(57)【要約】【課題】実験によって予め所定の測定値を導出し、その測定値に基づいて条件が変化した場合の配信スループットを推定することができる、コンテンツ配信サーバにおけるスループット推定方法、サーバ及びプログラムを提供する。【解決手段】ハードディスクからの読み出し速度が、配信スループットに影響を及ぼす場合、コンテンツのサイズと、ハードディスクからの読み出し箇所数と、配信スループットとの対応関係を予め測定し、メモリのサイズと、コンテンツのサイズと、配信要求のアクセス数と、該アクセスの発生間隔とに基づいてハードディスクからの読み出し箇所数を導出し、その対応関係を用いて、読み出し箇所数に対するハードディスクからの読み出し速度を導出し、ハードディスクからの読み出し速度の合計を読み出し箇所数によって割算した平均読み出し速度に、同時アクセス数を乗算した値を、サーバにおけるスループットとして導出する。【選択図】　　　図１
2004062383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配信すべきコンテンツを蓄積したハードディスクと、該ハードディスクから読み出された該コンテンツをキャッシュするメモリとを有するコンテンツ配信サーバにおけるスループット推定方法において、
前記ハードディスクからの読み出し速度が、前記サーバのコンテンツ配信のためのスループットに影響を及ぼす場合、
前記コンテンツのサイズと、前記ハードディスクからの読み出し箇所数と、配信のためのスループットとの対応関係を、前記サーバについて予め測定するステップと、
前記メモリのサイズと、前記コンテンツのサイズと、コンテンツ配信要求のアクセス数と、該アクセスの発生間隔とに基づいて、ハードディスクからの読み出し箇所数を導出するステップと、
前記対応関係を用いて、導出された前記読み出し箇所数に対する前記ハードディスクからの読み出し速度を導出するステップと、
前記ハードディスクからの読み出し速度の合計を前記読み出し箇所数によって割算した平均読み出し速度に、同時アクセス数を乗算した値を、前記サーバにおけるスループットとして導出するステップと
を有することを特徴とするコンテンツ配信サーバにおけるスループット推定方法。
【請求項２】
配信すべきコンテンツを蓄積したハードディスクと、該ハードディスクから読み出された該コンテンツをキャッシュするメモリとを有するコンテンツ配信サーバにおいて、
前記ハードディスクからの読み出し速度が、前記サーバのコンテンツ配信のためのスループットに影響を及ぼす場合、
前記コンテンツのサイズと、前記ハードディスクからの読み出し箇所数と、配信のためのスループットとの対応関係を、前記サーバについて予め測定する手段と、
前記メモリのサイズと、前記コンテンツのサイズと、コンテンツ配信要求のアクセス数と、該アクセスの発生間隔とに基づいて、ハードディスクからの読み出し箇所数を導出する手段と、
前記対応関係を用いて、導出された前記読み出し箇所数に対する前記ハードディスクからの読み出し速度を導出する手段と、
前記ハードディスクからの読み出し速度の合計を前記読み出し箇所数によって割算した平均読み出し速度に、同時アクセス数を乗算した値を、前記サーバにおけるスループットとして導出する手段と
を有することを特徴とするコンテンツ配信サーバ。
【請求項３】
配信すべきコンテンツを蓄積したハードディスクと、該ハードディスクから読み出された該コンテンツをキャッシュするメモリとを有するコンテンツ配信サーバにおけるスループット推定プログラムにおいて、
前記ハードディスクからの読み出し速度が、前記サーバのコンテンツ配信のためのスループットに影響を及ぼす場合、
前記コンテンツのサイズと、前記ハードディスクからの読み出し箇所数と、配信のためのスループットとの対応関係を、前記サーバについて予め測定するステップと、
前記メモリのサイズと、前記コンテンツのサイズと、コンテンツ配信要求のアクセス数と、該アクセスの発生間隔とに基づいて、ハードディスクからの読み出し箇所数を導出するステップと、
前記対応関係を用いて、導出された前記読み出し箇所数に対する前記ハードディスクからの読み出し速度を導出するステップと、
前記ハードディスクからの読み出し速度の合計を前記読み出し箇所数によって割算した平均読み出し速度に、同時アクセス数を乗算した値を、前記サーバにおけるスループットとして導出するステップと
