Arquitecturas distribuidas para sistemas de video-baja-demanda a gran escala

Resumen

Esta Tesis está enfocada hacia el diseño y evaluación de arquitecturas para ofrecer servicios de Video-bajo-Demanda a gran escala (LVoD). Después de un análisis exhaustivo de las alternativas existentes en la literatura (servidores-independientes, un nivel servidores-proxy, entre otras) y sus características, se proponen dos arquitecturas LVoD distribuidas basadas en la utilización de componentes sencillos y de bajo coste (servidores-proxy y redes locales) denominadas arquitecturas Proxy-Tree y Double P-Tree. Si bien ambas arquitecturas cumplen con los principales requisitos exigidos a las arquitecturas LvoD (alta capacidad de servicio, escalabilidad, balanceo de la carga, tolerancia a fallos y compartición eficiente de recursos), la arquitectura Double P-Tree logra incrementar la conectividad de la topología mediante la interconexión algunas redes locales de un mismo nivel, lo cual permite reducir la distancia media de servicio, además de aumentar la tolerancia a fallos y la eficiencia de las políticas de compartición de recursos. Con el objetivo de incrementar el número de usuarios soportados por el sistema utilizando los mismos recursos, se han propuesto una serie de políticas orientadas a mejorar la distancia media de servicio (políticas de gestión del almacenamiento y los contenidos multimedia) y el desbalanceo del tráfico (políticas estáticas y dinámicas de balanceo del tráfico) en las redes de las arquitecturas LVoD distribuidas. Las arquitecturas propuestas han demostrado ser una alternativa viable para las instalaciones LVoD. En concreto, la arquitectura Double P-Tree permite aumentar la capacidad de servicio del sistema en más de un 200% respecto a la arquitectura de un nivel de servidores-proxy y en un 46% respecto a la arquitectura de servidores independientes. This Tesis is oriented to design and evaluate architectures to provide Large-scale Video-on-Demand (LVoD) services. After an exhaustive analysis of different existing alternatives in the literature (independent-servers, one level proxies, etc) and their characteristics, we propose two LVoD architectures based on the utilization of simple and low-cost components (proxies and local networks) called Proxy-Tree and Double P-Tree. Although both architectures accomplish LVoD systems main requirements (high service capacity, scalability, load balancing, fault tolerance and efficient resource sharing), the Double P-Tree architecture increases the topology connectivity by interconnecting several local networks (brothers nets) of the same level, what allows to reduce the mean service distance, increasing fault-tolerance and resource sharing efficiency. With the goal of improving the number of users supported by the system using the same resources, we have proposed a set of policies oriented to improve the mean service distance (storage management and videos mapping policies) and network-traffic balancing (static and dynamic policies) in LVoD distributed architectures. Proposed architectures have demonstrated to be a viable alternative for LVoD systems. The Double P-Tree using multicasting and similar resources clearly outperforms classical DVoD architectures, namely, Independent servers (by 46%) and one-level proxies (by 200%).