SISTEM MULTIMEDIA TERDISTRIBUSI

DISTRIBUTED SYSTEMS Concept and Design – Fifth Edition
George Coulouris
Cambridge University
Jean Dollimore
formerly of Queen Mary, University of London
Tim Kindberg
matter 2 media
Gordon Blair
Lancaster University

Aplikasi multimedia menghasilkan dan mengkonsumsi terus-menerus aliran data secara langsung . Mereka mengandung jumlah besar audio, video dan elemen data berbasis waktu lainnya , dan pengolahan tepat waktu dan pengiriman elemen data individu ( sampel audio, frame video) sangat penting . Elemen disampaikan terlambat tidak ada nilai dan biasanya turun.


Sebuah spesifikasi aliran untuk aliran multimedia dinyatakan dalam hal nilai yang dapat diterima untuk tingkat di mana data melewati dari sumber ke tujuan ( bandwidth ) , pengiriman delay untuk setiap elemen ( latency ) dan tingkat di mana unsur-unsur yang hilang atau menjatuhkan. latency sangat penting dalam aplikasi interaktif . Beberapa tingkat kecil kehilangan data dari aliran multimedia sering diterima asalkan aplikasi dapat mensinkronisasi unsur-unsur berikut orang-orang yang hilang . Alokasi direncanakan dan penjadwalan sumber daya untuk memenuhi kebutuhan multimedia dan aplikasi lainnya yang disebut sebagai kualitas manajemen pelayanan . Alokasi kapasitas pengolahan , bandwidth jaringan dan memori ( untuk penyangga dari elemen data yang disampaikan awal ) adalah penting . Mereka dialokasikan dalam menanggapi kualitas permintaan layanan dari aplikasi . Permintaan QoS sukses memberikan jaminan QoS untuk aplikasi dan hasil dalam pemesanan dan penjadwalan berikutnya dari sumber daya yang diminta . Bab ini menarik secara substansial pada kertas tutorial oleh Ralf Herrtwich [ 1995] dan kami berterima kasih kepadanya izin untuk menggunakan materi nya .

20.1        Pengenalan Komputer modern dapat menangani aliran terus menerus , data berbasis waktu seperti audio digital dan video. Kemampuan ini telah menyebabkan pengembangan aplikasi multimedia terdistribusi seperti perpustakaan video jaringan , telepon Internet dan video conferencing . Aplikasi ini layak dengan jaringan tujuan umum saat ini dan sistem , meskipun kualitas audio dan video yang dihasilkan seringkali kurang memuaskan . aplikasi lebih menuntut seperti video konferensi skala besar , produksi TV digital , TV interaktif dan sistem video pengawasan berada di luar kemampuan jaringan saat ini dan teknologi sistem terdistribusi . Aplikasi multimedia menuntut pengiriman tepat waktu dari aliran data multimedia kepada pengguna akhir . Audio dan video stream yang dihasilkan dan dikonsumsi secara langsung , dan pengiriman tepat waktu dari elemen individual ( sampel audio, frame video) sangat penting untuk integritas aplikasi . Singkatnya , sistem multimedia adalah sistem real-time : mereka harus melakukan tugas dan memberikan hasil sesuai dengan jadwal yang ditentukan secara eksternal . Sejauh mana hal ini dicapai oleh sistem yang mendasarinya dikenal sebagai kualitas layanan ( QoS ) dinikmati oleh aplikasi. Meskipun masalah desain sistem real-time telah dipelajari sebelum munculnya sistem multimedia, dan banyak sistem real-time sukses dikembangkan (lihat, misalnya, Kopetz dan Verissimo [1993]), mereka umumnya tidak terintegrasi ke dalam lebih tujuan umum sistem operasi dan jaringan. Sifat dari tugas-tugas yang dilakukan oleh sistem real-time yang ada, seperti avionik, kontrol lalu lintas udara, kontrol proses manufaktur dan switching telepon, berbeda dari yang dilakukan di aplikasi multimedia. Mantan umumnya berurusan dengan jumlah yang relatif kecil dari data dan memiliki tenggat waktu keras relatif jarang terjadi, tapi kegagalan untuk memenuhi tenggat waktu dapat memiliki konsekuensi serius atau bahkan bencana. Dalam kasus tersebut, solusi diadopsi telah over-kapasitas menentukan sumber daya komputasi dan untuk mengalokasikan mereka pada jadwal tetap yang memastikan bahwa persyaratan-kasus terburuk selalu terpenuhi. Jenis solusi tidak tersedia untuk sebagian besar internet multimedia streaming aplikasi pada komputer desktop, menghasilkan 'terbaik-upaya' kualitas layanan dengan menggunakan sumber daya yang tersedia. Alokasi direncanakan dan penjadwalan sumber daya untuk memenuhi kebutuhan multimedia dan aplikasi lainnya yang disebut sebagai kualitas manajemen pelayanan . Sebagian besar sistem operasi saat ini dan jaringan tidak mencakup fasilitas manajemen QoS yang diperlukan untuk kualitas dijamin layanan untuk aplikasi multimedia . Konsekuensi dari kegagalan untuk memenuhi tenggat waktu pada aplikasi multimedia dapat menjadi serius , terutama di lingkungan komersial seperti layanan video - on-demand , aplikasi bisnis konferensi dan obat-obatan terpencil, namun persyaratan berbeda secara signifikan dari orang-orang dari aplikasi real-time lainnya : ·         Aplikasi Multimedia sering sangat didistribusikan dan beroperasi dalam tujuan terdistribusi lingkungan komputasi umum- . Oleh karena itu mereka bersaing dengan aplikasi terdistribusi lainnya untuk bandwidth jaringan dan untuk menghitung sumber daya di workstation pengguna dan server .·         Persyaratan sumber daya dari aplikasi multimedia yang dinamis . Sebuah video conference akan memerlukan lebih banyak atau lebih sedikit bandwidth jaringan sebagai jumlah peserta tumbuh atau menyusut . penggunaan sumber daya komputasi pada setiap pengguna workstation juga akan berbeda , karena, misalnya , jumlah video stream yang harus ditampilkan bervariasi . aplikasi multimedia mungkin melibatkan banyak variabel atau intermiten lain juga . Misalnya , kuliah multimedia jaringan mungkin termasuk kegiatan simulasi prosesor - intensif . Gambar 20.1 Sebuah sistem multimedia terdistribusi  ·         Pengguna sering ingin menyeimbangkan biaya sumber daya dari aplikasi multimedia dengan kegiatan lainnya . Sehingga mereka mungkin bersedia untuk mengurangi tuntutan mereka untuk bandwidth video dalam aplikasi konferensi untuk memungkinkan percakapan suara yang terpisah untuk melanjutkan , atau mereka mungkin ingin pengembangan program atau kegiatan pengolahan kata untuk melanjutkan sementara mereka berpartisipasi dalam se             buah konferensi  Sistem manajemen QoS dimaksudkan untuk memenuhi semua kebutuhan ini , mengelola sumber daya yang tersedia secara dinamis dan bervariasi alokasi dalam menanggapi perubahan tuntutan dan prioritas pengguna . Sebuah sistem manajemen QoS harus mengelola semua sumber daya komputasi dan komunikasi yang diperlukan untuk memperoleh , mengolah dan mengirimkan data multimedia stream , terutama di mana sumber daya yang dibagi antara aplikasi . Gambar 20.1 menggambarkan sistem multimedia khas didistribusikan mampu mendukung berbagai aplikasi , seperti konferensi komputer desktop atau menyediakan akses ke urutan video yang tersimpan , siaran TV digital dan radio . Sumber daya yang manajemen QoS diperlukan termasuk bandwidth jaringan , siklus prosesor dan kapasitas memori . Disk bandwidth pada server video juga dapat dimasukkan . Kami akan mengadopsi bandwidth sumber daya istilah generik untuk merujuk pada kapasitas setiap sumber daya perangkat keras ( jaringan , prosesor pusat , subsistem disk ) untuk mengirimkan atau memproses data multimedia . Dalam sebuah sistem terdistribusi terbuka , aplikasi multimedia dapat dimulai dan digunakan tanpa pengaturan sebelumnya . Beberapa aplikasi mungkin hidup berdampingan dalam jaringan yang sama dan bahkan pada workstation yang sama . Kebutuhan manajemen QoS karena itu timbul terlepas dari jumlah total bandwidth sumber daya atau kapasitas memori dalam sistem . manajemen QoS diperlukan untuk menjamin bahwa aplikasi akan dapat memperoleh kuantitas sumber daya yang diperlukan pada waktu yang diperlukan , bahkan ketika aplikasi lain bersaing untuk sumber daya .               Beberapa aplikasi multimedia telah dikerahkan bahkan dalam QoS - kurang hari ini , terbaik- computing upaya dan lingkungan jaringan . Ini termasuk:·         multimedia berbasis web : Ini adalah aplikasi yang menyediakan terbaik - upaya kualitas layanan untuk akses ke aliran data audio dan video yang dipublikasikan melalui Web . Mereka telah berhasil ketika ada sedikit atau tidak ada kebutuhan untuk sinkronisasi data stream di lokasi yang berbeda . Kinerja mereka bervariasi dengan bandwidth dan latency dalam jaringan dan terhambat oleh ketidakmampuan sistem operasi saat ini untuk mendukung real-time penjadwalan sumber daya . Namun demikian , aplikasi seperti YouTube , Hulu dan BBC iPlayer memberikan demonstrasi yang efektif dan populer kelayakan pemutaran multimedia streaming pada komputer pribadi ringan dimuat . Mereka mengeksploitasi buffer yang luas di tempat tujuan untuk kelancaran keluar variasi dalam bandwidth dan latency dan mereka mencapai kelancaran pemutaran terus menerus urutan video audio berkualitas tinggi dan menengah - resolusi , meskipun dengan sumber tertunda ke tujuan yang dapat mencapai beberapa detik .·         layanan video - on-demand : ini layanan pasokan informasi video dalam bentuk digital , mengambil data dari sistem penyimpanan online yang besar dan mengantarkan mereka ke layar pengguna akhir . Mereka berhasil di mana bandwidth jaringan yang cukup berdedikasi tersedia dan di mana server video dan stasiun penerima berdedikasi . Mereka juga menggunakan penyangga yang cukup di tempat tujuan . Aplikasi interaktif yang sangat menimbulkan masalah yang jauh lebih besar . Banyak aplikasi multimedia yang kooperatif ( melibatkan beberapa pengguna ) dan sinkron ( yang membutuhkan aktivitas pengguna ' menjadi erat terkoordinasi ) . Mereka span spektrum yang luas dari konteks aplikasi dan skenario . Sebagai contoh:·         telepon Internet . Lihat kotak di halaman berikutnya .·         Sebuah konferensi video sederhana yang melibatkan dua atau lebih pengguna , masing-masing menggunakan workstation dilengkapi dengan kamera video digital , mikrofon , output suara dan tampilan video kemampuan . Aplikasi software untuk mendukung telekonferensi sederhana muncul lebih dari satu dekade yang lalu ( CU - SeeMe [ Dorcey 1995] ) dan sekarang banyak digunakan ( misalnya : Skype , NetMeeting [ www.microsoft.com III ] , iChat AV [ www.apple.com II ] ) .·         Sebuah fasilitas latihan musik dan kinerja memungkinkan musisi di lokasi yang berbeda untuk tampil di sebuah ensemble [ Konstantas et al . 1997] . Ini adalah aplikasi multimedia terutama menuntut karena kendala sinkronisasi yang begitu ketat .  Aplikasi seperti ini membutuhkan : Low-latency komunikasi : Round - trip penundaan tidak melebihi 100-300 ms , sehingga interaksi antara pengguna tampaknya sinkron . Sinkron didistribusikan negara : Jika satu pengguna berhenti video pada frame yang diberikan , pengguna lain harus melihat itu berhenti di frame yang sama . Media sinkronisasi : ( . Konstantas et al [ 1997] mengidentifikasi kebutuhan untuk sinkronisasi dalam 50 ms ) Semua peserta dalam pertunjukan musik harus mendengar kinerja kira-kira pada waktu yang sama . soundtrack dan video terpisah stream harus menjaga ' lip sync ' , misalnya , untuk pengguna mengomentari hidup pada pemutaran video atau sesi karaoke didistribusikan . Sinkronisasi eksternal : Dalam konferensi dan aplikasi kooperatif lainnya , mungkin ada data yang aktif dalam format lain , seperti animasi yang dihasilkan komputer , data yang CAD , papan tulis elektronik dan dokumen bersama . Pembaharuan ini harus didistribusikan dan ditindaklanjuti dengan cara yang muncul setidaknya sekitar disinkronkan dengan aliran multimedia berbasis waktu .  Internet telephony - VoIP Internet tidak dirancang untuk aplikasi interaktif real-time seperti telepon , tetapi telah menjadi mungkin untuk menggunakannya untuk tujuan itu sebagai akibat dari peningkatan kapasitas dan kinerja komponen inti Internet - backbone nya dari link jaringan berjalan pada 10-40 Gbps dan router yang menghubungkan mereka memiliki kinerja yang sebanding . Komponen ini biasanya dijalankan pada faktor beban rendah ( < 10 % utilisasi bandwidth) dan lalu lintas IP karena itu jarang tertunda atau turun sebagai akibat dari pertarungan untuk sumber daya . Hal ini mengakibatkan kelayakan membangun aplikasi telephony melalui Internet publik dengan mengirimkan aliran sampel suara digital dari sumber ke tujuan sebagai paket UDP dengan tidak ada ketentuan khusus untuk kualitas layanan . Voice over IP ( VoIP ) aplikasi seperti Skype dan Vonage mengandalkan teknik ini , seperti halnya fitur voice aplikasi instant - messaging seperti AOL Instant Messaging , Apple iChat AV dan Microsoft NetMeeting . Tentu saja , ini adalah real-time aplikasi interaktif , dan latency tetap masalah . Sebagaimana dibahas dalam Bab 3 , routing paket IP menimbulkan penundaan tak terelakkan pada setiap router mereka melewati . Untuk rute panjang penundaan ini dapat dengan mudah berjumlah lebih dari 150 ms , dan pengguna akan mengamati ini dalam bentuk penundaan dalam interaksi percakapan . Untuk alasan ini , jarak jauh ( terutama antarbenua ) panggilan telepon Internet menderita keterlambatan dalam tingkat yang jauh lebih besar daripada mereka yang menggunakan jaringan telepon konvensional . Namun demikian , lalu lintas suara banyak dilakukan di Internet dan integrasi dengan jaringan telepon konvensional sedang berlangsung . Session Initiation Protocol ( SIP , didefinisikan dalam RFC 2543 [ Handley et al . 1999] ) adalah protokol level aplikasi untuk pembentukan panggilan suara ( serta layanan lain seperti pesan instan ) melalui Internet . Gateway ke jaringan telepon konvensional ada di banyak lokasi di seluruh dunia , memungkinkan panggilan untuk diinisiasi dari perangkat yang terhubung ke Internet yang diarahkan melalui Internet dan berakhir pada telepon konvensional atau komputer pribadi .       Gambar 20.2 Karakteristik aliran multimedia khas





