Linux Streaming Server Project 제안서

1 배경 및 목적

인터넷은 WWW의 출현과 활성화로 생활의 중요한 일부분이 되었다. 최근 네트웍 기술의 발달로 네트웍의 대역폭이 크게 증가되고 있고, DSL이나 케이블모뎀 등의 도입으로, 회사나 학교 뿐아니라 가정에서도 고속의 통신이 가능하게 되었다. 이런 네트웍 환경의 향상은 인터넷 서비스 업체들이 오디오나 비디오 같은 멀티미디어 컨텐츠의 서비스를 하기 시작하는 동기를 제공했다. 사용자들 또한 그런 서비스에 대한 요구가 커지고 있다. 현재 멀티미디어 데이터가 인터넷 트래픽에서 차지하는 비중이 상당하고, 미래에는 인터넷폰(Internet phone), 비디오회의(video conferencing), VOD와 같은 애플리케이션들이 더욱 보편화될 것으로 보여진다. 멀티미디어 데이터는 용량이 크기 때문에 텍스트나 이미지처럼 전체 데이터를 전송받은 후에 재생하는 것은 효과적이지 못하다. 따라서, 서버와 클라이언트 간에 데이터를 스트리밍(streaming)하는 것이 일반적이다. 하지만, 재생시점 이후에는 실시간 특성이 요구되기 때문에 효율적인 스트리밍이 필요하다. 따라서 본 프로젝트는 잘 알려진 RTP(RFC1890)에 기반한 리눅스용 스트리밍 서버(Linux Streaming Server, LSS)를 구현함으로써, RTP의 성능을 관찰하고, 성능 향상 방안에 대해서 알아보고자 한다.

2 구현 모델

2.1 스트리밍(Streaming)

스트리밍은 인터넷과 같은 네트웍을 통해 서버에서 클라이언트로 비디오(또는 오디오)를 전송하는 것을 의미한다. 서버는 비디오를 네트웍으로 보낼 수 있도록 패킷으로 쪼갠다. 클라이언트는 그 패킷들을 다시 모아서 원래 형태로 만든 후 재생된다. 이 때, 재생과 패킷 수신은 동시에 일어난다. 여기서 연관된 일련의 패킷들을 스트림(stream)이라고 한다.

스트리밍은 클라이언트가 비디오 데이터를 받으면서 재생한다는 점에서, 전체 비디오를 받은 후 재생하는 단순한 파일 전송과 구별된다. 사실, 스트리밍 클라이언트 패킷을 받으면서 재생을 하고, 재생된 데이터는 버린다. 파일을 스트리밍하는 데 다음과 같은 프로토콜을 사용할 수 있다.

HTTP와 FTP는 본질적으로 파일 전송 프로토콜이다. 하지만, RTP는 실시간 스트리밍을 위해 사용된다. 비디오 패킷들은 실시간으로 전송되어서, 1분짜리 비디오는 1분 안에 전송된다. 패킷들에 타임-스탬프(time-stamp)가 찍히므로, 패킷들은 시간에 동기화되어 재생될 수 있다. 패킷들이 실시간으로 전송되기 때문에, RTP 스트리밍은 저장된 컨텐츠(stored contents) 뿐아니라 라이브 컨텐츠(live contents)도 지원한다. 또한 실시간 스트림은 유니캐스트(unicast)와 멀티캐스트(multicast)를 모두 지원한다.

2.2 기능 정의 LSS가 제공하는 기능은 다음과 같다.

라이브 콘텐츠는 지원하지 않는 것으로 한다. 클라이언트는 RTP/RTSP를 지원하는 QuickTime Player를 그대로 사용하는 것으로 한다. 즉, 서버만 구현한다.

2.3 구성 요소

3 기술 현황

현재의 스트리밍 기술은 오디오와 비디오로 나눠서 살펴볼 수 있다. 대표적인 오디오 코덱(codec)에는 다음과 같은 것들이 있다. 여기서, Windows Media Audio Codec v2는 20Kbps로 22KHz FM 스테레오의 음질과 64Kbps로 CD음질의 성능을 낸다. RealAudio Codec은 20Kbps로 11KHz 스테레오 음질을 낼 수 있다. Voxware MetaSounds는 Windows Media Audio의 전신이었다. WM Audio의 성능 때문에 최근에는 거의 대부분 WM Audio Codec을 사용하고 있다.

대표적인 비디오 코덱에는 다음과 같은 것들이 있다.

초기에는 대부분의 서비스가 RealVideo 코덱을 사용했으나 최근에는 6:4 정도로 MS MPEG-4를 사용하고 있다. 스트리밍 서버의 주요 기술은 HDD 기술, 데이터 복사회수를 최소화하는 기술, 멀티스레드 기술이다. 특히, HDD에서 스트림 세션 버퍼, 네트웍 버퍼로 이어지는 미디어 데이터의 복사회수를 최소화하는 것이 서버 성능을 크게 좌우하는 것으로 알려져 있다. 스트리밍 기술은 MS의 Intelligent Streaming과 Real사의 SureStream이 대표적이다. 실제로 내부적인 기술을 거의 비슷하다. 스트리밍 포맷도 MS와 Real로 각 회사에 따라, ASF(Advanced Streaming Format)과 SMIL(Sync. Multimedia Integration Language)로 양분되어 있다.

4 개발 방법

5 참고 자료