Alocação de Arquivos em DiscosOs arquivos multimídia são muitos grandes e, geralmente, são escritos apenas uma vez e lidom...
Resumidamente podemos dizer:   o   Índice de quadro: Uso mais intensivo da RAM enquanto o filme é reproduzido;       peque...
Tubos de órgão. Nele, o filme mais popular ocupa a região central e é “rodeado” pelo segundoe terceiro filme mais popular....
Quando um disco é perdido nenhum filme é exibido para a distribuição ampla. Enquanto quena distribuição restrita, apenas o...
Escalonamento dinâmicoOs fluxos não têm mais as mesmas resoluções, a mesma taxa de quadros e outraspropriedades como no es...
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Alocação de arquivos em discos, caching e escalonamento de disco - Sistemas Multimídias.

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Alocação de arquivos em discos

  1. 1. Alocação de Arquivos em DiscosOs arquivos multimídia são muitos grandes e, geralmente, são escritos apenas uma vez e lidomuitas vezes e, em geral, são acessados sequencialmente. Suas reproduções seguem critériosestritos de qualidade. Com isso, é necessário utilizar um sistema de arquivos diferente dostradicionais. Alocação de um Arquivo em um único discoA exigência mais importante é que os dados, na forma de fluxos, possam fluir para a rede oupar um dispositivo de saída, na velocidade adequada. Por isso, uma grande quantidade debuscas em disco é indesejável. Uma forma de evitar isso é utilizar arquivos contíguos. Umacomplicação surge quando há a presença de vídeo, áudio e texto. Mesmo que eles estejamarmazenados separadamente é necessário, ainda, uma busca para ir do arquivo de vídeo paraum arquivo de áudio e de lá para um arquivo de texto. Com isso, sugere-se um segundoarranjo possível com o vídeo, áudio e texto intercalado, porém com todo o arquivo aindacontíguo. A vantagem de um filme inteiro como um único arquivo contíguo é perdida em umservidor de vídeo com vários fluxos concorrentes de saída, pois, depois de ler um quadro deum filme, os quadros de muitos outros filmes terão de ser lidos antes de o primeiro ser lidonovamente. Além disso, é difícil e nada útil implementar um sistema em que os filmes estejamsendo escritos e lidos usando enormes arquivos contíguos. Duas Estratégias Alternativas de organização de ArquivosPara a organização de pequeno bloco o tamanho do bloco de disco é muito menor que otamanho médio de um quadro (todas as trilhas de vídeo, áudio e texto alocadoscontíguamente). Por exemplo, para o MPEG-2 em 4Mbps com 30 quadros/s, o tamanho médiodo quadro é 16KB; com isso, um bom tamanho de bloco seria de 1KB ou 2KB. A idéia é ter umaestrutura de dados – o índice de quadros – por filme com uma entrada para cada quadroapontando para seu início. Outra maneira de armazenar um filme é usar um bloco de discogrande e colocar vários quadros em cada bloco. Neste caso é necessário ter um índice deblocos ao invés de um índice de quadros. Agora uma informação é acrescentada a fim deindicar qual quadro está no início do bloco para que seja possível localizar rapidamente umquadro específico. Como geralmente um bloco não contém um número inteiro de quadrosalgumas medidas devem ser tomadas. Uma delas é consiste em deixar um espaço de blocovazio quando o tamanho de um quadro for superior a aquele. Ocorre então, umafragmentação interna no bloco com um detalhe, nunca será necessário fazer uma busca nomeio de um quadro. Outra solução é preencher cada bloco até o final, dividindo-se os quadrosentre os blocos. Essa opção gera a necessidade de buscas no meio dos quadros, o que podeprejudicar o desempenho, mas economiza espaço em disco – eliminação da fragmentaçãointerna.
  2. 2. Resumidamente podemos dizer: o Índice de quadro: Uso mais intensivo da RAM enquanto o filme é reproduzido; pequena perda de disco. o Índice de Blocos (sem dividir os quadros entre os blocos): Pequeno uso de RAM; grande perda de disco. o Índice de Blocos (dividindo os quadros entre os blocos): Pequeno uso de RAM; nenhuma perda de disco. Alocação de múltiplos arquivos em um único DiscoA alocação de diversos filmes feitos aleatoriamente faz com que o seja necessário gastar muitotempo para movimentar o cabeçote do disco de um filme para outro. Tendo em vista isso, énecessário estabelecer uma forma de organizá-los a fim de que não seja reduzido odesempenho na hora de visualizá-los. Uma maneira de organizá-los foi proposta George Zipf eficou conhecida como Lei de Zipf. Ela sugere a organização dos filmes segundo uma ordem depopularidade decrescente, ou seja, o primeiro filme armazenado é mais “popular” que osegundo cerca de duas vezes, mais “popular” que o terceiro em 3 vezes e assim por diante.Outra solução foi proposta por Grossman e Silverman e recebeu o nome de Algoritmo dos