Dalam gambar 20.2 kita meninjau karakteristik data multimedia . Bagian 20.3 menggambarkan pendekatan untuk alokasi sumber daya yang langka untuk mencapai QoS , dan bagian 20,4 membahas metode untuk penjadwalan mereka . Bagian 20,5 membahas metode untuk mengoptimalkan aliran data dalam sistem multimedia . Bagian 20,6 menjelaskan tiga studi kasus dari sistem multimedia : server Tiger file video , sistem scalable murah untuk pengiriman video stream yang disimpan untuk sejumlah besar klien secara bersamaan ; BitTorrent sebagai contoh dari file-sharing aplikasi peer-to -peer yang mendukung download file multimedia berukuran besar ; dan CMU End Sistem Multicast sebagai contoh dari sistem pendukung penyiaran konten video melalui Internet .



20.2 Karakteristik data multimedia Kami telah disebut video dan data audio sebagai kontinyu dan berbasis waktu . Bagaimana kita dapat mendefinisikan karakteristik ini lebih tepat ? Istilah ' berkelanjutan ' mengacu pada pandangan pengguna data . Internal , media terus menerus direpresentasikan sebagai urutan nilai-nilai diskrit yang saling menggantikan dari waktu ke waktu . Misalnya , nilai array gambar diganti 25 kali per detik untuk memberikan kesan tampilan kualitas - TV dari adegan bergerak; nilai amplitudo suara diganti 8000 kali per detik untuk menyampaikan telepon- speech berkualitas . Multimedia aliran dikatakan berbasis waktu ( atau isochronous ) karena elemen data berjangka waktu dalam audio dan video stream menentukan semantik atau ' isi ' dari sungai . Waktu di mana nilai-nilai yang dimainkan atau direkam mempengaruhi keabsahan data . Oleh karena itu sistem yang mendukung aplikasi multimedia perlu melestarikan waktu ketika mereka menangani data kontinu  Aliran Multimedia  sering memakan data besar . Oleh karena itu sistem yang mendukung multimedia aplikasi perlu memindahkan data dengan throughput yang lebih besar daripada sistem konvensional . Gambar 20.2 menunjukkan beberapa khas tarif data dan frekuensi frame / sampel . kami mencatat bahwa kebutuhan bandwidth sumber daya untuk beberapa sangat besar . Hal ini terutama terjadi untuk video kualitas yang wajar . Misalnya , standar video streaming TV terkompresi membutuhkan lebih dari 120 Mbps , yang melebihi kapasitas jaringan 100 - Mbps Ethernet . Sebuah program yang salinan atau menerapkan transformasi data sederhana untuk setiap frame dari video streaming TV standar membutuhkan kurang dari 10 % dari kapasitas CPU dari PC . Angka-angka untuk high-definition aliran televisi lebih tinggi , dan kita harus mencatat bahwa dalam banyak aplikasi , seperti video conferencing , ada kebutuhan untuk menangani beberapa video dan audio stream secara bersamaan . Penggunaan representasi dikompresi untuk mengatasi masalah ini karena itu penting , meskipun transformasi seperti video mixing dan editing yang sulit untuk dicapai dengan aliran terkompresi . Kompresi dapat mengurangi kebutuhan bandwidth oleh faktor antara 10 dan 100 , tetapi persyaratan waktu data kontinu tidak terpengaruh . Ada kegiatan penelitian dan standarisasi intensif bertujuan untuk menghasilkan efisien , representasi tujuan umum dan metode kompresi untuk multimedia aliran data. Karya ini telah menghasilkan berbagai format data terkompresi, seperti GIF , TIFF dan JPEG untuk gambar diam dan MPEG - 1 , MPEG - 2 dan MPEG - 4 untuk urutan video. Meskipun penggunaan video terkompresi dan data audio mengurangi kebutuhan bandwidth dalam jaringan komunikasi , memaksakan beban tambahan yang cukup besar pada sumber daya pengolahan di sumber dan tujuan . Kebutuhan ini telah sering bertemu melalui penggunaan hardware tujuan khusus untuk memproses dan video yang pengiriman dan informasi audio, yaitu , video dan audio coders / decoder ( codec ) ditemukan pada kartu video yang diproduksi untuk Komputer pribadi . Namun kekuatan meningkatnya komputer pribadi dan arsitektur multiprosesor sekarang memungkinkan mereka untuk melakukan banyak pekerjaan ini dalam perangkat lunak menggunakan software coding dan decoding filter . Pendekatan ini menawarkan fleksibilitas yang lebih besar , dengan dukungan yang lebih baik untuk format data aplikasi spesifik , tujuan khusus logika aplikasi dan penanganan simultan dari beberapa media stream . Metode kompresi yang digunakan untuk format video MPEG adalah asimetris , dengan algoritma kompresi yang kompleks dan dekompresi sederhana . Hal ini cenderung untuk membantu penggunaannya dalam desktop conferencing , dimana kompresi sering dilakukan oleh codec hardware tapi dekompresi dari beberapa aliran tiba di setiap komputer pengguna dilakukan dalam perangkat lunak , yang memungkinkan jumlah peserta konferensi untuk bervariasi tanpa memperhatikan jumlah codec di setiap komputer pengguna .  20.3 Kualitas manajemen pelayanan Ketika aplikasi multimedia berjalan di jaringan komputer pribadi , mereka bersaing untuk sumber daya di workstation menjalankan aplikasi ( siklus prosesor , siklus bus , kapasitas buffer) dan dalam jaringan ( link transmisi fisik , switch , gateway ) . Workstation dan jaringan mungkin memiliki untuk mendukung beberapa multimedia dan aplikasi konvensional . Ada persaingan antara multimedia dan aplikasi konvensional , antara aplikasi multimedia yang berbeda dan bahkan antara media stream dalam aplikasi individu.       Gambar 20.3 komponen infrastruktur Khas untuk aplikasi multimedia  Penggunaan bersamaan sumber daya fisik untuk berbagai tugas telah lama mungkin dengan multitasking sistem operasi dan jaringan bersama . Dalam sistem operasi multitasking , prosesor pusat dialokasikan untuk tugas individu ( atau proses ) dalam round-robin atau skema penjadwalan lain yang berbagi sumber daya pemrosesan pada upaya secara terbaik- di antara semua tugas saat ini bersaing untuk prosesor pusat. Jaringan yang dirancang untuk memungkinkan pesan dari sumber yang berbeda untuk disisipkan, sehingga banyak saluran komunikasi virtual ada pada saluran fisik yang sama . Teknologi jaringan area lokal dominan , Ethernet , mengelola medium transmisi bersama dengan cara terbaik - usaha. Setiap node dapat menggunakan media ketika itu tenang , tapi tabrakan paket dapat terjadi , dan ketika mereka mengirim node menunggu untuk periode backoff acak untuk mencegah tabrakan berulang . Tabrakan yang mungkin terjadi ketika jaringan sangat sibuk , dan skema ini tidak dapat memberikan jaminan mengenai bandwidth atau latency dalam situasi seperti itu. fitur utama dari skema sumber daya sallocation ini adalah bahwa mereka menangani kenaikan permintaan dengan menyebarkan sumber daya yang tersedia lebih tipis antara tugas bersaing . Round - robin dan lainnya terbaik - upaya metode untuk berbagi siklus prosesor dan bandwidth jaringan tidak dapat memenuhi kebutuhan aplikasi multimedia . Sebagaimana telah kita lihat , pengolahan tepat waktu dan transmisi aliran multimedia sangat penting bagi mereka . Akhir pengiriman bernilai . Dalam rangka untuk mencapai pengiriman tepat waktu , aplikasi perlu jaminan bahwa sumber daya yang diperlukan akan dialokasikan dan dijadwalkan pada waktu yang diperlukan . Pengelolaan dan alokasi sumber daya untuk memberikan jaminan seperti ini disebut sebagai kualitas manajemen pelayanan . Gambar 20.3 menunjukkan komponen infrastruktur untuk aplikasi multimedia conferencing sederhana berjalan pada dua komputer pribadi , menggunakan kompresi software data dan konversi format . Kotak putih mewakili komponen software yang kebutuhan sumber daya dapat mempengaruhi kualitas layanan aplikasi .    Gambar 20.4 QoS spesifikasi untuk komponen aplikasi yang ditunjukkan pada Gambar 20.3  Angka ini menunjukkan arsitektur abstrak yang paling umum digunakan untuk perangkat lunak multimedia, di mana terus mengalir aliran media elemen data (frame video, audio sampel) diproses oleh kumpulan proses dan dipindahkan antara proses oleh koneksi interprocess. Proses menghasilkan, mengubah dan mengkonsumsi terus-menerus aliran data multimedia. Koneksi menghubungkan proses secara berurutan dari sumber elemen media untuk target, di mana ia diberikan atau dikonsumsi. Hubungan antara proses dapat dilaksanakan oleh koneksi jaringan atau transfer di memori ketika proses berada pada mesin yang sama. Untuk unsur-unsur data multimedia untuk sampai pada target mereka tepat waktu, setiap proses harus dialokasikan waktu CPU, kapasitas memori yang memadai dan bandwidth jaringan untuk melakukan tugas yang ditunjuk dan harus dijadwalkan untuk menggunakan sumber daya yang cukup sering untuk memungkinkannya untuk menyampaikan data elemen dalam aliran untuk proses selanjutnya pada waktu. Dari gambar 20.4,kami mengatur kebutuhan sumber daya untuk komponen perangkat lunak utama dan koneksi jaringan pada Gambar 20.3 ( perhatikan huruf yang sesuai terhadap komponen dalam dua angka-angka ini ) . Jelas , sumber daya yang diperlukan dapat dijamin hanya jika ada komponen sistem yang bertanggung jawab untuk alokasi dan penjadwalan sumber daya . Kami akan mengacu pada komponen yang sebagai kualitas manajer pelayanan .Gambar 20.5 menunjukkan tanggung jawab QoS manajer dalam bentuk diagram alur . Dalam dua subbagian berikutnya kami menjelaskan dua sub-tugas utama QoS manajer : ·         Kualitas negosiasi layanan : Aplikasi menunjukkan kebutuhan sumber daya untuk manajer QoS . Manajer QoS mengevaluasi kelayakan memenuhi persyaratan terhadap database dari sumber daya yang tersedia dan komitmen sumber daya saat ini dan memberikan respon positif atau negatif . Jika negatif , aplikasi dapat dikonfigurasi ulang untuk menggunakan sumber daya berkurang , dan proses ini diulang . ·         Admission control : Jika hasil evaluasi sumber daya positif , sumber daya yang diminta dicadangkan dan aplikasi diberikan kontrak sumber daya , menyatakan sumber daya yang telah disediakan . Kontrak meliputi batas waktu . Aplikasi ini kemudian bebas untuk menjalankan . Jika perubahan kebutuhan sumber daya itu harus memberitahu manajer QoS . Jika persyaratan menurun, sumber daya dirilis dikembalikan ke database sebagai sumber daya yang tersedia . Jika mereka meningkat, putaran baru negosiasi dan masuk kontrol dimulai . ·         Dalam sisa bagian ini kami akan menjelaskan teknik untuk melakukan subtasks ini lebih lanjut secara rinci . Tentu saja , sedangkan aplikasi berjalan , ada kebutuhan untuk penjadwalan fine- grained dari sumber daya seperti waktu prosesor dan bandwidth jaringan untuk memastikan bahwa real-time proses menerima sumber daya yang dialokasikan pada waktu . Teknik untuk ini dibahas dalam Bagian 20.4 .  20.3.1 Kualitas negosiasi layanan Untuk bernegosiasi QoS antara aplikasi dan sistem yang mendasarinya , aplikasi tersebut harus menentukan persyaratan QoS kepada manajer QoS . Hal ini dilakukan dengan transmisi satu set parameter . Tiga parameter yang menarik utama ketika datang ke pengolahan dan pengangkutan aliran multimedia: ·         Bandwidth : Bandwidth dari aliran multimedia atau komponen adalah tingkat di mana data mengalir melalui itu . ·         Latency : Latency adalah waktu yang diperlukan untuk elemen data individual untuk bergerak melalui aliran dari sumber ke tujuan. Variasi ini tergantung pada volume data lain dalam sistem dan karakteristik lain dari beban sistem . Variasi ini disebut jitter - secara resmi , jitter adalah turunan pertama dari latency . ·         tingkat kerugian : Karena keterlambatan pengiriman data multimedia tidak ada nilainya , elemen data akan berkurang bila tidak mungkin untuk membebaskan mereka sebelum waktu pengiriman mereka dijadwalkan . Dalam lingkungan QoS berhasil dengan sempurna , ini seharusnya tidak pernah terjadi , tetapi belum beberapa lingkungan seperti itu ada , karena alasan yang diuraikan sebelumnya . Selanjutnya , biaya sumber daya untuk menjamin pengiriman tepat waktu untuk setiap elemen media seringkali tidak dapat diterima - kemungkinan untuk melibatkan reservasi sumber daya jauh melebihi kebutuhan rata-rata untuk menangani puncak sesekali . Alternatif yang diadopsi adalah untuk menerima tingkat tertentu kehilangan data - yaitu, menjatuhkan frame video atau audio sampel . Rasio diterima biasanya tetap rendah - jarang lebih dari 1 % dan jauh lebih rendah untuk aplikasi berkualitas kritis. Tiga parameter dapat digunakan : 1.      Untuk menggambarkan karakteristik aliran multimedia dalam lingkungan tertentu . Misalnya, video streaming mungkin memerlukan bandwidth rata-rata 1,5 Mbps , dan karena digunakan dalam aplikasi konferensi itu perlu ditransfer dengan paling banyak 150 ms menunda untuk menghindari kesenjangan percakapan . algoritma dekompresi digunakan pada target mungkin masih menghasilkan gambar yang dapat diterima dengan tingkat kehilangan satu frame dari 100 .       Gambar 20,5 Tugas QoS manajer  2.      Untuk menggambarkan kemampuan sumber daya untuk mengangkut sungai . Misalnya , jaringan dapat menyediakan koneksi dari 64 kbps bandwidth, algoritma antrian yang mungkin menjamin penundaan kurang dari 10 ms dan sistem transmisi dapat menjamin tingkat kerugian lebih kecil dari 1 di 10   Parameter yang saling bergantung . Sebagai contoh: ·         tingkat Loss dalam sistem modern jarang tergantung pada bit kesalahan yang sebenarnya karena kebisingan atau kerusakan ; itu hasil dari buffer overflow dan dari data bergantung waktu tiba terlambat . Oleh karena itu , bandwidth yang lebih besar dan delay yang lebih rendah dapat, semakin besar kemungkinan adalah tingkat kerugian yang rendah. ·         Semakin kecil bandwidth keseluruhan sumber daya dibandingkan dengan beban , semakin pesan akan terakumulasi di depannya dan semakin besar buffer untuk akumulasi ini akan perlu untuk menghindari kerugian . Semakin besar buffer menjadi , semakin besar kemungkinan itu adalah bahwa pesan akan perlu menunggu untuk pesan lain di depan mereka untuk dilayani - yaitu, semakin besar delay akan menjadi . Menentukan parameter QoS untuk aliran • Nilai-nilai parameter QoS dapat dinyatakan secara eksplisit ( misalnya , untuk output stream kamera pada Gambar 20.3 kita mungkin membutuhkan bandwidth : 50 Mbps , delay : 150 ms , loss : < 1 frame di 10 atau implisit ( misalnya , bandwidth dari input stream untuk koneksi jaringan K adalah hasil dari penerapan MPEG - 1 kompresi untuk output kamera ) .  Tapi kasus lebih biasa adalah bahwa kita perlu menentukan nilai dan berbagai variasi diperbolehkan . Di sini kita mempertimbangkan persyaratan ini untuk masing-masing parameter :Bandwidth : Sebagian besar teknik kompresi video menghasilkan aliran frame dari ukuran yang berbeda tergantung pada konten asli dari video mentah . Untuk MPEG , rasio kompresi rata-rata adalah antara 1:50 dan 1 : 100 , tapi ini akan bervariasi dinamis, tergantung pada konten ; misalnya , bandwidth yang dibutuhkan akan tertinggi ketika konten yang paling cepat berubah. Karena ini , seringkali berguna untuk mengutip parameter QoS sebagai maksimum , nilai minimum atau rata-rata , tergantung pada jenis rezim manajemen QoS yang akan digunakan . Masalah lain yang muncul dalam spesifikasi bandwidth adalah karakterisasi burstiness . Mempertimbangkan tiga aliran 1 Mbps . Satu aliran transfer satu frame dari 1 Mbit setiap detik, yang kedua adalah aliran asynchronous elemen animasi yang dihasilkan komputer dengan bandwidth rata-rata dari 1 Mbps dan yang ketiga mengirimkan 100 - bit suara sampel setiap mikrodetik . Sedangkan semua tiga aliran membutuhkan bandwidth yang sama , pola lalu lintas mereka sangat berbeda . Salah satu cara untuk menjaga penyimpangan adalah untuk menentukan parameter meledak di samping ukuran rate dan frame . Parameter ledakan menentukan jumlah maksimum elemen media yang mungkin datang lebih awal - yaitu , sebelum mereka harus tiba sesuai dengan tingkat kedatangan reguler . Model proses kedatangan linear - dibatasi ( LBAP ) digunakan dalam Anderson [ 1993 ] mendefinisikan jumlah maksimum pesan di sungai selama setiap interval waktu t sebagai Rt + B , di mana R adalah tingkat dan B adalah ukuran maksimum meledak . Keuntungan menggunakan model ini adalah bahwa hal itu baik mencerminkan karakteristik sumber multimedia : data multimedia yang dibaca dari disk biasanya disampaikan dalam blok besar , dan data yang diterima dari jaringan sering datang dalam bentuk urutan paket yang lebih kecil . Dalam hal ini , parameter meledak mendefinisikan jumlah ruang buffer yang diperlukan untuk menghindari kerugian . Latency : Beberapa persyaratan waktu di multimedia hasil dari aliran itu sendiri : jika bingkai dari sungai tidak diproses dengan tingkat yang sama di mana frame tiba, backlog membangun dan kapasitas buffer dapat dilampaui . Jika ini harus dihindari , frame harus rata-rata tidak tetap dalam buffer selama lebih dari 1 / R , dimana R adalah frame rate dari sungai . Jika backlogs terjadi, jumlah dan ukuran backlogs akan mempengaruhi delay maksimum end-to -end dari sungai , di samping pengolahan dan propagasi kali . Persyaratan latency lain muncul dari lingkungan aplikasi . Dalam aplikasi conferencing , kebutuhan untuk interaksi rupanya sesaat antara peserta membuat perlu untuk mencapai penundaan mutlak end-to -end yang tidak lebih dari 150 ms untuk menghindari masalah dalam persepsi manusia dari percakapan , sedangkan untuk memutar ulang video yang tersimpan , untuk memastikan respon sistem yang tepat untuk perintah seperti Pause dan Stop latency maksimum harus pada urutan 500 ms .