して前記コンテンツ配信サーバを実行させることを特徴とするスループット推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インターネットを通して各種コンテンツを配信するコンテンツ配信サーバにおけるスループット推定方法、そのサーバ及びプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンテンツ配信サーバの配信のためのスループットを測定するために、実際のサーバと擬似クライアントとを用いて、サービスを模擬した実験を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際のサーバを用いた場合、実験を行った条件のみにおける配信スループットが測定できるのみであり、実験を行っていない条件における配信スループットを測定することはできない。
【０００４】
そこで、本発明は、実験によって予め所定の測定値を導出し、その測定値に基づいて条件が変化した場合の配信スループットを推定することができる、コンテンツ配信サーバにおけるスループット推定方法、サーバ及びプログラムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、配信すべきコンテンツを蓄積したハードディスクと、該ハードディスクから読み出された該コンテンツをキャッシュするメモリとを有するコンテンツ配信サーバにおけるスループット推定方法において、ハードディスクからの読み出し速度が、サーバのコンテンツ配信のためのスループットに影響を及ぼす場合、コンテンツのサイズと、ハードディスクからの読み出し箇所数と、配信のためのスループットとの対応関係を、サーバについて予め測定するステップと、メモリのサイズと、コンテンツのサイズと、コンテンツ配信要求のアクセス数と、該アクセスの発生間隔とに基づいて、ハードディスクからの読み出し箇所数を導出するステップと、対応関係を用いて、導出された読み出し箇所数に対するハードディスクからの読み出し速度を導出するステップと、ハードディスクからの読み出し速度の合計を読み出し箇所数によって割算した平均読み出し速度に、同時アクセス数を乗算した値を、サーバにおけるスループットとして導出するステップとを有することを特徴とする。これにより、本発明は、実験によって予め所定の測定値を導出し、その測定値に基づいて条件が変化した場合の配信スループットを推定することができる。
【０００６】
特に、サーバの配信スループットのハードウェアに依存する部分と、クライアントからの配信要求のアクセス状態に依存する部分とを切り分けることが可能となり、アクセス状態のみから配信スループットを推定することができる。これにより、アクセス状態毎に実験を行う必要がなくなり、アクセス状態のみからサーバのスループットを把握することが可能となる。
【０００７】
また、本発明によれば、配信すべきコンテンツを蓄積したハードディスクと、該ハードディスクから読み出された該コンテンツをキャッシュするメモリとを有するコンテンツ配信サーバにおいて、ハードディスクからの読み出し速度が、サーバのコンテンツ配信のためのスループットに影響を及ぼす場合、コンテンツのサイズと、ハードディスクからの読み出し箇所数と、配信のためのスループットとの対応関係を、サーバについて予め測定する手段と、メモリのサイズと、コンテンツのサイズと、コンテンツ配信要求のアクセス数と、該アクセスの発生間隔とに基づいて、ハードディスクからの読み出し箇所数を導出する手段と、対応関係を用いて、導出された読み出し箇所数に対するハードディスクからの読み出し速度を導出する手段と、ハードディスクからの読み出し速度の合計を読み出し箇所数によって割算した平均読み出し速度に、同時アクセス数を乗算した値を、サーバにおけるスループットとして導出する手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
