Promote-IT: An efficient Real-Time Tertiary-Storage Scheduler

Promote-IT is an efficient heuristic scheduler that provides QoS guarantees for accessing data from tertiary storage. It can deal with a wide variety of requests and jukebox hardware. It provides short response and confirmation times, and makes good use of the jukebox resources. It separates the scheduling and dispatching functionality and effectively uses this separation to dispatch tasks earlier than scheduled, provided that the resource constraints are respected and no task misses its deadline. To prove the efficiency of Promote-IT we implemented alternative schedulers based on different scheduling models and scheduling paradigms. The evaluation shows that Promote-IT performs better than the other heuristic schedulers. Additionally, Promote-IT provides response-times near the optimum in cases where the optimal scheduler can be computed

The design and implementation of a multimedia storage server tosupport video-on-demand applications

In this paper we present the design and implementation of a client/server based multimedia architecture for supporting video-on-demand applications. We describe in detail the software architecture of the implementation along with the adopted buffering mechanism. The proposed multithreaded architecture obtains, on one hand, a high degree of parallelism at the server side, allowing both the disk controller and the network card controller work in parallel. On the other hand; at the client side, it achieves the synchronized playback of the video stream at its precise rate, decoupling this process from the reception of data through the network. Additionally, we have derived, under an engineering perspective, some services that a real-time operating system should offer to satisfy the requirements found in video-on-demand applications.This research has been supported by the Regional Research Plan of the Autonomus Community of Madrid under an F.P.I. research grant.Publicad

Distributed multimedia systems

A distributed multimedia system (DMS) is an integrated communication, computing, and information system that enables the processing, management, delivery, and presentation of synchronized multimedia information with quality-of-service guarantees. Multimedia information may include discrete media data, such as text, data, and images, and continuous media data, such as video and audio. Such a system enhances human communications by exploiting both visual and aural senses and provides the ultimate flexibility in work and entertainment, allowing one to collaborate with remote participants, view movies on demand, access on-line digital libraries from the desktop, and so forth. In this paper, we present a technical survey of a DMS. We give an overview of distributed multimedia systems, examine the fundamental concept of digital media, identify the applications, and survey the important enabling technologies.published_or_final_versio

Cooperative scans

Data mining, information retrieval and other application areas exhibit a query load with multiple concurrent queries touching a large fraction of a relation. This leads to individual query plans based on a table scan or large index scan. The implementation of this access path in most database systems is straightforward. The Scan operator issues next page requests to the buffer manager without concern for the system state. Conversely, the buffer manager is not aware of the work ahead and it focuses on keeping the most-recently-used pages in the buffer pool. This paper introduces cooperative scans -- a new algorithm, based on a better sharing of knowledge and responsibility between the Scan operator and the buffer manager, which significantly improves performance of concurrent scan queries. In this approach, queries share the buffer content, and progress of the scans is optimized by the buffer manager by minimizing the number of disk transfers in light of the total workload ahead. The experimental results are based on a simulation of the various disk-access scheduling policies, and implementation of the cooperative scans within PostgreSQL and MonetDB/X100. These real-life experiments show that with a little effort the performance of existing database systems on concurrent scan queries can be strongly improve

Markov Decision Processes with Applications in Wireless Sensor Networks: A Survey

Wireless sensor networks (WSNs) consist of autonomous and resource-limited devices. The devices cooperate to monitor one or more physical phenomena within an area of interest. WSNs operate as stochastic systems because of randomness in the monitored environments. For long service time and low maintenance cost, WSNs require adaptive and robust methods to address data exchange, topology formulation, resource and power optimization, sensing coverage and object detection, and security challenges. In these problems, sensor nodes are to make optimized decisions from a set of accessible strategies to achieve design goals. This survey reviews numerous applications of the Markov decision process (MDP) framework, a powerful decision-making tool to develop adaptive algorithms and protocols for WSNs. Furthermore, various solution methods are discussed and compared to serve as a guide for using MDPs in WSNs