Pertimbangan ketiga untuk waktu pengiriman pesan multimedia adalah jitter - variasi dalam periode antara pengiriman dua frame yang berdekatan . Sedangkan sebagian besar perangkat multimedia memastikan bahwa mereka menyajikan data pada tingkat regulernya tanpa variasi, presentasi perangkat lunak ( misalnya , dalam decoder perangkat lunak untuk frame video) harus berhati-hati untuk menghindari jitter . Jitter pada dasarnya diselesaikan dengan buffering, tapi ruang lingkup untuk menghilangkan jitter terbatas , karena jumlah delay end - to-end dibatasi oleh pertimbangan tersebut di atas . Jadi pemutaran urutan media yang juga membutuhkan elemen media yang tiba tenggat waktu sebelum tetap .



Gambar 20.6 algoritma Lalu Lintas membentuk



Loss rate: Tingkat kerugian adalah yang paling sulit QoS parameter untuk menentukan . hilangnya nilai-nilai tingkat khas hasil dari perhitungan probabilitas tentang meluap buffer dan pesan tertunda . Perhitungan ini didasarkan baik pada asumsi - kasus terburuk atau distribusi standar. Tak satu pun dari ini adalah selalu cocok untuk situasi praktis . Namun , spesifikasi tingkat kerugian yang diperlukan untuk memenuhi syarat bandwidth dan latency parameter : dua aplikasi mungkin memiliki bandwidth yang sama dan karakteristik latency ; tetapi mereka akan terlihat secara dramatis berbeda jika salah satu aplikasi kehilangan setiap elemen media kelima dan yang lainnya kehilangan hanya satu di antara sejuta . Seperti dengan spesifikasi bandwidth, di mana tidak hanya volume data yang dikirim dalam interval waktu tetapi distribusinya selama interval waktu penting , spesifikasi tingkat kerugian perlu menentukan interval waktu di mana untuk mengharapkan tingkat tertentu kerugian . Secara khusus , tingkat kerugian yang diberikan untuk timespans terbatas tidak berguna , karena setiap kerugian selama waktu yang singkat dapat melebihi tingkat jangka panjang secara signifikan . Lalu lintas membentuk • lalu lintas membentuk adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan penggunaan output buffering untuk memperlancar aliran elemen data . Parameter bandwidth aliran multimedia biasanya memberikan perkiraan idealis dari pola lalu lintas aktual yang akan terjadi ketika aliran ditransmisikan . Semakin dekat pola lalu lintas yang sebenarnya sesuai dengan deskripsi , semakin baik sistem akan mampu menangani lalu lintas , khususnya ketika menggunakan metode penjadwalan yang dirancang untuk permintaan periodik . Model LBAP variasi bandwidth yang menyerukan peraturan burstiness stream multimedia . Setiap aliran dapat diatur dengan memasukkan buffer pada sumber dan dengan mendefinisikan metode yang elemen data meninggalkan buffer . Sebuah ilustrasi yang baik dari metode ini adalah gambar dari ember bocor ( Gambar 20.6a ) : ember dapat diisi sewenang-wenang dengan air sampai penuh ; melalui kebocoran di bagian bawah ember air akan mengalir terus menerus. The ember bocor algoritma memastikan bahwa sungai tidak akan mengalir dengan tingkat lebih tinggi dari R. Ukuran buffer B mendefinisikan maksimum meledak sungai dapat dikenakan tanpa kehilangan unsur . B juga batas waktu yang unsur akan tetap dalam ember .



Algoritma ember bocor sepenuhnya menghilangkan semburan . eliminasi tersebut tidak selalu diperlukan selama bandwidth dibatasi atas setiap interval waktu . Token bucket algoritma mencapai ini sementara memungkinkan semburan yang lebih besar terjadi ketika sungai telah diam untuk sementara ( Gambar 20.6b ) . Ini adalah variasi dari ember bocor algoritma di mana token untuk mengirim data yang dihasilkan pada tingkat bunga tetap , R. Mereka dikumpulkan dalam ember ukuran B. Data ukuran S dapat dikirim hanya jika setidaknya S token berada di ember. Proses send kemudian menghilangkan token S ini . Token bucket algoritma memastikan bahwa lebih dari interval t jumlah data yang dikirim tidak lebih besar dari Rt + B. Hal ini , maka , merupakan implementasi dari model LBAP .



