DELIVERY OF ACCELERATOR OPERATION PANEL ACTIVE IMAGESAND VIDEO IMAGE USING WEB SERVER
Takuya Nakamura∗ A) , Kenji YoshiiA) , Tomohiro AoyamaA) ,Kazuro FurukawaB) , Tatsuro NakamuraB) , Takashi ObinaB)
A)
Mitsubishi Electric System and Service Co.,Ltd.
2-8-8 Umezono, Tsukuba, Ibaraki, 305-0045
B)High Energy Accelerator Research Organization (KEK)
1–1 Oho, Tsukuba, Ibaraki, 305-0801
Abstract
The KEKB control group has been built the system which delivered the accelerator operation panel active images
and video signal images with a Web server. The system delivers the images updated frequently to each client with a Webserver. We made an particular script to update the images of accelerator operation panel, and we use commercial video
server box which saves video signal as picture ﬁles. Only a standard Web browser is required to get the video signal
or accelerator operation panels. The update frequency of the image becomes about once a second for the accelerator
operation panel, and about 10 to 30 times per 1 second for the video signal. The update speed is fast enough for in bothcases. I explain the structure of this image delivery system.

Web サーバーによる加速器運転用パネルの画像配信及びビデオ映像の配信
1.

はじめにKEKB 制御グループでは Web サーバーを用いて加速器運転パネルやビデオ映像のリアルタイムな画像を配信するシステムを構築した (加速器運転パネルとは加速器を構成する装置の操作や状態の表示を行う GUI のプログラムであり、これらは通常 X 端末やそのエミュレータ上で動作するよう作られている)。このシステムは定期的に更新される画像を Web サーバーから各 Web ブラウザへ送信する事で実現されている。画像の更新には加速器運転パネルの画像を保存するスクリプトと、ビデオ映像を画像ファイルとして取り込む機能を持つ機器を使用して行っている。このシステムにより加速器運転パネルを動作させる環境やビデオ信号を表示させる環境が無くても、OS によらず Web ブラウザだけで情報を得ることができるようになった (図 1)。また画面の更新頻度については加速器運転パネルでは 1 秒に 1 回程度、ビデオ信号は 1 秒に 10〜30 回程度となっており、必要充分な速度を実現している。ここではその画像配信システムの仕組みについて述べる事にする。

2.

システム構成今回構築したシステムは加速器運転パネルの画像とビデオ映像から取り込んだ画像を、Web サーバーを使用して Web ブラウザに配信するシステムである (図 2)。このシステムは主に以下の技術を使用して構築している。

• Web サーバー (apache)• RAM ディスク (tmpfs)• VNC サーバー (Xvnc)• 画像取り込み、変換コマンド (ImageMagick) [1]• ビデオサーバー (AXIS 241Q/241S) [2]• FTP サーバー (vsftpd)
アクティブな画像配信の仕組み、及び画像更新の仕組みについて以下に説明する。

図 1: Web ブラウザによるアクティブな画像の閲覧 (実際の画面は動画)∗ E-mail: < nakataku @ post.kek.jp >図 2: 画像配信システム構成図

3.

画像配信サーバー

画像配信を行う計算機には HP のブレードサーバーを使用し、そのスペックは CPU: Xeon 2.33GHz、物理メ
モリ: 2GB、OS: Red Hat Linux ES 4 となっている。Webサーバーには Apache 2.0.52 を使用している。このシステムによる計算機の CPU 負荷は 5〜10%程度となっており、負荷の大部分は前述した VNC サーバー、及び画像取り込み、変換の処理にかかっている。
画像配信サーバーは主に Server push [3] と RAM ディスクという 2 つの技術によって実現している。旧 Netscape社が定義した Server push とよばれる技術を使って、アクティブな画像の配信を行っている。これは Web サー
バー側から Web ブラウザ側へデータを連続的に送信する技術であり、ここでは画像ファイルを連続的に送信し続ける事でアクティブな画像の配信を実現している。ただし Firefox や Safari といった Web ブラウザはこの技術をサポートしているが、Internet Explorer はこの技術をサポートしていないためアクティブな画像を見る事ができないといった問題点がある。この点については後述する ActiveX により解決している。
また、画像ファイルの保存先には RAM ディスクを使用している。RAM ディスクとは物理メモリの一部を外部記憶装置のように利用する仕組みであり、物理メモリ上でファイルの読み書きを行う事ができる。画像ファイルをハードディスクに保存した場合、頻繁なデータの読み書きによってハードディスクの寿命の短縮に繋がるおそれがある。そのため画像ファイルの保存先を RAMディスクとして、ハードディスクの負荷軽減およびファイルアクセスの高速化を計った (図 3)。