  3. 3. Tubos de órgão. Nele, o filme mais popular ocupa a região central e é “rodeado” pelo segundoe terceiro filme mais popular. Externamente a esses dois vêm os números 4 e cinco e assim pordiante. Alocação de arquivos para Vídeos quase sob demanda Mesmo que um filme seja armazenado como arquivo contíguo, é necessário buscarcada fluxo. Chen e Thapar inventaram uma estratégia para eliminar quase todas as buscas.Nesta alocação certo conjunto de quadros, 24 por exemplo, são concatenados e escritos nodisco como um único registro. Eles também podem ser lidos em uma única operação deleitura. Esse esquema não exige que todo o arquivo seja contíguo, mas ainda permite um bomdesempenho para vários fluxos simultâneos. Uma estratégia simples quanto ao buffer é usarbuffer duplo. Enquanto um estiver sendo reproduzido sobre os 24 fluxo, outro está sendocarregado antecipadamente. Alocação de um arquivo em múltiplos discosSem distribuição: Um filme é armazenado em um único disco. Vários filmes, completos, podemestar em um disco.Mesmo padrão de distribuição por todos os arquivos: um filme é particionado contiguamenteem múltiplos discos. Problema: desequilíbrio de carga.Distribuição com revezamento: tentativa de reduzir o desequilíbrio de carga do padrãoanterior.Distribuição Aleatória: Outra tentativa de reduzir o balanço de carga
  4. 4. Quando um disco é perdido nenhum filme é exibido para a distribuição ampla. Enquanto quena distribuição restrita, apenas o conjunto de filmes contidos naquele disco. CachingOs padrões de caching de arquivo LRU não funcionam bem para arquivos multimídia, pois ospadrões de acesso são diferentes. Para os arquivos multimídia o padrão normal de acesso éaquele em que o filme é visto sequencialmente, do início ao fim.Caching de BlocosConsiste em manter um bloco que um usuário buscou e poderá ser usado por outro nacaching. É necessário apenas monitorar quais filmes possuem mais de um espectador. O blocoestará na caching até que o outro usuário chegue ao mesmo ponto do filme. Em alguns casospode ser viável juntar dois fluxos. Par isso é necessário reduzir (atrasar) no número de quadrospor segundo de um e aumentar (acelerar) a do outro.Caching de ArquivosPor causa do grande tamanho da maioria dos filmes, os servidores de vídeo muitas vezes nãopodem armazenar todos os seus filmes em disco e, portanto, os mantêm em DVD. Quando fornecessário, o filme é copiado para o disco. Por isso a maioria dos servidores de vídeo mantémuma cachê de disco dos filmes mais requisitados –são totalmente armazenados.Outro modo de usar a técnica de caching é manter os primeiros cinco minutos de cada filmeno disco. Assim que for requisitado poderá entrar em execução enquanto o restante doarquivo estará sendo carregado em cachê. Se houver mais requisições essa parte permaneceráno disco, caso contrário dará lugar a outro filme mais popular. Escalonamento estático de discoSistemas multimídia possuem uma propriedade que os distinguem dos sistemas tradicionais, aprevisibilidade. Cada fluxo ativo exige do sistema uma carga bem definida e bastanteprevisível. O tempo é dividido em ciclos e cada ciclo é o tempo de um quadro(33,3 ms paraNTSC e 40ms para PAL). Depois de chegadas todas as requisições no início do ciclo, o discosabe o que fazer durante todo o ciclo. O disco sabe que não chegará outra requisiçãoenquanto as que estiverem no ciclo não forem processadas e o próximo ciclo não tenhacomeçado. Otimizando a busca dessa maneira(ordem crescente), o tempo médio paraprocessar cada requisição é reduzido, logo, o disco pode tratar mais fluxos por ciclo. Em outraspalavras, aumenta o número de filmes que o servidor pode transmitir simultaneamente.
  5. 5. Escalonamento dinâmicoOs fluxos não têm mais as mesmas resoluções, a mesma taxa de quadros e outraspropriedades como no escalonamento estático. Cada requisição de leitura especifica qualbloco deve ser lido e seu prazo (instante em que o bloco é necessário. Quando houver umarequisição e um bloco estiver sendo processado o disco decide, escalona, qual requisição seráatendida. Qual o critério para a seleção? Prazo: ordena as requisições pelos vencimentos dosprazos; cumprimento do prazo, aumento do tempo total de busca. Cilindro: ordenação emordem crescente das requisições, diminuição do tempo de busca e possível descumprimentode prazo. Algoritmo de Scan –EDF reúne, em lotes, os requisitos com prazos de vencimentobem próximos e procesá-los de em cilindro.

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