Gambar 20.7 alur spesifikasi RFC 1363   Puncak tinggi dari ukuran B hanya dapat terjadi pada token bucket sistem ketika sungai telah diam untuk sementara waktu . Untuk menghindari semburan tersebut , ember bocor sederhana dapat ditempatkan di belakang ember token . Laju aliran F dari ember ini perlu secara signifikan lebih besar dari R untuk skema ini masuk akal . Its hanya bertujuan untuk memecah semburan benar-benar besar . Spesifikasi aliran • Koleksi parameter QoS biasanya dikenal sebagai spesifikasi aliran , atau mengalir spec untuk pendek . Beberapa contoh spesifikasi aliran ada dan semua sama . Di Internet RFC 1363 [ Partridge 1992] , spec aliran didefinisikan sebagai 11 nilai 16 - bit numeric ( Gambar 20.7 ) , yang mencerminkan parameter QoS yang dibahas di atas dengan cara berikut: ·         Unit transmisi maksimum dan tingkat transmisi maksimum menentukan bandwidth maksimum yang diperlukan oleh sungai .·         Token bucket ukuran dan tingkat menentukan burstiness sungai .·         Karakteristik delay ditentukan oleh delay minimum bahwa aplikasi dapat melihat ( karena kita ingin menghindari overoptimization untuk penundaan pendek ) dan jitter maksimum dapat menerima .·         Karakteristik loss didefinisikan dengan jumlah total kerugian diterima selama suatu interval tertentu dan jumlah maksimum kerugian berturut-turut diterima . Ada banyak alternatif untuk mengekspresikan setiap kelompok parameter . Dalam SRP [ Anderson et al . 1990] , yang burstiness dari aliran diberikan oleh parameter workahead maksimum , yang mendefinisikan jumlah pesan sungai mungkin menjelang tingkat kedatangan reguler pada setiap titik waktu . Di Ferrari dan Verma [ 1990] , penundaan - kasus terburuk terikat diberikan : jika sistem tidak dapat menjamin untuk mengangkut data dalam rentang waktu ini , transportasi data akan tidak berguna untuk aplikasi. Dalam RFC 1190, spesifikasi protokol ST - II [ Topolcic 1990] , kehilangan direpresentasikan sebagai probabilitas setiap paket yang dijatuhkan . Semua contoh di atas memberikan spektrum kontinu nilai QoS . Jika set aplikasi dan sungai harus didukung terbatas , mungkin cukup untuk mendefinisikan satu set diskrit kelas QoS : misalnya , telepon berkualitas dan audio high- fidelity , hidup dan pemutaran video , dll Persyaratan dari semua kelas harus secara implisit dikenal oleh semua komponen sistem ; sistem bahkan mungkin dikonfigurasi untuk campuran lalu lintas tertentu . prosedur negosiasi • Untuk aplikasi multimedia terdistribusi, komponen dari sungai kemungkinan akan terletak di beberapa node. Akan ada manajer QoS di setiap node. Pendekatan langsung ke QoS negosiasi adalah mengikuti aliran data sepanjang setiap aliran dari sumber ke target. Sebuah komponen sumber memulai negosiasi dengan mengirimkan aliran spec manajer QoS lokal. Manajer dapat memeriksa terhadap database-nya dari sumber daya yang tersedia apakah QoS yang diminta dapat disediakan. Jika sistem lain yang terlibat dalam aplikasi, aliran spec diteruskan ke node berikutnya di mana sumber daya yang diperlukan. Aliran spesifikasi melintasi semua node sampai target akhir tercapai. Kemudian informasi apakah QoS yang diinginkan dapat disediakan oleh sistem dilewatkan kembali ke sumber. Pendekatan sederhana ini untuk negosiasi memuaskan untuk berbagai tujuan, tetapi tidak mempertimbangkan kemungkinan konflik antara negosiasi QoS bersamaan mulai node yang berbeda. Prosedur QoS transaksional negosiasi didistribusikan akan diperlukan untuk solusi lengkap untuk masalah ini. Aplikasi jarang telah diperbaiki persyaratan QoS . Bukannya kembali nilai boolean yang menunjukkan apakah suatu QoS tertentu dapat disediakan atau tidak , itu lebih tepat untuk sistem untuk menentukan jenis QoS dapat memberikan dan membiarkan aplikasi memutuskan apakah itu diterima . Untuk menghindari QoS over- dioptimalkan atau untuk membatalkan negosiasi ketika menjadi jelas bahwa kualitas yang diinginkan tidak tercapai , itu adalah umum untuk menentukan diinginkan dan terburuk nilai untuk setiap parameter QoS . Artinya , aplikasi dapat menentukan bahwa itu keinginan bandwidth 1,5 Mbps tetapi juga akan mampu menangani 1 Mbps , atau keterlambatan yang harus 200 ms , tapi 300 ms akan menjadi kasus terburuk yang masih dapat diterima . Sebagai satu-satunya parameter dapat dioptimalkan pada satu waktu , sistem seperti Heirat [ Vogt et al . 1993] mengharapkan pengguna untuk menentukan nilai-nilai hanya dua parameter dan menyerahkan kepada sistem untuk mengoptimalkan ketiga . JIKA Aliran Tenggelam  beberapa , Garpu jalan negosiasi Sesuai DENGAN Data Aliran . Sebagai perpanjangan Mudah untuk review SKEMA di differences , menengah simpul can be agregat QoS Pesan SAR Pembuatan balik Dari Target untuk review menghasilkan Nilai terburuk untuk review QoS parameter . Bandwidth Yang Jumlah: Tersedia kemudian Menjadi bandwidth yang terkecil Yang Jumlah: Tersedia Dari SEMUA sasaran , delay Menjadi Yang terpanjang Dari SEMUA sasaran , Dan Tingkat Kerugian Menjadi Yang Terbesar Dari SEMUA sasaran . Penyanyi Adalah Prosedur Yang dilakukan Oleh Protokol negosiasi Pengirim dimulai seperti SRP , ST - II Dan RCAP [ Banerjea Dan Mah 1991 ] . Dalam situasi dengan target heterogen , biasanya tidak pantas untuk menetapkan QoS umum terburuk untuk semua target . Sebaliknya , setiap target harus menerima QoS terbaik . Ini panggilan untuk proses negosiasi penerima diprakarsai ketimbang satu pengirim berorientasi . RSVP [ Zhang et al . 1993] adalah protokol QoS negosiasi alternatif di mana target terhubung ke sungai . Sumber mengkomunikasikan keberadaan sungai dan karakteristik yang melekat mereka untuk semua target . Target kemudian dapat terhubung ke node terdekat melalui mana melewati aliran dan berasal data dari sana. Agar mereka untuk memperoleh data dengan QoS yang tepat , mereka mungkin perlu menggunakan teknik seperti penyaringan ( dibahas dalam Bagian 20.5 ) . 20.3.2 Penerimaan kontrol Control penerima mengatur akses ke sumber daya untuk menghindari kelebihan sumber daya dan melindungi sumber daya dari permintaan bahwa mereka tidak dapat memenuhi . Ini melibatkan menolak permintaan layanan harus persyaratan sumber daya dari aliran multimedia baru melanggar jaminan QoS yang ada . Sebuah skema kontrol penerimaan didasarkan pada beberapa pengetahuan tentang kapasitas sistem secara keseluruhan dan beban yang dihasilkan oleh masing-masing aplikasi . Bandwidth persyaratan spesifikasi untuk aplikasi dapat mencerminkan jumlah maksimum bandwidth yang aplikasi akan pernah membutuhkan , bandwidth minimum itu harus berfungsi , atau nilai rata-rata di antara . Sejalan dengan itu, skema kontrol penerimaan dapat mendasarkan alokasi sumber daya pada setiap nilai-nilai ini . Untuk sumber daya yang memiliki pengalokasi tunggal , penerima control sangat mudah . Sumber daya yang telah didistribusikan jalur akses , seperti banyak jaringan area lokal , memerlukan salah satu entitas admission control terpusat atau didistribusikan algoritma admission control yang menghindari penerimaan bersamaan bertentangan . arbitrase bus dalam workstation termasuk dalam kategori ini ; Namun , sistem bahkan multimedia yang melakukan alokasi bandwidth secara ekstensif tidak mengontrol bus masuk , bandwidth bus tidak dianggap di jendela kelangkaan . Bandwidth pemesanan • Sebuah cara yang umum untuk memastikan tingkat QoS tertentu untuk multimedia stream adalah untuk cadangan beberapa bagian bandwidth sumber daya untuk digunakan eksklusif . Dalam rangka untuk memenuhi persyaratan dari sungai setiap saat , reservasi perlu dibuat untuk bandwidth maksimum . Ini adalah satu-satunya cara yang mungkin untuk memberikan QoS dijamin untuk aplikasi - setidaknya , selama tidak ada kegagalan sistem bencana terjadi . Hal ini digunakan untuk aplikasi yang tidak dapat beradaptasi dengan tingkat QoS yang berbeda atau menjadi tidak berguna ketika tetes kualitas terjadi . Contohnya termasuk beberapa aplikasi medis ( gejala mungkin muncul dalam sebuah video x - ray hanya pada saat frame video dijatuhkan ) dan merekam video ( di mana frame menjatuhkan akan mengakibatkan cacat dalam rekaman yang terlihat setiap kali video diputar ) .   Pemesanan berdasarkan kebutuhan maksimum dapat langsung : ketika mengendalikan akses ke jaringan bandwidth B tertentu , multimedia stream s dari bandwidth b dapat diterima asalkan. Jadi token ring dari 16 Mbps dapat mendukung hingga 10 stream video digital dari 1,5 Mbps setiap . Sayangnya , perhitungan kapasitas tidak selalu sesederhana seperti dalam kasus jaringan . Mengalokasikan bandwidth yang CPU dengan cara yang sama membutuhkan profil eksekusi setiap proses aplikasi untuk diketahui . setiap kali eksekusi , bagaimanapun, tergantung pada prosesor yang digunakan dan sering tidak dapat ditentukan secara tepat . Sementara beberapa proposal untuk eksekusi otomatis perhitungan waktu ada [ Mok 1985 , Kopetz et al . 1989] , tidak satupun dari mereka telah digunakan secara luas . setiap kali eksekusi biasanya ditentukan melalui pengukuran yang seringkali memiliki margin kesalahan luas dan portabilitas yang terbatas . Untuk pengkodean media yang khas seperti MPEG , bandwidth yang sebenarnya dikonsumsi oleh aplikasi mungkin jauh lebih rendah dari bandwidth maksimum . Reservasi berdasarkan kebutuhan maksimum maka dapat menyebabkan bandwidth yang sumber daya terbuang : permintaan untuk penerimaan mahasiswa baru yang ditolak meskipun mereka bisa puas dengan bandwidth yang disediakan untuk , tetapi tidak benar-benar digunakan oleh aplikasi yang ada. Statistik multiplex • Karena potensi di bawah - pemanfaatan yang dapat terjadi , itu adalah umum untuk overbook sumber . jaminan yang dihasilkan , sering disebut jaminan statistik atau lembut untuk membedakan mereka dari jaminan deterministik atau hard diperkenalkan sebelumnya, hanya berlaku dengan beberapa probabilitas ( biasanya sangat tinggi ) . jaminan statistik cenderung untuk memberikan pemanfaatan sumber daya yang lebih baik karena mereka tidak mempertimbangkan kasus terburuk . Tapi sama seperti ketika alokasi sumber daya berdasarkan persyaratan minimum atau rata-rata , beban puncak simultan dapat menyebabkan tetes dalam kualitas pelayanan ; aplikasi harus dapat menangani kebocoran ini . Statistik multiplex didasarkan pada hipotesis bahwa untuk sejumlah besar aliran bandwidth agregat diperlukan tetap hampir konstan terlepas dari bandwidth individu sungai . Ini mengasumsikan bahwa ketika satu aliran mengirimkan sejumlah besar data , juga akan ada aliran lain yang mengirimkan jumlah kecil , dan secara keseluruhan persyaratan akan menyeimbangkan . bagaimanapun Ini adalah hanya kasus untuk berkorelasi aliran . Sebagai percobaan menunjukkan [ Leland et al . 1993] , lalu lintas multimedia di lingkungan khas tidak mematuhi hipotesis ini . Mengingat jumlah yang lebih besar dari bursty sungai , lalu lintas agregat masih tetap bursty . Istilah self- sama telah diterapkan untuk fenomena ini , yang berarti bahwa lalu lintas agregat menunjukkan kesamaan dengan aliran individu yang terdiri . 20.4 Manajemen Sumber Daya  Untuk memberikan tingkat QoS tertentu untuk aplikasi , sistem tidak hanya harus memiliki sumber daya yang cukup ( kinerja ) , tetapi juga perlu membuat sumber daya ini tersedia untuk aplikasi ketika mereka dibutuhkan ( penjadwalan ) . 20.4.1 Penjadwalan Sumber Daya  Proses harus memiliki sumber daya yang ditugaskan kepada mereka sesuai dengan prioritas mereka . Sebuah scheduler sumber daya menentukan prioritas proses berdasarkan kriteria tertentu . penjadwal CPU tradisional dalam sistem berbagi waktu sering mendasarkan tugas prioritas mereka pada respon dan keadilan : I / tugas O - intensif mendapatkan prioritas tinggi untuk menjamin respon cepat untuk permintaan pengguna , tugas CPU - terikat mendapatkan prioritas yang lebih rendah , dan secara keseluruhan , proses dalam yang sama kelas diperlakukan sama . Kedua kriteria tetap berlaku untuk sistem multimedia , tetapi adanya tenggat waktu untuk pengiriman elemen data multimedia individu mengubah sifat dari masalah penjadwalan . Algoritma penjadwalan real-time dapat diterapkan untuk masalah ini , seperti dibahas di bawah. Sebagai sistem multimedia harus menangani media baik diskrit dan kontinu , menjadi sebuah tantangan untuk memberikan layanan yang cukup untuk aliran tergantung waktu tanpa menyebabkan kelaparan akses diskrit - media dan aplikasi interaktif lainnya . Metode penjadwalan perlu diterapkan untuk ( dan dikoordinasikan untuk ) semua sumber daya yang mempengaruhi kinerja aplikasi multimedia . Dalam skenario seperti ini, aliran multimedia akan diambil dari disk dan kemudian dikirim melalui jaringan ke stasiun sasaran , di mana ia disinkronkan dengan aliran yang berasal dari sumber lain dan akhirnya ditampilkan . Sumber daya yang diperlukan dalam contoh ini meliputi disk, jaringan dan sumber daya CPU serta memori dan bandwidth bus pada semua sistem yang terlibat penjadwalan adil • Jika beberapa aliran bersaing untuk sumber daya yang sama , menjadi perlu untuk mempertimbangkan keadilan dan untuk mencegah sakit berperilaku sungai mengambil terlalu banyak bandwidth. Sebuah pendekatan langsung memastikan keadilan adalah dengan menerapkan penjadwalan round- robin untuk semua aliran di kelas yang sama . Sedangkan di Nagle [ 1987 ] metode tersebut diperkenalkan pada paket-per - paket , di Demers et al . [ 1989] metode ini digunakan secara bit - by- bit , yang menyediakan lebih keadilan sehubungan dengan ukuran paket yang bervariasi dan kali kedatangan paket . Metode ini dikenal sebagai antrian wajar . Paket dapat benar-benar dikirim secara bit -by - bit , tetapi mengingat frame rate tertentu adalah mungkin untuk menghitung untuk setiap paket ketika seharusnya telah dikirim sepenuhnya . Jika transmisi paket yang diperintahkan berdasarkan perhitungan ini , salah satu mencapai hampir perilaku yang sama seperti dengan yang sebenarnya sedikit - demi- sedikit round robin, kecuali bahwa ketika sebuah paket besar dikirim , mungkin memblokir transmisi paket yang lebih kecil , yang akan menjadi disukai di bawah skema bit -by - bit . Namun , tidak ada paket tertunda lebih lama dari waktu transmisi paket maksimum . Semua skema round- robin dasar menetapkan bandwidth yang sama untuk setiap aliran . Untuk mengambil bandwidth individu aliran ke rekening, skema bit -by - bit dapat diperpanjang sehingga untuk aliran tertentu jumlah yang lebih besar dari bit dapat ditransmisikan per siklus. Metode ini disebut tertimbang antrian wajar . Penjadwalan real-time • Beberapa algoritma penjadwalan real-time telah dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan penjadwalan CPU aplikasi seperti kontrol proses industri avionik . Dengan asumsi bahwa sumber daya CPU belum overallocated ( yang merupakan tugas dari manajer QoS ) , mereka menetapkan timeslots CPU untuk serangkaian proses dengan cara yang menjamin bahwa mereka menyelesaikan tugas mereka tepat waktu. metode penjadwalan real-time tradisional sesuai dengan model biasa aliran kontinyu multimedia sangat baik . Awal - batas waktu - pertama ( EDF ) penjadwalan telah hampir menjadi sinonim untuk metode ini . Sebuah scheduler EDF menggunakan batas waktu yang terkait dengan masing-masing item pekerjaan untuk menentukan item berikutnya untuk diproses : item dengan tenggat waktu paling awal pergi dulu . Dalam aplikasi multimedia , kita mengidentifikasi setiap elemen media yang tiba di proses sebagai item pekerjaan . EDF penjadwalan terbukti optimal untuk mengalokasikan sumber daya tunggal berdasarkan waktu kriteria : jika ada jadwal yang memenuhi semua persyaratan waktu , EDF penjadwalan akan merasa [ Dertouzos 1974 ] . EDF penjadwalan membutuhkan satu keputusan penjadwalan per pesan ( misalnya , per elemen multimedia ) . Akan lebih efisien untuk penjadwalan berbasis elemen yang ada untuk waktu yang lama . Rate- monoton ( RM ) penjadwalan adalah teknik terkemuka untuk penjadwalan real-time dari proses periodik yang mencapai hanya ini . Aliran ditugaskan prioritas sesuai dengan tingkat mereka : semakin tinggi tingkat item pekerjaan pada sungai , semakin tinggi prioritas sungai . penjadwalan RM telah terbukti optimal untuk situasi yang memanfaatkan bandwidth yang diberikan oleh kurang dari 69 % [ Liu dan Layland 1973 ] . Menggunakan skema alokasi tersebut , bandwidth yang tersisa dapat diberikan untuk aplikasi non - real-time. Untuk mengatasi lalu lintas real -time bursty , metode dasar penjadwalan real-time harus disesuaikan untuk membedakan antara item kerja bersambungan media waktu - kritis dan non - kritis . Dalam Govindan dan Anderson [ 1991 ] , batas waktu / workahead penjadwalan diperkenalkan . Hal ini memungkinkan pesan dalam aliran berkelanjutan untuk tiba di depan waktu dalam semburan tetapi berlaku EDF penjadwalan untuk pesan hanya pada waktu kedatangan regulernya . 20.5 Adaptasi Streaming Setiap kali QoS tertentu tidak dapat dijamin atau dapat dijamin hanya dengan probabilitas tertentu , aplikasi perlu beradaptasi dengan tingkat QoS berubah , menyesuaikan kinerjanya sesuai. Untuk aliran kontinyu -media , penyesuaian diterjemahkan ke dalam berbagai tingkat kualitas media presentasi .

