chớnh xỏc l 85%. 6. Kt lun Vic tớch hp cỏc ng dng a phng tin phõn b em li nhng thỏch thc mi trong nghiờn cu middleware. Kin trỳc middleware t ng thớch QoS theo ng dng nhm gii quyt thỏch thc ny. Bi vit ó xut thit k kin trỳc Profiler mt thnh phn quan trng ca middleware núi trờn. úng gúp chớnh ca xut ny l: Phõn chia cỏc tham s QoS thnh hai nhúm: nhúm tham s c lp v nhúm tham s ph thuc, ng thi xem xột ba c tớnh ca cỏc tham s QoS. Mi quan h ca ba c tớnh ch ra rng ch cú th t c mc tha món cho hai c tớnh, cũn c tớnh th ba bt buc phi iu khin theo hai c tớnh kia. Kin trỳc Profiler (gm Profile QoS v Profile ng dng) c s dng trong kin trỳc middleware tng thớch QoS theo ng dng. Kin trỳc ny cho phộp d dng cp nht v ch ra cỏc tham s QoS cho cỏc thnh phn khỏc ca middleware, ng thi cho phộp ngi s dng d dng thay i thit lp tham s QoS. Kh nng phỏt trin tip theo ca cụng ngh ny l xõy d ng v th nghim nhiu ng dng a phng tin phõn b da trờn khung middleware tng thớch QoS theo ng dng ó xem xột trờn kim tra v ci tin h thng. TI LIU THAM KHO Vu Hoang Hieu and Hoang Dang Hai, An Application-aware Adaptive Middleware Architecture for Distributed Multimedia Systems, Proceeding of The First International Conference on Communications and Electronics (ICCE2006), pp141-pp146, Ha Noi, VietNam, Oct-2006. V Hong Hiu, Hong Minh v Nguyn Ngc San, Thut toỏn iu khin tng thớch cht lng dch v trong middleware tng thớch theo ng dng, Tp chớ Khoa hc Cụng ngh . N.Sharda and M.Georgievski, A Holistic Quality of Service Model For Multimedia Communications, International Conference Hội nghị khoa học lần thứ IX Kỷ niệm 10 năm thành lập Học viện công nghệ bu chính viễn thông 216 on Internet and Multimedia Systems and Applications, IMSA2002, Aug 12-14, 2002, Kauai, Hawaii, USA. Object Management Group, 492 Old Connecticut Path, Framingharm, MA 01701, USA, The Common Object Request Broker: Architecture and Specification Revision 2.2, Feb 1998. D.Box, Essential COM, Addison-Wesley, Reading, MA, 1997. S lc v cỏc tỏc gi V HONG HIU Sinh nm 1971. Tt nghip i hc nm 1993, nhn bng Thc s k thut nm 2001 ti i hc Bỏch khoa H Ni ngnh in t - Vin thụng, l NCS khúa 2003 ti Hc vin Cụng ngh Bu chớnh Vin thụng. Cụng tỏc ti Cc Qun lý Cht lng Bu chớnh, Vin thụng v Cụng ngh thụng tin - B Bu chớnh, Vin thụng. Lnh vc nghiờn cu: Ch t lng dch v, Tng thớch cht lng dch v, Truyn thụng a phng tin. E-mail: vhhieu@mpt.gov.vn HONG NG HI Sinh nm 1960. Bo v lun ỏn Tin s nm 1999, bo v lun ỏn Tin s khoa hc nm 2002 ti i hc k thut Ilmenau, c. Tỏc gi cú nhiu bi vit trờn cỏc tp chớ v hi ngh quc t trong v ngoi nc, c nhn gii thng Siemens Mobile Price 2003. Cụng tỏc ti B Bu chớnh Vin thụng. Lnh vc nghiờn cu: Ch t lng dch v, Truyn thụng a phng tin, Lý thuyt hng i, Qun lý lu lng v Mng NGN. E-mail: hoangdanghai@hn.vnn.vn .