PCクラスタ型超高速映像ストリームサーバ構成法の検討

摘要

近年，高速ネットワークの低価格化に伴いハイビジョンや4Kの映像素材を圧縮せずに，もしくは，視覚的にロスの無い圧縮方式で映像サーバに一旦蓄模し，その蓄積した映像素材をイントラネットワーク経由で制作会社に配送する需要が増えている．このような高品質な映像素材は1秒あたり1Gbitを超えるデータ量を持っており，1台のPCやワークステーションで構成した映像サーバではその内部転送速度の限界から，その需要を満たす数の映像素材を配信可能な映像サーバを構成することは困難である．そこで，我々は，複数のPCを使ったクラスタ型の映像配信サーバの構成法を検討し，20台のPCを使用することによって非圧縮ハイビジョンを最大30本，トータル45Gbit／sのストリーム配信性能を持つクラスタ型サーバを実現した．さらに，クラスタの拡張可能性を評価するために，性能のネックとなるPCクラスタ内部通信処理時間の評価を待ち行列モデルにより行い，22台のPCを使うことによって非圧縮ハイビジョン33本に相当する約50Gbit／sの映像配信が可能なサーバを構築できることを確認した．%Demand to deliver high-resolution and high-quality video materials, such as high-vision or 4K video without compression or with visually loss-less compression, form video server over high-speed network increases recently by means of high-speed network cost becomes lower. To transfer such high-quality video material in real time, at least 1-Gbit/s bandwidth is needed. However, we can not construct the video server to deliver many number of high-quality videos with just one PC or one work station because of limitation internal transfer bandwidth in PC or work station. So, we have studied system design of ultra-high speed video server for high-quality video using PC-cluster system and we have succeeded to construct the video server system which can deliver 30 1.5-Gbit/s uncompressed high-vision video streams in real time by using 20 PCs. Furthermore, to evaluate expandability of the video server, we have constructed a communication model for internal network of the PC-cluster which is one of the performance bottle neck of the PC-cluster video server. As the results, we have made sure to expand the video server to deliver 50-Gbit/s video data by using 22 PCs, which is equivalent to delivery 33 uncompressed high-vision videos in real time.