Bentuk paling sederhana dari penyesuaian adalah untuk menjatuhkan potongan informasi . Hal ini mudah dilakukan di sungai audio, dimana sampel yang independen satu sama lain , tetapi dapat melihat langsung dengan pendengar . Putus di aliran video dikodekan in Motion JPEG , di mana setiap frame berdiri bebas , lebih ditoleransi . mekanisme encoding seperti MPEG , di mana penafsiran frame tergantung pada nilai-nilai dari beberapa frame yang berdekatan , kurang tahan terhadap kelalaian : dibutuhkan waktu lebih lama untuk pulih dari kesalahan , dan mekanisme pengkodean mungkin sebenarnya memperkuat kesalahan .

Jika ada bandwidth yang cukup dan data tidak turun , keterlambatan aliran akan meningkat dari waktu ke waktu . Untuk aplikasi non - interaktif ini mungkin dapat diterima , meskipun akhirnya dapat menyebabkan buffer overflows sebagai data dikumpulkan antara sumber dan tenggelam . Untuk conferencing dan aplikasi interaktif lainnya , meningkatkan penundaan tidak dapat diterima , atau harus ada hanya untuk waktu yang singkat . Jika sungai di belakang waktu playout yang ditetapkan , tingkat playout harus ditingkatkan sampai mendapat kembali pada jadwal : sementara sungai tertunda , frame harus menjadi output segera setelah mereka tersedia       20.5.1 Scaling Jika adaptasi dilakukan pada target aliran , beban pada setiap hambatan dalam sistem ini tidak berkurang dan situasi kelebihan berlanjut . Hal ini berguna untuk beradaptasi aliran ke bandwidth yang tersedia dalam sistem sebelum memasuki sumber daya hambatan untuk menyelesaikan pertengkaran . Ini dikenal sebagai scaling. Scaling terbaik diterapkan ketika aliran sampel . Untuk aliran disimpan , betapa mudahnya untuk menghasilkan aliran diturunkan tergantung pada metode encoding . Scaling mungkin terlalu rumit jika seluruh aliran harus didekompresi dan dikodekan lagi hanya untuk skala tujuan . algoritma Scaling adalah media yang tergantung , meskipun pendekatan skala V keseluruhan adalah sama : untuk subsampel sinyal yang diberikan . Untuk informasi audio, subsampling tersebut dapat dicapai dengan mengurangi tingkat sampling audio. Hal ini juga dapat dicapai dengan menjatuhkan saluran dalam transmisi stereo . Sebagai contoh ini menunjukkan , metode skala yang berbeda dapat bekerja di granularities berbeda . Gambar 20.8 Penyaringan    Untuk video , metode penskalaan berikut sesuai : Temporal skala : Mengurangi resolusi video streaming dalam domain waktu dengan menurunkan jumlah frame video yang dikirimkan dalam selang waktu . Temporal scaling paling cocok untuk video stream di mana frame individu mandiri dan dapat diakses secara independen . teknik kompresi delta lebih sulit untuk menangani karena tidak semua frame dapat dengan mudah dijatuhkan . Oleh karena itu , skala temporal yang lebih cocok untuk Motion JPEG daripada MPEG stream . skala spasial : Mengurangi jumlah piksel dari setiap gambar dalam video stream . Untuk skala spasial , susunan hirarki sangat ideal karena video terkompresi segera tersedia dalam berbagai resolusi . Oleh karena itu video dapat ditransfer melalui jaringan menggunakan resolusi yang berbeda tanpa pengodean ulang setiap gambar sebelum akhirnya transmisi itu . JPEG dan resolusi spasial MPEG - 2 dukungan yang berbeda dari gambar dan cocok untuk jenis scaling. skala frekuensi : Memodifikasi algoritma kompresi diterapkan ke gambar . Hal ini menyebabkan penurunan kualitas , tetapi dalam kompresi gambar yang khas dapat meningkat secara signifikan sebelum penurunan kualitas gambar menjadi terlihat . Amplitudinal skala : Mengurangi kedalaman warna untuk setiap pixel gambar . Metode skala ini sebenarnya digunakan dalam pengkodean H.261 untuk sampai pada throughput konstan sebagai konten gambar bervariasi . Warna - ruang skala : Mengurangi jumlah entri dalam ruang warna . Salah satu cara untuk mewujudkan skala warna - ruang untuk beralih dari warna untuk presentasi greyscale . Kombinasi metode penskalaan ini dapat digunakan jika diperlukan .  Sebuah sistem untuk melakukan skala terdiri dari proses monitor pada target dan scaler Proses pada sumbernya . Monitor melacak kali kedatangan pesan dalam sungai . pesan tertunda merupakan indikasi dari hambatan dalam sistem . Monitor kemudian mengirimkan pesan skala -down ke sumber dan sumber mengurangi bandwidth sungai . Setelah beberapa waktu , sumber timbangan sungai lagi . Harus kemacetan masih ada , monitor lagi akan mendeteksi penundaan dan skala arus bawah [ Delgrossi et al . 1993] . Masalah untuk sistem skala adalah untuk menghindari scale yang tidak perlu sampai operasi dan untuk mencegah sistem dari berosilasi . 20.5.2 Filtering Scaling memodifikasi sebuah aliran di sumber , tidak selalu cocok untuk aplikasi yang melibatkan beberapa penerima : ketika kemacetan terjadi pada rute ke satu sasaran , target ini mengirimkan pesan skala -down ke sumber dan semua target menerima kualitas terdegradasi , meskipun beberapa akan tidak punya masalah dalam menangani aliran asli . Penyaringan adalah metode yang memberikan QoS terbaik untuk setiap target dengan menerapkan skala pada setiap node yang relevan di jalan dari sumber ke target ( Gambar 20.8). RSVP [ Zhang et al . 1993] adalah contoh dari protokol negosiasi QoS yang mendukung penyaringan . Filtering mengharuskan sungai dipartisi menjadi satu set substreams hirarkis , masing-masing menambahkan tingkat yang lebih tinggi kualitas . Kapasitas node pada jalan menentukan jumlah substreams target menerima . Semua substreams lainnya disaring sebagai dekat dengan sumber mungkin ( bahkan mungkin pada sumbernya ) untuk menghindari transfer data yang kemudian dibuang . Sebuah Substream tidak disaring pada simpul menengah jika suatu tempat hilir jalan ada yang dapat membawa seluruh Substream . 20.6 Studi kasus : Tiger , BitTorrent dan End Sistem Multicast Seperti dibahas dalam Bab 1 , multimedia adalah tren kunci dalam sistem terdistribusi modern. Daripada daerah dalam dirinya sendiri , multimedia terbaik dianggap sebagai meresapi semua sistem terdistribusi dan karenanya menawarkan tantangan yang harus diperhitungkan dalam desain semua aspek sistem terdistribusi . Pada bagian ini , kami menyajikan studi kasus yang menggambarkan bagaimana multimedia mempengaruhi tiga bidang utama dari pengembangan sistem terdistribusi :  • desain sistem file terdistribusi untuk mendukung file video ( Tiger file video server) ;• desain download sistem peer-to -peer yang dirancang untuk mendukung file multimedia yang sangat besar ( BitTorrent ) ;• desain sebuah real-time layanan streaming multicast ( End Sistem Multicast ) . Perhatikan bahwa kita telah melihat salah satu contoh lain dari layanan multimedia ketika kita meneliti struktur jaringan overlay diadopsi oleh Skype ( lihat Bagian 4.5.2 ) . 20.6.1 File Tiger video Server Sebuah sistem penyimpanan video yang memasok beberapa real-time video stream secara bersamaan dipandang sebagai komponen sistem yang penting untuk mendukung aplikasi multimedia yang berorientasi pada konsumen . Beberapa sistem prototipe jenis ini telah dikembangkan , dan beberapa telah berevolusi menjadi produk (lihat [ Cheng 1998] ) . Salah satu yang paling canggih ini adalah server Tiger file video yang dikembangkan di Microsoft Research Labs [ Bolosky et al . 1996 ] . Gambar 20.9 Tiger file video konfigurasi hardware server     tujuan desain • Berikut ini adalah tujuan desain utama untuk sistem : Video - on-demand untuk sejumlah besar pengguna Aplikasi khas adalah layanan yang memasok film untuk membayar klien . Film yang dipilih dari perpustakaan film digital yang tersimpan besar . Klien harus menerima frame pertama film mereka yang dipilih dalam beberapa detik menerbitkan permintaan , dan mereka harus mampu melakukan pause , rewind dan operasi cepat maju di akan . Meskipun perpustakaan film yang tersedia adalah besar, beberapa film mungkin sangat populer dan mereka akan menjadi subjek dari beberapa permintaan tidak sinkron , sehingga beberapa playings bersamaan tapi waktu bergeser dari mereka .