バーを使用する事によってディスプレイ機器などの障害の影響がなくなり、またネットワーク経由での管理も容易にする事ができた。VNC サーバー上に表示された加速器運転パネルのスクリーンショットは、ImageMagickの import コマンドを使用して画像ファイルとして保存される。import コマンドを継続的に実行させるシェルスクリプトを作成し、継続的に画像ファイルの保存を行っている (図 4)。また import コマンドを使用する方法以外にも、xwd コマンドと convert コマンドを使用して画像を作成する方法がある。それぞれの方法で画像の保存にかかる時間は、import では 0.8 秒程度、xwd と convert
では 0.05 秒程度となっている。xwd と convert の方法
は import に比べて処理回数が多くなり CPU 負荷が増大するので、適宜 sleep 処理を入れるなどして使用するといった注意が必要である。
このスクリプトでスクリーンショットの保存を行うためパネルに特別な修正を加える必要がなく、どのパネルでも簡単にこのシステムに追加する事ができる。現在のシステムでは 1 秒に 1 回程度画像の保存を行っており、それに伴い Web サーバーも 1 秒ごとに画像を配信している。

図 4: シェルスクリプトで継続的に加速器運転パネルの画像を RAM ディスクに保存する

5.

図 3: RAM ディスクに保存された画像ファイルを Server pushを使って連続的に送信する

4.

加速器運転パネルの画像の作成

加速器運転パネルの画像の作成も画像配信を行う計算機上で行っている。加速器運転パネルの表示には X11サーバーが必要となるため、今回は VNC 版の仮想 X11サーバーを使用する事とした。VNC 版の仮想 X11 サー

ビデオ信号画像の作成

加速器の運転において様々な情報はデジタイズされ計算機で処理される様になってきているが、一部の信号はオペレータが実時間でビームの状態を把握できるようビデオ信号で送られている。そこで今回は PF-AR
リングのビームプロファイルや Beam transport line のス
クリーンモニターのビデオ信号を、Web ブラウザで見る事ができるようにした。ビデオ信号の画像の作成には AXIS 社のビデオサーバーという機器を使用している(図 5)。
KEKB 制御グループでは、1 つのビデオ入力を持つ
241S と 4 つのビデオ入力を持つ 241Q という機種を使用している。また 241S や 241Q がモジュール化されたブレード型のビデオサーバーも導入している (図 6)。

で Internet Explorer でもアクティブな画像を見る事が可能となる。

図 5: AXIS 241Q Video server

図 7: FTP 送信機能により画像ファイルをサーバーに連続的に送信する

6.

図 6: Blade 型 AXIS Video server
この機器はビデオ信号の入力機能と LAN への接続機能を持ち、Web ブラウザでビデオサーバーにアクセスする事でビデオ信号の映像をネットワークを通じて見る事ができる。ただし Web ブラウザによる同時接続数が20 程度に制限されているため、多数の Web ブラウザからアクセスがあった場合には対応できない。そこでビデ
オサーバーの FTP 送信機能を使ってビデオ信号を画像ファイルとして画像サーバーに送信し、そこからビデオ信号の画像を配信する事で多数のアクセスに対応した(図 7)。また、ビデオサーバーは中央制御室から離れた場所に設置されているが、Ethernet のみでアクティブな画像を配信することができた。
241Q では入力された 4 つの映像と 4 つの映像を合成した画面の、計 5 つの画像をサーバーに送信している。
241S では入力された 1 つの画像をサーバーに送信している。画像ファイルの送信頻度については機種によって異なっており、241Q では 1 秒あたり延べ 10 回程度であり、241S では 1 秒あたり 30 回の頻度で送信されている。これは 241S が 1 つの映像を扱うのに対して 241Q
では 5 つの映像を扱っており、扱う映像の数の差が送信回数に現れていると考えられる。
また AXIS 社ではビデオサーバーとは別のサーバーで画像配信するための ActiveX のコンポーネントを配布しているので、それを画像配信サーバーに組み込む事考察と今後の予定

このシステムにより、特別なソフトウェアをインストールする事なく通常の Web ブラウザでビデオ映像や加速器運転パネルの情報を簡単に見る事ができるようになった。加速器運転パネルを動作させるための環境整備の手間やビデオの信号線の敷設コストを削減する事ができ、非常に効果的であると思われる。アクティブな画像には一般的な画像形式である jpeg を使用している
ため、Web ブラウザ上で画像保存するだけで容易に画面のキャプチャーを取る事ができる。また画像によって情報を配信する事で、加速器を操作されるおそれ無く安全に情報を配信する事ができる。
一方このシステムにおいて、実時間に対して画像の表示が遅延するという問題点がある。これは画像の取り込み・FTP 転送・画像の表示といった処理に時間がかかる為、実時間に対して 1〜2 秒程度タイムラグが発生してしまう。そのため実時間にシビアな情報については、今回のシステムでは対応する事ができない。
今後の予定として、Server push とは別の技術を使った Web ブラウザの種類に影響されない画像配信システムの構築や、より多くの画像を配信して情報の充実を計る事を予定している。また研究所の外のスタッフがいち早く情報収集やステータス確認ができるように、研究所外に画像を公開する事も検討している。

参考文献[1] <http://www.imagemagick.org/>.
[2] <http://www.axiscom.co.jp/>.
[3] <http://wp.netscape.com/assist/net sites/pushpull.html>.