更に、本発明によれば、配信すべきコンテンツを蓄積したハードディスクと、該ハードディスクから読み出された該コンテンツをキャッシュするメモリとを有するコンテンツ配信サーバにおけるスループット推定プログラムにおいて、ハードディスクからの読み出し速度が、サーバのコンテンツ配信のためのスループットに影響を及ぼす場合、コンテンツのサイズと、ハードディスクからの読み出し箇所数と、配信のためのスループットとの対応関係を、サーバについて予め測定するステップと、メモリのサイズと、コンテンツのサイズと、コンテンツ配信要求のアクセス数と、該アクセスの発生間隔とに基づいて、ハードディスクからの読み出し箇所数を導出するステップと、対応関係を用いて、導出された読み出し箇所数に対するハードディスクからの読み出し速度を導出するステップと、ハードディスクからの読み出し速度の合計を読み出し箇所数によって割算した平均読み出し速度に、同時アクセス数を乗算した値を、サーバにおけるスループットとして導出するステップとしてコンテンツ配信サーバを実行させることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を用いて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１０】
図１は、データ配信時のコンテンツ配信サーバの機能構成図である。図１によれば、コンテンツ配信サーバは、クライアントからのデータ配信要求に対して、配信すべきデータが主記憶上のキャッシュメモリに存在すれば、キャッシュメモリのデータを配信し、キャッシュメモリに存在しなければデータをハードディスクから読み出して配信する。
【００１１】
図１の状況としては、コンテンツＡをクライアント１及び２へ配信しようとしており、クライアント１からの配信要求が到着した後に、クライアント２からの配信要求が到着したとする。クライアント１から配信要求があった時には、キャッシュメモリにコンテンツＡのデータが配置されていないために、データをハードディスクから読み出す。このとき、コンテンツＡの一部である読み出されたデータは、キャッシュメモリに配置される。そして、クライアント１へキャッシュメモリのデータが配信される。
【００１２】
次に、クライアント２に対してデータ配信を行う場合には、クライアント１の配信要求によって蓄積されたキャッシュメモリのデータを配信することができる。即ち、ハードディスクからデータを読み出す必要がない。
【００１３】
図２は、コンテンツ配信サーバにおいて、ハードディスクから読み出したデータをキャッシュメモリに配置する動作シーケンスの説明図である。
【００１４】
図２によれば、各クライアントのデータ配信要求の到着順に従って、番号が付与されている。図１の番号１、２、４及び６は、ハードディスクから直接データを読み出している。番号３は、番号２の読み出したデータのキャッシュを、番号５は、番号４の読み出したデータのキャッシュを、番号７及び８は、番号６の読み出したデータのキャッシュを読み出している。
【００１５】
「読み出し箇所数」とは、ハードディスクから直接データを読み出すクライアント数であると定義する。図１によれば、全アクセス数は８であり、読み出し箇所数は４である。
【００１６】
「読み出し箇所数」の特徴として、主記憶領域であるキャッシュメモリのサイズが大きいほど（図２で示す黒い部分の割合が大きくなるほど）、クライアントがキャッシュメモリから読み出す場合が多くなる。また、配信データのサイズが大きいほど（図２で示す白い部分の割合が大きくなるほど）、クライアントがキャッシュメモリから読み出す場合が少なくなる。
【００１７】
一方で、クライアントからの配信要求（アクセス）が時間的に集中的に発生した場合、図２に示す矢印の間隔が短くなり、クライアントがキャッシュメモリから読み出す場合が増加し、読み出し箇所数は少なくなる。逆に、クライアントからのアクセスの発生間隔が長い時は、新しく発生したアクセスが必要とするデータが既にキャッシュメモリに残存していないために、ハードディスクから読み出す必要が生じる。即ち、図２の番号１及び２は、このようにして読み出し箇所が分かれたと考えられる。
【００１８】
これにより、ハードディスクからの読み出し箇所数は、キャッシュメモリのサイズと、コンテンツのサイズと、コンテンツ配信要求のアクセス数と、該アクセスの発生間隔とに基づいて決定される。本発明においては、読み出し箇所数は、スループット推定のための重要なパラメタとして利用する。
【００１９】