Kualitas layanan : Video stream harus dipasok dengan laju yang konstan dengan jitter maksimum yang ditentukan oleh ( diasumsikan kecil ) jumlah buffer yang tersedia di klien dan tingkat kerugian yang sangat rendah .



Scalable dan didistribusikan : Tujuannya adalah untuk merancang sebuah sistem dengan arsitektur yang extensible ( dengan penambahan komputer ) untuk mendukung hingga 10.000 klien secara bersamaan . Murah hardware : Sistem ini akan dibangun menggunakan hardware murah ( ' komoditas ' PC dengan disk drive standar ) . Kesalahan toleran : Sistem tersebut harus terus beroperasi tanpa degradasi terlihat setelah kegagalan dari setiap tunggal komputer server atau disk drive . Secara bersama-sama , persyaratan ini menuntut pendekatan yang radikal untuk penyimpanan dan pengambilan data video dan algoritma penjadwalan yang efektif yang menyeimbangkan beban kerja di sejumlah besar server yang sama . Tugas utama adalah transfer aliran bandwidth yang tinggi dari data video dari disk penyimpanan ke jaringan , dan itu adalah beban ini yang harus dibagi antara server  Arsitektur • The Tiger arsitektur perangkat keras ditunjukkan pada Gambar 20.9 . Semua komponen yang off - the- rak produk . Komputer cub ditunjukkan pada gambar adalah PC identik dengan jumlah yang sama dari standar hard disk drive ( biasanya antara dua dan empat ) melekat pada setiap . Mereka juga dilengkapi dengan Ethernet dan kartu jaringan ATM ( lihat Bab 3 ) . controller adalah PC lain . Hal ini tidak terlibat dalam penanganan data multimedia dan bertanggung jawab hanya untuk penanganan permintaan klien dan pengelolaan jadwal kerja anaknya . Organisasi penyimpanan • Masalah desain utama adalah distribusi data video antara disk yang melekat pada anaknya untuk memungkinkan mereka untuk berbagi beban . Karena beban mungkin melibatkan pasokan beberapa aliran dari film yang sama serta pasokan aliran dari banyak film yang berbeda , setiap solusi yang didasarkan pada penggunaan satu disk untuk menyimpan setiap film tidak mungkin untuk mencapai tujuan ini . Sebaliknya , film disimpan dalam representasi bergaris di semua disk . Hal ini menyebabkan model kegagalan di mana hilangnya disk atau hasil cub di celah di urutan setiap film . Ini ditangani oleh skema penyimpanan mirroring yang mereplikasi data dan mekanisme toleransi kesalahan , dijelaskan di bawah .

Striping : Sebuah film dibagi menjadi blok ( potongan video dari waktu bermain yang sama , biasanya sekitar 1 detik , menempati sekitar 0,5 Mbytes ) , dan set blok yang membentuk film ( biasanya sekitar 7000 dari mereka untuk sebuah film dua jam ) disimpan pada disk yang melekat pada anaknya yang berbeda dalam urutan yang ditunjukkan oleh nomor disk yang ditunjukkan pada Gambar 20.9 . Film A dapat mulai pada setiap disk . Setiap kali tertinggi bernomor disk tercapai, film ini ' melilit ' sehingga blok berikutnya disimpan pada disk 0 dan proses berlanjut .

Mirroring : Skema mirroring membagi setiap blok menjadi beberapa bagian , yang disebut sekunder . Hal ini memastikan bahwa ketika anak gagal , beban kerja tambahan penyediaan data untuk blok pada anak gagal jatuh pada beberapa anaknya yang tersisa dan bukan hanya salah satu dari mereka . Jumlah sekunder per blok ditentukan oleh faktor decluster , d , dengan nilai-nilai khas dalam kisaran 4 sampai 8. sekunder untuk blok disimpan pada disk i disimpan pada disk i + 1 untuk i + d . Perhatikan bahwa , asalkan ada lebih dari anaknya d , tak satu pun dari disk ini melekat pada anak yang sama seperti disk i . Dengan faktor decluster dari 8 , kira-kira 7/8 dari kapasitas pengolahan dan bandwidth disk anaknya dapat dialokasikan untuk tugas kesalahan - bebas . Sisanya 1/8 dari sumber daya harus cukup untuk melayani sekunder bila diperlukan . Didistribusikan jadwal • Jantung desain Tiger adalah penjadwalan beban kerja untuk anaknya . Jadwal ini disusun sebagai daftar slot , di mana masing-masing slot mewakili pekerjaan yang harus dilakukan untuk bermain satu blok dari film - yaitu , untuk membacanya dari disk yang relevan dan transfer ke jaringan ATM . Ada tepat satu slot untuk setiap calon klien menerima sebuah film ( disebut pemirsa ) , dan masing-masing slot ditempati merupakan salah satu penampil menerima real-time data stream video. Negara penampil direpresentasikan dalam jadwal oleh : • alamat komputer klien ; • identitas dari file yang dimainkan ; • posisi pemirsa dalam file ( blok berikutnya harus disampaikan di sungai ) ; • Nomor bermain urut pemirsa ( dari mana waktu pengiriman untuk blok berikutnya dapat dihitung ) ; • beberapa informasi pembukuan .     Skejul pada gambar 20.10 mengilustrasikan Waktu blok bermain , T , adalah waktu yang akan dibutuhkan untuk penampil untuk menampilkan blok pada komputer klien - ini biasanya sekitar 1 detik dan diasumsikan sama untuk semua film yang disimpan . Tiger karena itu harus menjaga interval waktu T antara waktu pengiriman dari blok di setiap aliran , dengan jitter diijinkan kecil yang ditentukan oleh buffer yang tersedia di komputer klien . Setiap cub mempertahankan pointer ke jadwal untuk setiap disk yang mengontrol. Selama setiap blok waktu bermain itu harus proses semua slot dengan blok angka yang jatuh pada disk ini mengendalikan dan waktu pengiriman yang termasuk dalam blok waktu bermain saat ini. cub langkah-langkah melalui jadwal di slot pemrosesan real -time sebagai berikut : 1. Baca blok berikutnya ke dalam penyimpanan buffer pada si anak harimau .2. Packetize blok dan mengirimkannya ke anak ini pengendali jaringan ATM dengan alamat komputer klien .3. Update negara penampil dalam jadwal untuk menunjukkan blok berikutnya baru dan bermain urutan nomor dan lulus slot diperbarui ke anak berikutnya. Tindakan ini diasumsikan untuk menempati maksimum waktu t , yang dikenal sebagai waktu pelayanan blok . Seperti dapat dilihat pada Gambar 20.10 , t secara substansial kurang dari waktu blok bermain . Nilai t ditentukan oleh bandwidth disk atau bandwidth jaringan , mana yang lebih kecil . ( The pengolahan sumber daya di cub yang cukup untuk melakukan pekerjaan dijadwalkan untuk semua disk terlampir . ) Ketika cub telah menyelesaikan tugas jadwal waktu blok putar saat itu tersedia untuk tugas-tugas terjadwal sampai awal waktu bermain berikutnya. Dalam prakteknya , disk tidak memberikan blok dengan penundaan tetap , dan untuk mengakomodasi pengiriman rata mereka disk membaca dimulai setidaknya satu kali layanan blok sebelum blok diperlukan untuk packetizing dan pengiriman . Sebuah disk dapat menangani pekerjaan untuk melayani T / t aliran , dan nilai-nilai T dan t biasanya menghasilkan nilai > 4 untuk rasio ini . Ini dan jumlah disk di seluruh sistem menentukan jumlah pemirsa bahwa sistem Tiger dapat melayani . Sebagai contoh , sistem Tiger dengan lima anaknya dan tiga disk yang melekat pada masing-masing dapat memberikan sekitar 70 video stream secara bersamaan . Toleransi kesalahan • Karena striping dari semua file film di semua disk dalam sistem Tiger , kegagalan dari setiap komponen ( disk drive atau cub a) akan menghasilkan gangguan layanan untuk semua klien . The Tiger desain obat ini dengan mengambil data dari salinan sekunder cermin ketika sebuah blok utama tidak tersedia karena kegagalan cub atau disk drive . Ingatlah bahwa blok sekunder lebih kecil dari blok utama dalam rasio faktor decluster d dan bahwa sekunder didistribusikan sehingga mereka jatuh pada beberapa disk yang melekat pada anaknya yang berbeda . Ketika cub atau sebuah disk gagal , jadwal dimodifikasi oleh cub berdekatan dengan menunjukkan beberapa negara cermin penampil , mewakili beban kerja untuk d disk yang memegang sekunder untuk film mereka . Sebuah negara cermin penampil mirip dengan keadaan penampil normal tetapi dengan nomor blok yang berbeda dan persyaratan waktu . Karena beban kerja ekstra ini dibagi di antara disk d dan anaknya d , dapat ditampung tanpa mengganggu tugas di slot lainnya , asalkan ada sejumlah kecil kapasitas cadangan dalam jadwal . Kegagalan cub adalah setara dengan kegagalan semua disk yang melekat padanya dan ditangani dengan cara yang sama  dukungan jaringan • Blok dari setiap film hanya dilewatkan ke jaringan ATM oleh anaknya yang menahan mereka , bersama-sama dengan alamat klien yang relevan . QoS jaminan protokol jaringan ATM yang diandalkan untuk memberikan blok ke komputer klien secara berurutan dan dalam waktu . Klien membutuhkan penyimpanan buffer yang cukup untuk menahan dua blok utama ; salah satu yang saat ini bermain di layar klien dan salah satu yang tiba dari jaringan . Ketika blok utama yang disajikan , klien hanya perlu memeriksa nomor urut masing-masing blok tiba dan menyebarkannya ke handler layar . Ketika sekunder yang disajikan , d Cubs bertanggung jawab untuk  blok kluster memberikan sekunder mereka ke jaringan secara berurutan , dan itu adalah tanggung jawab klien untuk mengumpulkan dan mengumpulkan mereka dalam penyimpanan buffer . Fungsi lain • Kami telah menggambarkan kegiatan waktu - kritis server Tiger. Persyaratan desain disebut untuk penyediaan fungsi cepat - maju dan mundur. Fungsi-fungsi ini panggilan untuk pengiriman beberapa fraksi dari blok di film ke klien untuk memberikan umpan balik visual biasanya disediakan oleh video recorder . Hal ini dilakukan atas dasar upaya terbaik oleh anaknya dalam waktu terjadwal . Tugas yang tersisa termasuk mengelola dan mendistribusikan jadwal , dan mengelola database dari film, menghapus tua dan menulis film baru ke disk dan menjaga indeks dari film . Dalam pelaksanaan Tiger awal , jadwal manajemen dan distribusi ditangani oleh komputer pengendali . Karena ini merupakan titik kegagalan dan hambatan kinerja potensial , pengelolaan jadwal kemudian dirancang ulang sebagai algoritma terdistribusi [ Bolosky et al . 1997] . Pengelolaan database film dilakukan oleh anaknya dalam waktu tak terjadwal dalam menanggapi perintah dari controller . Kinerja dan skalabilitas • awal prototipe dikembangkan pada tahun 1994 dan digunakan five 133 - MHz Pentium PC , masing-masing dilengkapi dengan 48 Mbytes RAM , tiga 2 - GByte SCSI disk drive dan controller jaringan ATM , berjalan di atas Windows NT . Konfigurasi ini diukur di bawah beban klien simulasi . Ketika melayani film untuk 68 klien dengan tidak ada kesalahan dalam sistem Tiger , pengiriman data yang sempurna - tidak ada blok yang hilang atau dikirim ke klien akhir . Dengan satu cub gagal ( dan karenanya tiga disk ) layanan dipertahankan dengan tingkat kehilangan data hanya 0,02 % , baik dalam tujuan desain . pengukuran lain yang diambil adalah latency startup untuk menyampaikan blok pertama film setelah menerima permintaan klien . Ini akan sangat tergantung pada jumlah dan posisi slot bebas dalam jadwal . Algoritma yang digunakan untuk ini awalnya akan menempatkan permintaan klien dalam slot bebas terdekat dengan holding disk yang blok 0 dari film yang diminta . Hal ini mengakibatkan nilai diukur untuk latency startup dalam kisaran 2 sampai 12 detik . karya terbaru telah menghasilkan algoritma alokasi slot yang mengurangi pengelompokan slot diduduki dalam jadwal , meninggalkan slot gratis yang didistribusikan lebih merata di jadwal dan meningkatkan rata-rata startup latency [ Douceur dan Bolosky 1999].

