Um sistema de VoD (Video on Demand) pode ser usualmente considerado como um repositório variado de objetos multimídia com um grande de número de usuários dispersos.
Esses objetos devem ser servidos aos clientes sob sua demanda. Geralmente um Servidor de Fluxo de Mídia Distribuído que atua como um VoD é posicionado numa rede com topologia hierárquica, com os Servidores Centralizados de Multimídia individuais como nós e os enlaces de rede como ligações na hierarquia. Os nós são capazes de armazenar um número limitado de objetos multimídia e podem afluir um número finito desses objetos. Das aplicações de multimídia distribuídas, como VoD, é esperado prover um serviço para um número significativo de clientes, algumas vezes dispersos geograficamente.
Utilizar um único grande Servidor Centralizado de Sistemas Multimídia para suportar clientes distribuídos resultaria numa alocação ineficiente de recursos e num projeto virtualmente impraticável. A largura de banda necessária para implementar um VoD interativo com tal abordagem seria imensa. Por outro lado, utilizar um grupo distribuído mas independente de Servidores Centralizados de Sistemas Multimídia locais, isto é, num desenho distribuído sem compartilhamento de recursos, também se tem mostrado ineficiente. De fato, a ideia de conectar recursos em redes, seja em redes privadas seja na Internet, foi originalmente motivada por esse problema. O real potencial econômico de aplicações de multimídia distribuídas não será alcançado a menos que a efetividade dos custos da solução seja alcançada para servir os usuários dos sistemas multimídia.
O foco dessa análise será aplicação VoD porém os princípios aqui discutidos poderão ser aplicados para outras aplicações de multimídia.
Para suportar aplicação de fluxos distribuídos, existem pesquisas focadas em várias técnicas para, ou reduzir os requerimentos de banda de fluxos individuais de mídia, com métodos tais como smoothing (utilização de buferização para reduzir as rajadas na transmissão de conteúdos de multimídia), staging (utilização de servidores proxy colocados entre os clientes e os servidores de fluxos de multimídia) e negociação de banda, para reduzir o requerimento de banda como um todo via agregação ou a multiplexação estatística, utilizando, por exemplo, batching (técnica relacionada aos modelos hierárquicos de topologia de sistemas distribuídos de multimídia) e multicasting.
130
Com uma solução ortogonal, algumas pesquisas têm proposto uma distribuição de serviços para gerenciar a dispersão de clientes, por exemplo, empregando um número de Servidores Centralizados de Multimídia para atender clientes localizados em certos pontos e os conectando através de uma infraestrutura de rede de alta velocidade, para serem capazes de compartilhar ou intercambiar objetos de sistemas multimídia. É importante notar que embora atender os clientes localmente resulte numa redução dramática de consumo de banda, a menos que os servidores sejam capazes de compartilhar objetos na rede, o enorme requerimento de capacidade de armazenamento agregado dos servidores faz a abordagem de não compartilhamento impraticável. Sistemas projetados com base na abordagem de compartilhamento dos objetos têm-se mostrado uma solução eficiente, com um custo mínimo de transferência de objetos armazenados para aplicações de multimídia distribuída. Esses sistemas têm como uma das principais premissas a topologia hierárquica contemplando servidores e clientes.
Além da topologia hierárquica, é esperado que os links das redes garantam os requerimentos de QoS (Quality of Service) da comunicação de sistemas multimídia. Temos algumas alternativas de infraestrutura de telecomunicações que podem prover esse tipo de serviço, como redes de circuitos comutados como o SONET (Synchronous Digital NETwork) que provê conexões físicas e/ou lógicas dedicadas, redes de comutação de pacotes que suportam serviços específicos como por exemplo o DiffServ do TCP-IP, emulando as características de circuitos dedicados através de garantia da qualidade do serviço por meio de mecanismos estatísticos ou determinísticos.
Temos atualmente as redes MPLS (Multi-protocol Label Switching) que também já possuem suporte para sistemas multimídias.
Os nós nas “folhas” no sistema hierárquico em árvore, chamados head-ends são pontos de acesso para o sistema. Na prática, os clientes são conectados aos head- ends através de redes de banda larga como xDSL e rede a cabo. Quando uma requisição de qualquer objeto chega ao head-end, se o objeto está disponível na armazenagem local o head-end atende o cliente, senão a requisição será enviada para os níveis mais altos da hierarquia e eventualmente algum outro nó que tenha armazenado localmente o objeto, atendendo ao cliente, transmitindo o fluxo multimídia através da topologia hierárquica, chegando ao head-end e finalmente no próprio cliente.
131
Como apresentado até o momento, um Servidor de Fluxo de Mídia Distribuído deve também consistir-se de um componente de middleware para gerenciamento de recursos. Supõe-se que esse midleware deva endereçar dois diferentes problemas ortogonais:
Alocação de objeto. Mapeamento estático ou dinâmico de objetos em nós de rede de Servidores de Fluxo de Mídia Distribuído (espaço de armazenamento) para o custo total da comunicação de itens armazenados seja otimizado.
Entrega de objetos. Sobre a demanda dos clientes em tempo real, posicionando réplicas de objetos dentro de uma rede de Servidores de Fluxo de Mídia Distribuído, selecionando uma réplica apropriada e os recursos do sistema de fluxos de mídia adequadamente (por exemplo, nó e largura de banda de um link) para a entrega de objetos, provendo uma eficiente utilização de recursos.
Podemos perceber que os provedores de VoD precisam buscar o equilíbrio entre o posicionamento e capacidade dos Servidores de Fluxo de Mídia Distribuído e a velocidade dos links que conectam esses servidores entre si e entre os usuários finais. Provedores de VoD têm trabalhado em técnicas de codificação, decodificação e compressão de vídeos mantendo ainda assim uma boa definição. Além disso, eles possuem técnicas de levantamento do perfil dos usuários, recomendando conteúdos que serão migrados para Servidores de Fluxo de Mídia Distribuído mais próximos de cada usuário, minimizando assim custos.
Conclusão do Capítulo
Encerramos com esse capítulo a apresentação de elementos conceituais nos ajudarão a avaliar e compreender os modelos e tipos de clusters que iremos apresentar nos próximos capítulos desse trabalho.