次に、「ハードディスクからの読み出しスループット」の特徴として、読み出し箇所数が多いほど低下し、読み出し箇所数が少ないほど向上する。また、ハードディスクからの読み出しスループットは、同様に、配信コンテンツの総データ量に依存し、配信コンテンツの総データ量が多いほどスループットが低下する。
【００２０】
図３は、図２の他の動作シーケンスの説明図である。
【００２１】
図３の上段の例は、クライアントからのアクセス発生間隔が短い場合である。８個のデータ配信要求数に対して、読み出し箇所数は４個である。また、図３の中段の例は、クライアントからのアクセス発生間隔が長い場合である。８個のデータ配信要求数に対して、読み出し箇所数は８個である。更に、図３の下段の例は、クライアントからのアクセス発生間隔がランダムな場合である。８個のデータ配信要求数に対して、読み出し箇所数は６個である。
【００２２】
図４は、コンテンツ配信サーバについて、実験により導出されたハードディスクの読み出しスループットを表す対応関係グラフである。
【００２３】
図４によれば、縦軸が、ハードディスクからの読み出しスループット（Ｍｂｐｓ）であり、横軸が、読み出し箇所数（４〜６４）である。また、配信すべきコンテンツサイズ（１ＧＢ〜１６ＧＢ）によって、異なるグラフが表されている。図４によれば、読み出し箇所数が多いほどスループットが低下しており、その特性は配信するコンテンツサイズが少ないほど著しい。即ち、図４の対応関係グラフを用いることにより、読み出し箇所数及びコンテンツサイズが決定されると、スループットが推定される。
【００２４】
【表１】
2004062383.tif 000003
【００２５】
表１は、キャッシュメモリからデータを読み出す速度と、ハードディスクからデータを読み出す速度の一例を表している。表１によれば、読み出し速度は、媒体からデータを読み出す速度（Ｍｂｙｔｅ／ｓｅｃ）であり、アクセス速度は、必要なデータを読み出し始めるまでに必要な時間（ｍｓｅｃ）である。ハードディスクの場合、読み出し速度とアクセス時間とが読み出すデータの状況によって異なるので、最良値と最悪値との両方を示した。表１の値より、キャッシュメモリからデータを読み出す速度は、ハードディスクから読み出す速度によりも極めて高速である。
【００２６】
図５は、読み出し位置を表す説明図である。また、図６は、図５に対する他の読み出し位置を表す説明図である。
【００２７】
図５によれば、ハードディスクからの読み出し速度がボトルネックとなっているコンテンツ配信サーバにおいては、ハードディスクから直接データを読み出しているアクセスの読み出し位置に、キャッシュデータを読み込んでいるアクセスの読みだし位置が追いつくことになる。
【００２８】
図５の状態１は、アクセス１の配信要求が発生し、ハードディスクから直接データを読み出している。図５の状態２は、アクセス１の配信要求が発生した後で、アクセス２の配信要求が発生している。図５の状態３は、キャッシュメモリからの読み出しがハードディスクからの読み出しよりも早いために、アクセス２の読み出し位置がアクセス１の読み出し位置に追いついている。
【００２９】
前述した内容によって、以下のことが導出される。
・キャッシュメモリ（主記憶を利用したキャッシュ）には、ハードディスクからの読み出し箇所数を減らす効果がある。
・図４からも明らかなとおり、ハードディスクからの読み出し速度は、配信コンテンツのサイズと読み出し箇所数とで決定される。
・図５からも明らかなとおり、キャッシュからのデータを読み出した場合も、最終的にはハードディスクから直接データを読み出す速度に収束する。
【００３０】
次に、本発明のコンテンツ配信サーバにおけるスループット推定の手順を説明する。
【００３１】
（手順１）事前実験
配信すべきコンテンツのサイズと、ハードディスクからの読み出し箇所数と、配信のためのスループットとの対応関係を、当該コンテンツ配信サーバについて予め測定する。ここでの対応関係は、前述した図４のものである。
【００３２】
（手順２）読み出し箇所数の推定
キャッシュメモリのサイズと、コンテンツのサイズと、コンテンツ配信要求のアクセス数と、該アクセスの発生間隔とに基づいて、ハードディスクからの読み出し箇所数を導出する。このとき、図５からも明らかなとおり、クライアントからのアクセスの発生間隔に従って、読み出し箇所の移動とキャッシュの割り当てとを模擬して、読み出し箇所数を推定する。以下に、模擬する際のルールを列挙する。