Resource management in cable access networks

Een kabelnetwerk is tegenwoordig niet meer alleen een medium waarover analoge TV-signalen vanuit een centraal punt, kopstation genaamd, naar de aangesloten huizen worden gestuurd. Sinds enkele jaren is het mogelijk om thuis data digitaal te versturen en te ontvangen. Deze data gaat via een kabelmodem thuis en het kopstation, dat in verbinding staat met andere netwerken. Op deze wijze zijn kabelnetwerken onderdeel geworden van het wereldwijde Internet en kunnen computers thuis hier mee verbonden worden. Door aan zo’n kopstation een digitaal videosysteem met duizenden films te koppelen, ontstaat er de mogelijkheid een video-op-verzoek dienst aan te bieden: Via de computer of zelfs de TV thuis kunnen films worden besteld en direct bekeken, of worden opgeslagen in de computer. Om dit te bewerkstelligen is meer nodig dan alleen een netwerk: Voor de transmissie van video data dient er zorg voor te worden gedragen dat deze zonder hinderende interrupties kan geschieden, omdat dergelijke gebeurtenissen door de gebruiker direct te zien zijn in de vorm van een stilstaand of zwart beeld. Verder is ook de reactiesnelheid van het systeem van belang voor het ondersteunen van operaties door de gebruiker, zoals het bestellen van een film, maar ook het vooruit- of terugspoelen, pauzeren, enzovoorts. Binnen deze context beschrijven en analyseren we in dit proefschrift zes problemen. Vier daarvan houden verband met de transmissie van data over het kabelnetwerk en de overige twee houden verband met het opslaan van video data op een harde schijf. In twee van de vier problemen uit de eerste categorie analyseren we de vertraging die data ondervindt wanneer die vanuit een modem wordt gestuurd naar het kopstation. Deze vertraging bepaalt met name de reactiesnelheid van het systeem. Karakteristiek voor dataverkeer in deze richting is dat pakketten van verschillende modems tegelijkertijd mogen worden verstuurd en daardoor verloren gaan. Met name de vereiste hertransmissies zorgen voor vertraging. Meer concreet beschouwen we een variant op het bekende ALOHA protocol, waarbij we uitgaan van een kanaalmodel dat afwijkt van het conventionele model. Het afwijkende model is van toepassing wanneer een modem een eerste contact probeert te leggen met het kopstation na te zijn opgestart. Met name na een stroomuitval, wanneer een groot aantal modems tegelijkertijd opnieuw opstart, kunnen de vertragingen aanzienlijk zijn. Daarnaast beschouwen we modems tijdens normale operatie en analyseren wij de verbetering in vertraging wanneer pakketten die vanuit ´e´en modem moeten worden verstuurd, worden verpakt in een groter pakket. In beide studies worden wiskundige resultaten vergeleken met simulaties die re¨ele situaties nabootsen. In de andere twee van de vier problemen richten wij ons op de transmissie van video data in de andere richting, namelijk van het kopstation naar de modems. Hierbij spelen stringente tijdsrestricties een voorname rol, zoals hierboven reeds is beschreven. Meer specifiek presenteren we een planningsalgoritme dat pakketten voor een aantal gebruikers op een kanaal zodanig na elkaar verstuurt dat de variatie in de vertraging die de verschillende pakketten ondervinden, minimaal is. Op deze wijze wordt zo goed mogelijk een continue stroom van data gerealiseerd die van belang is voor het probleemloos kunnen bekijken van een film. Daarnaast analyseren we een bestaand algoritme om een film via een aantal kanalen periodiek naar de aangesloten huizen te versturen. In dit geval ligt de nadruk op de wachttijd die een gebruiker ondervindt na het bestellen van een film. In deze analyse onderbouwen we een in het algoritme gebruikte heuristiek en brengen hierin verdere verbeteringen aan. Daarnaast bewijzen we dat het algoritme asymptotisch optimaal is, iets dat reeds langer werd aangenomen, maar nooit rigoreus bewezen was. Bij de laatste twee problemen, die verband houden met het opslaan van video data op een harde schijf, analyseren we hoe deze data zodanig kan worden opgeslagen dat die er nadien efficient van kan worden teruggelezen. In het ene probleem beschouwen we een bestaand planningsalgoritme om pakketten van verschillende videostromen naar een harde schijf te schrijven en passen dit aan om ervoor te zorgen dat het teruglezen van de stroom met bijvoorbeeld een andere pakketgrootte mogelijk wordt zonder daarbij de schijf onnodig te belasten. In het andere probleem analyseren we hoe we effectief gebruik kunnen maken van het gegeven dat data aan de buitenkant van de schijf sneller gelezen kan worden dan aan de binnenkant. We bewijzen dat het probleem van het zo efficient mogelijk opslaan van een gegeven aantal video files NPlastig is en presenteren een eenvoudige heuristiek die, hoewel voor bijzondere instanties een bewijsbaar slechte prestatie levert, in de praktijk in het algemeen goede prestaties levert. Hierbij maken we met name gebruik van het verschil in populariteit van de verschillende films