Meskipun percobaan awal dibuat dengan konfigurasi kecil , pengukuran kemudian dibuat dengan 14 - cub , konfigurasi 56 - disk dan skema penjadwalan didistribusikan dijelaskan oleh Bolosky et al . [ 1997] . Beban yang dapat dilayani oleh sistem ini skala berhasil untuk memberikan 602 simultan data 2- Mbps aliran dengan tingkat kerugian kurang dari satu blok di 180.000 ketika semua anaknya yang berfungsi . Dengan satu cub gagal , kurang dari 1 di 40.000 blok hilang . Hasil ini mengesankan dan muncul untuk menanggung keluar klaim bahwa sistem Tiger dapat dikonfigurasi dengan hingga 1000 anaknya melayani hingga 30.000-40.000 pemirsa simultan .

20.6.2 BitTorrent
BitTorrent [ www.bittorrent.com ] adalah aplikasi file-sharing peer-to -peer populer dirancang khusus untuk men-download file besar ( termasuk file video ) . Hal ini tidak dimaksudkan untuk real-time streaming konten melainkan untuk download awal file yang akan diputar kembali nanti . BitTorrent disebutkan secara singkat dalam Bab 10 sebagai contoh dari file-sharing protokol peer-to -peer . Dalam bab ini , kita melihat lebih detail pada desain BitTorrent dengan penekanan pada dukungan yang diberikan untuk men-download file video. Fitur desain utama di BitTorrent adalah membagi file menjadi potongan berukuran tetap dan ketersediaan berikutnya potongan di berbagai tempat di seluruh jaringan peer-to -peer . Klien kemudian dapat men-download sejumlah potongan secara paralel dari berbagai situs, mengurangi beban pada salah satu situs tertentu untuk layanan download ( mengingat bahwa BitTorrent bergantung pada kemampuan mesin pengguna biasa dan juga bahwa mungkin ada banyak permintaan simultan untuk file populer ) . Ini lebih baik dibandingkan dengan strategi yang lebih terpusat di mana klien akan men-download file dari server menggunakan, misalnya , HTTP . Secara lebih rinci, protokol BitTorrent beroperasi sebagai berikut. Ketika sebuah file yang tersedia di BitTorrent, file torrent dibuat yang memegang metadata yang terkait dengan file yang termasuk :·         nama dan panjang file;·         lokasi pelacak (ditentukan sebagai URL), yang merupakan server terpusat yang mengelola download dari file tertentu;·         checksum yang terkait dengan setiap potongan, dihasilkan dengan menggunakan algoritma SHA1 hashing, yang memungkinkan konten untuk diverifikasi download berikut.Penggunaan pelacak adalah kompromi terhadap prinsip-prinsip peer-to-peer murni, tapi ini memungkinkan sistem untuk dengan mudah menjaga informasi di atas secara terpusat. Pelacak bertanggung jawab untuk melacak status unduhan terkait dengan file tertentu. Untuk memahami informasi yang dimiliki oleh pelacak, perlu untuk berdiri kembali dan mempertimbangkan siklus hidup dari file yang diberikan. Setiap rekan dengan versi lengkap dari sebuah file (dalam hal semua potongan nya) dikenal sebagai seeder dalam terminologi BitTorrent. Misalnya, rekan yang awalnya menciptakan file akan memberikan benih awal untuk distribusi berkas. Peer yang ingin men-download file yang dikenal sebagai leechers, dan leecher diberikan pada waktu tertentu akan berisi sejumlah potongan terkait dengan file itu. Setelah download leecher semua potongan yang berhubungan dengan file, dapat menjadi seeder untuk download berikutnya. Dengan cara ini, file yang tersebar virally melalui jaringan, dengan penyebaran dirangsang oleh permintaan. Berdasarkan ini, pelacak menangani informasi mengenai keadaan saat download dari file yang diberikan dalam hal seeders terkait dan leechers. tracker bersama-sama dengan seeders terkait dan leechers di BitTorrent yang disebut sebagai torrent (atau swarm) untuk file itu. (Ringkasan terminologi BitTorrent dapat ditemukan pada Gambar 20.1.1)   Ketika rekan ingin men-download file, kontak pertama pelacak dan diberikan sebagian melihat dari torrent dalam hal satu set rekan-rekan yang dapat mendukung download. Setelah itu, tugas tracker dilakukan - tidak terlibat dalam penjadwalan berikutnya download. Ini adalah masalah untuk berbagai rekan-rekan yang terlibat dan karenanya ini bagian dari protokol yang terdesentralisasi. Potongan kemudian diminta dan dikirim ke rekan meminta dalam urutan (bandingkan dengan CoolStreaming, yang ditampilkan dalam kotak pada halaman 910). BitTorrent, bersama dengan banyak protokol peer-to-peer, bergantung pada rekan-rekan untuk berperilaku sebagai warga negara yang baik, memberikan kontribusi untuk serta mengambil dari sistem. Krusial, sistem memiliki mekanisme insentif inbuilt untuk menghargai kerja sama tersebut, dikenal sebagai tit-for-tat mekanisme [Cohen 2003]. Informal, pendekatan ini memberikan preferensi untuk men-download rekan-rekan yang sebelumnya atau yang saat ini meng-upload ke situs tersebut. Serta bertindak sebagai mekanisme insentif, tit-for-tat juga mendorong pola komunikasi di mana download dan upload melanjutkan bersamaan, memanfaatkan optimal bandwidth. Secara lebih rinci, peer diberikan mendukung download dari rekan-rekan n simultan oleh unchoking rekan-rekan ini. Keputusan yang mengintip ke unchoke didasarkan pada perhitungan rolling tingkat download dari rekan-rekan ini dengan keputusan ini ditinjau kembali setiap 10 detik. algoritma juga berlaku unchoking optimis pada rekan acak setiap 30 detik untuk memungkinkan rekan-rekan baru untuk berpartisipasi dan membangun identitasnya. Perhatikan bahwa skema insentif telah menjadi subyek penelitian yang signifikan, dengan skema alternatif juga mengusulkan - misalnya, melihat Sirivianos et al. [2007]. BitTorrent pasangan ini dengan kebijakan pertama paling langka untuk download penjadwalan dimana rekan akan memprioritaskan chunk yang paling langka di antara set dari rekan-rekan yang terhubung, memastikan bahwa potongan yang belum tersedia akan menyebar dengan cepat. 20.6.3 Sistem Akhir  Multicast  Salah satu tantangan teknis terbesar dalam sistem multimedia terdistribusi adalah untuk mendukung siaran real-time video melalui Internet. Sistem seperti ini menuntut untuk berbagai alasan [Liu et al. 2008] :·         Sistem harus skala ke nomor berpotensi sangat besar pengguna.·         Mereka sangat menuntut dalam hal penggunaan sumber daya, memaksakan bandwidth, penyimpanan dan pengolahan kendala yang signifikan pada sistem.·         Persyaratan real-timeyang ketat harus dipenuhi untuk pengalaman pengguna memuaskan.·         Sistem harus tangguh dan mampu beradaptasi dengan perubahan kondisi dalam jaringan. Meskipun tantangan ini, kemajuan signifikan telah dibuat dan sejumlah layanan komersial-kekuatan yang sekarang tersedia, termasuk BBC iPlayer, BoxeeTV [boxee.tv] dan Hulu [hulu.com]. Pada bagian ini, kami menampilkan salah satu contoh dari sistem yang berpengaruh di daerah ini: End Sistem Multicast [Liu et al. 2008], dikembangkan di CMU dan sekarang dikomersialkan oleh Conviva [www.conviva.com]. Sebelum memeriksa pendekatan teknis yang dianjurkan oleh ESM, akan sangat membantu untuk menempatkan pekerjaan ini dalam konteks. ESM dalam konteks • Percobaan awal dalam video streaming melalui Internet dibangun langsung di atas IP multicast, seperti yang dijelaskan dalam Bagian 4.4.1. Pendekatan ini memiliki keuntungan yang mendukung untuk multicast dapat langsung ditawarkan di lapisan rendah dalam sistem, maka kontribusi untuk kinerja secara keseluruhan. Namun, pendekatan menderita sejumlah kelemahan, termasuk kurangnya dukungan untuk IP multicast di banyak router dan kebutuhan untuk mempertahankan negara lembut di router untuk mendukung multicast. Lebih mendasar, ini juga bertentangan dengan prinsip end-to-end yang dibahas dalam Bagian 2.3.3, yang mengadvokasi bahwa dukungan untuk fungsi-fungsi komunikasi (dalam hal ini, multimedia streaming) hanya dapat benar-benar dan andal diimplementasikan dengan pengetahuan dan bantuan aplikasi berdiri di titik akhir dari sistem komunikasi. Akibatnya, sebagian besar sistem sekarang menganjurkan akhir-sistem pendekatan untuk video streaming, di mana kontrol dan intelijen berada di tepi jaringan dan tidak dalam jaringan itu sendiri. Pendekatan ini juga disebut sebagai aplikasi-tingkat multicast dan menyiratkan pembentukan jaringan overlay untuk mendukung lalu lintas multimedia yang terkait (lihat Bagian 4.5 untuk diskusi jaringan overlay). Mengambil langkah lebih lanjut, ada minat yang cukup besar dalam peer-to-peer pendekatan untuk mendukung multimedia broadcasting di Internet, dan ESM adalah contoh terkemuka sistem tersebut. Lebih khusus, ESM menggunakan teknik terstruktur peer-to-peer dimana rekan-rekan membentuk diri menjadi struktur pohon untuk pengiriman real-time selanjutnya media. Sebagai alternatif untuk pendekatan terstruktur yang dianjurkan oleh ESM, CoolStreaming menawarkan sebuah bangunan pendekatan terstruktur pada wawasan dari BitTorrent seperti yang dibahas dalam Bagian 20.6.2 (lihat kotak di halaman 910 untuk detail). Sejumlah sistem mengadopsi metodologi end-system tetapi, bukannya pendekatan sebaya peer-to-, menawarkan infrastruktur tetap mempertahankan beberapa salinan multimedia (atau lainnya) konten terletak di simpul di seluruh Internet, sehingga mendukung pengiriman lebih cepat. Sistem ini disebut jaringan distribusi sebagai konten (CDN); contoh terkemuka menjadi Akamai [www.akamai.com], Coral [www.coralcdn.org] dan Kontiki [www.kontiki.com]. Sistem seperti mendukung berbagai gaya pengiriman konten termasuk percepatan web (meningkatkan kinerja dalam mengakses konten web) dan video streaming - misalnya, Kontiki digunakan dalam versi asli dari BBC iPlayer. Kisaran teknik untuk mendukung real-time streaming multimedia diringkas dalam Gambar 20.12. ESM arsitektur • ESM adalah solusi terstruktur peer-to-peer untuk real-time multicasting video melalui Internet. Pendekatan ini awalnya dikembangkan di Carnegie Mellon University sebagai bagian dari penelitian yang menyelidiki sifat dari pendekatan sistem end untuk multicast, dan prototipe awal digunakan untuk streaming video secara real time dari berbagai konferensi terkemuka, termasuk SIGCOMM, INFOCOM dan NOSSDAV [esm.cs.cmu.edu]. Seperti disebutkan di atas, pendekatan kini telah dikomersialisasikan oleh Conviva [www.conviva.com], yang baru-baru menyetujui kesepakatan dengan NBC Universal menggunakan platform Conviva (disebut C3) untuk menyampaikan isinya melalui Internet. Serta menyelidiki pendekatan akhir-sistem, tujuan utama lainnya dari ESM adalah untuk mencari ketahanan untuk mengubah melalui self-organisasi. Secara khusus, protokol yang mendasari dirancang untuk menangani anggun dengan bergabung dinamis dan meninggalkan dengan node, kegagalan node dan perubahan konfigurasi dan kinerja jaringan yang mendasarinya. Mereka mempromosikan, khususnya, adaptasi kinerja-sadar, dimana struktur overlay yang berkaitan dengan sistem peer-to-peer sering dievaluasi untuk memaksimalkan kinerja secara keseluruhan. Kami membahas bagaimana ini dicapai bawah. ESM bekerja dengan membangun pohon untuk setiap video streaming, berakar pada sumber yang aliran tertentu. Elemen algoritma kunci untuk mendukung ini adalah :·         bagaimana mempertahankan informasi keanggotaan;·         bagaimana menghadapi rekan-rekan baru bergabung pohon;