・キャッシュメモリのサイズは、常に一定である。　・読み出し箇所の移動速度の合計は、常に一定である。　・各読み出し箇所の移動速度は、等しい。
・キャッシュメモリを読む接続の読み出し箇所は、ハードディスクからデータを読み出す接続の読み出し箇所に瞬時に追いつく。
・想定する同時アクセス数に達するまで、アクセスが発生しつづける。
【００３３】
尚、読み出し箇所の移動速度は、ハードウェアに依存した値であり、状況に応じて変化する値である。しかし、ここでは、移動速度の合計が常に一定の値であると仮定する。この仮定は、大容量コンテンツを配信するサーバにおいて成立する。
【００３４】
（手順３）ハードディスクからの読み出し速度の推定
予め実験によって測定した図４の対応関係を用いて、手順２によって導出された読み出し箇所数と配信するコンテンツサイズとに対する、ハードディスクからの読み出し速度を導出する。
【００３５】
（手順４）スループットの推定
手順３で導出されたハードディスクからの読み出し速度の合計を読み出し箇所数によって割算した平均読み出し速度に、同時アクセス数を乗算した値を、当該サーバのスループットととして推定する。
サーバスループット＝
（ハードディスクからの読み出し速度の合計／読み出し箇所数）×同時アクセス数
この式は、１回の読み出しの平均速度に、同時発生したアクセス数を乗算したものをサーバスループットとしたものである。各読み出し箇所において読み出す速度はほぼ等しいために、この式によってサーバのスループットを推定することが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明のコンテンツ配信サーバにおけるスループット推定方法、そのサーバ及びプログラムによれば、実験によって予め所定の測定値を導出し、その測定値に基づいて条件が変化した場合の配信スループットを推定することができる。
【００３７】
特に、サーバの配信スループットのハードウェアに依存する部分と、クライアントからの配信要求のアクセス状態に依存する部分とを切り分けることが可能となり、アクセス状態のみから配信スループットを推定することができる。これにより、アクセス状態毎に実験を行う必要がなくなり、アクセス状態のみからサーバのスループットを把握することが可能となる。
【００３８】
図７は、スループットの精度を検証するための実験ネットワークの構成図である。
【００３９】
この実験では、推定したスループット値と、実際のサーバ及びネットワークを用いた場合のスループット値とを比較した。以下には、実験条件を示す。
接続本数　　　　：３０、５０（本）
メモリサイズ　　：１２８、５１２、７６８（ＭＢ）
コンテンツサイズ：１、４（ＧＢ）
接続の発生方法　：平均間隔１０秒の指数分布に従って発生
【００４０】
図８は、スループットの推定値と実測値とを比較するグラフである。
【００４１】
図８によれば、本発明によって推定されたスループットは実測値に近いものであり、スループット推定結果が妥当であることが認識される。
【図面の簡単な説明】
【図１】データ配信時のコンテンツ配信サーバの機能構成図である。
【図２】コンテンツ配信サーバにおいて、ハードディスクから読み出したデータをキャッシュメモリに配置する動作シーケンスの説明図である。
【図３】図２に対する他の動作シーケンスの説明図である。
【図４】コンテンツ配信サーバについて、実験により導出されたハードディスクの読み出しスループットを表す対応関係グラフである。
【図５】読み出し位置を表す説明図である。
【図６】図５に対する他の読み出し位置を表す説明図である。
【図７】スループットの精度を検証するための実験ネットワークの構成図である。
【図８】スループットの推定値と実測値とを比較するグラフである。
【図１】
2004062383.tif 000004
【図２】
2004062383.tif 000005
【図３】
2004062383.tif 000006
【図４】
2004062383.tif 000007
【図５】
2004062383.tif 000008
【図６】
2004062383.tif 000009
【図７】
2004062383.tif 000010
【図８】
2004062383.tif 000011