bagaimana menghadapi rekan-rekan meninggalkan pohon (apakah anggun atau melalui kegagalan);
bagaimana beradaptasi struktur pohon untuk kinerja (adaptasi kinerja-sadar seperti yang disebutkan di atas).
CoolStreaming: Sebuah pendekatan P2P terstruktur untuk video streaming Banyak pendekatan untuk video streaming didasarkan pada pendekatan peer-to-peer terstruktur, membangun sebuah pohon, seperti di ESM, atau struktur overlay alternatif seperti hutan (serikat menguraikan pohon) atau mesh. CoolStreaming [Zhang et al. 2005b] mengambil radikal berbeda, pendekatan terstruktur untuk video streaming disebut oleh penciptanya sebagai pendekatan data-centric. Dalam CoolStreaming, node mempertahankan pandangan sebagian keanggotaan yang diperbarui secara berkala menggunakan protokol gosip (seperti dalam ESM). Ketika rekan baru bergabung, itu kontak pertama node sumber aliran yang diinginkan video (yang diasumsikan diiklankan), dan simpul ini mengambil satu node secara acak dari set anggota dikenal untuk bertindak sebagai wakil (sehingga menyeimbangkan beban di semua anggota). Node baru kemudian memperoleh satu set awal mitra dari deputi, bootstrap mereka ke dalam sistem. Perlu ditekankan bahwa, tidak seperti di pendekatan berbasis pohon, set ini mitra tidak menyiratkan hubungan orangtua-anak untuk di-download; bukan, jadwal download ditentukan secara dinamis dan didorong oleh ketersediaan data, seperti dijelaskan di bawah.Dalam CoolStreaming, file video dipecah menjadi sejumlah tetap berukuran segmen, seperti di BitTorrent. Setiap rekan menciptakan peta penyangga untuk menunjukkan ketersediaan lokal dari segmen atau segmen file dan kemudian pertukaran informasi ini dengan mitranya dikenal. Informasi ini kemudian digunakan untuk mendapatkan semua segmen yang diperlukan dari sumber video yang diberikan. Sejauh ini, ini terlihat sangat mirip dengan BitTorrent, tetapi dengan dua perbedaan utama didorong oleh kebutuhan untuk real-time streaming. Pertama, sedangkan BitTorrent dapat men-download potongan dalam urutan apapun, CoolStreaming harus memenuhi kendala real-time yang diinginkan untuk pemutaran video. Kedua, pada waktu tertentu, CoolStreaming hanya tertarik pada jendela geser waktu dari sekarang untuk masa dalam waktu dekat (dalam praktek, jendela geser dari 120 segmen 1 detik) daripada seluruh file. Perhitungan jadwal terkait sangat penting untuk pengoperasian CoolStreaming, dan meskipun menemukan solusi optimal diketahui menjadi masalah NP-keras, CoolStreaming telah mengadopsi serangkaian sukses heuristik berdasarkan faktor termasuk jumlah pemasok potensial segmen , bandwidth ke pemasok dan waktu yang tersedia untuk memproses permintaan tersebut.Hasil akhirnya adalah sebuah arsitektur sistem terdistribusi yang dapat memenuhi persyaratan real-time video streaming dan yang lebih alami tahan terhadap simpul kegagalan dan perubahan dalam kinerja jaringan atau ketersediaan.       Kita berurusan dengan masing-masing elemen di bawah ini. Pada masing-masing deskripsi, kita mengacu pada struktur pohon contoh pada Gambar 20,13 yang transmisi kinerja live streaming dari musisi tersebut Anda (Bagian 20.1). manajemen keanggotaan • Setiap node mempertahankan pandangan sebagian keanggotaan pohon, dengan pandangan ini secara berkala diperbarui menggunakan protokol gosip (metode populer mempertahankan keanggotaan kelompok dalam peer-to-peer struktur, dijelaskan dalam Bagian 18.4). Ini beroperasi oleh masing-masing anggota secara berkala memilih anggota kelompok dan mengirimkan anggota ini bagian dari pandangannya tentang keanggotaan kelompok, dijelaskan dengan informasi tentang kapan terakhir mendengar dari masing-masing anggota (dalam bentuk catatan waktu). Karena itu tidak ada usaha untuk memiliki pandangan global yang konsisten dari informasi keanggotaan kelompok, tetapi pandangan parsial ini cukup untuk operasi protokol, seperti yang akan menjadi jelas di bawah ini. Bergabung pohon • Diasumsikan bahwa node sumber (akar pohon) diiklankan dan karenanya dikenal sistem. Sebuah node baru yang ingin bergabung kontak sumber dan diberikan satu set yang dipilih secara acak dari node diambil dari pandangan kelompok dikelola oleh sumber. Ini adalah efektif calon orang tua untuk node baru, yang harus memilih orang tua yang tepat dari set ini kemungkinan. Protokol pilihan orang tua sangat penting untuk operasi ESM, dengan tujuan keseluruhan menjadi untuk mengoptimalkan pohon untuk kinerja (khususnya, seperti yang akan kita lihat, throughput, dengan latency menjadi pertimbangan sekunder). Tahap pertama seleksi induk adalah untuk membuktikan set anggota yang diberikan oleh sumber dan mengumpulkan informasi berikut pada masing-masing kandidat:·         kinerja yang simpul saat menerima dalam hal throughput dan latency dari sumber;·         saturasi node yang dalam hal jumlah anak sudah mendukung. Dari parameter yang diperoleh dengan menggosok, juga memungkinkan untuk menentukan latency round-trip antara node baru dan berbagai node kandidat. Node baru menghilangkan calon yang dianggapnya jenuh (didefinisikan oleh built-in konstan) dan kemudian menghitung permukaan dapat diharapkan dari masing-masing kandidat lainnya dalam hal throughput dan delay. Throughput diperkirakan sebagai minimum throughput dilaporkan dicapai dengan simpul dan data historis dari node baru untuk calon yang (data ini mungkin tersedia jika, misalnya, node baru sebelumnya terhubung ke calon tertentu ini). Tunda dapat diperkirakan berdasarkan penjumlahan dari keterlambatan melaporkan dari sumber dan latency yang dialami oleh probe. Temukan Node didasarkan pada bandwidth terbaik yang tersedia untuk node baru; jika informasi bandwidth yang tidak tersedia, seleksi dibuat atas dasar angka latency. Kembali ke contoh pohon pada Gambar 20,13, misalkan node baru G ingin bergabung streaming video ini. G kontak node sumber S dan (secara acak) diberikan set berikut node: {A, C, E dan F}. Segera dihilangkan karena dianggap jenuh (seandainya definisi kejenuhan adalah memiliki tiga anak), dan C melaporkan karakteristik throughput yang miskin, mungkin karena A jenuh. Hal ini membuat pilihan antara node E dan F. E dipilih sebagai melaporkan terbaik angka throughput yang tersedia (mungkin hubungan antara E dan F adalah melalui koneksi bandwidth rendah relatif), dan juga G sebelumnya telah terhubung ke E dan berpengalaman throughput yang baik karakteristik. Berurusan dengan node meninggalkan • Anggota dapat meninggalkan pohon baik melalui permintaan cuti eksplisit atau melalui kegagalan. Dalam kasus yang pertama, untuk menghindari gangguan, anggota meninggalkan memberitahu anak-anak bahwa itu meninggalkan dan kemudian diharapkan untuk menyimpan data forwarding untuk jangka waktu untuk menghindari gangguan layanan lebih bawah pohon. Dalam kasus terakhir, anggota berkala mengirim pesan langsung kepada anak-anak mereka dan kegagalan terdeteksi ketika pesan tersebut tidak diterima. Dalam kedua kasus, semua anak harus memanggil prosedur seleksi induk seperti dijelaskan di atas, dengan pemeriksaan tambahan dilakukan untuk memastikan calon yang belum keturunan node yang diberikan Seharusnya tak lama setelah G bergabung pohon, simpul gagal. Dalam hal ini, kedua F dan G harus menjalankan algoritma seleksi induk untuk membangun kembali konektivitas. adaptasi kinerja-sadar • Setiap node terus memantau layanan itu semakin dari node induknya (dan, seperti disebutkan di atas, menyimpan informasi sejarah ini untuk referensi di masa mendatang). Adaptasi dipicu jika tingkat terdeteksi turun secara signifikan di bawah tingkat yang diharapkan dari sumber. Untuk menghindari meronta-ronta, node harus menunggu untuk jangka waktu tertentu, yang dikenal sebagai waktu deteksi, sebelum memilih untuk beradaptasi. Setelah keputusan dibuat untuk beradaptasi, node akan memanggil algoritma pilihan orang tua untuk menentukan baru, orang tua lebih optimal. Dengan cara ini, pembangunan pohon terus mengevaluasi ulang dan akan mengatur dirinya sendiri untuk mengoptimalkan kinerja secara keseluruhan. Misalnya, setelah periode waktu, C dapat memutuskan bahwa throughput diterima melalui A tidak memuaskan dan menjalankan algoritma seleksi induk, sehingga C menjadi anak E sebaliknya. aplikasi multimedia membutuhkan mekanisme sistem baru untuk memungkinkan mereka untuk menangani volume data yang besar tergantung waktu. Yang paling penting dari mekanisme ini prihatin dengan kualitas manajemen pelayanan. Mereka harus mengalokasikan bandwidth dan sumber daya lainnya dengan cara yang memastikan bahwa kebutuhan sumber daya aplikasi dapat dipenuhi, dan mereka harus menjadwalkan penggunaan sumber daya sehingga banyak deadline halus aplikasi multimedia terpenuhi. Kualitas manajemen pelayanan menangani permintaan QoS dari aplikasi, menentukan bandwidth, latency dan kehilangan tarif diterima untuk stream multimedia, dan melakukan kontrol masuk, menentukan apakah sumber daya yang cukup tanpa pagu yang tersedia untuk memenuhi setiap permintaan baru dan bernegosiasi dengan aplikasi jika perlu. Setelah permintaan QoS diterima, sumber daya dicadangkan dan jaminan dikeluarkan untuk aplikasi. Kapasitas prosesor dan bandwidth jaringan yang dialokasikan untuk aplikasi kemudian harus dijadwalkan untuk memenuhi kebutuhan aplikasi. A real-time algoritma penjadwalan prosesor seperti-awal-deadline pertama atau tingkat-monoton diperlukan untuk memastikan bahwa setiap elemen aliran diproses dalam waktu. Lalu lintas membentuk adalah nama yang diberikan untuk algoritma yang buffer data real-time untuk kelancaran keluar penyimpangan waktu yang pasti muncul. Streaming dapat disesuaikan dengan memanfaatkan sumber daya yang lebih sedikit dengan mengurangi bandwidth dari sumber (skala) atau pada titik-titik sepanjang jalan (filtering). Tiger file video server merupakan contoh yang sangat baik dari sistem scalable yang menyediakan pengiriman aliran pada skala yang berpotensi sangat besar dengan kualitas yang kuat jaminan layanan. penjadwalan sumber daya yang sangat khusus, dan menawarkan contoh yang sangat baik dari pendekatan desain berubah yang sering diperlukan untuk sistem tersebut. Studi kasus dua lainnya, BitTorrent dan ESM, juga memberikan contoh yang kuat tentang bagaimana untuk mendukung download dan real-time streaming data video, masing-masing, lagi menyoroti dampak yang multimedia memiliki desain sistem.