Thiết kế profiler trong Middleware tương thích QOS theo ứng dụng

Hội nghị khoa học lần thứ IX
Kỷ niệm 10 năm thành lập Học viện công nghệ bu chính viễn thông

211
THIT K PROFILER
TRONG MIDDLEWARE TNG THCH QOS THEO NG DNG

ThS. V Hong Hiu*, TSKH. Hong ng Hi**
* Hc vin cụng ngh Bu chớnh Vin thụng
Email:
** B Bu chớnh Vin thụng
Email :

Túm tt: c phõn phi cht lng dch v tt nht (QoS), cỏc ng dng cn phi tng
thớch vi mụi trng truyn thụng v tớnh toỏn bin i. Lp middleware cú th h tr x lý
tng thớch. Chỳng tụi ó xut mt kin trỳc middleware tng thớch mi
tng thớch
QoS cho cỏc ng dng phõn b [1] v mt thut toỏn iu khin tng thớch QoS cho kin
trỳc ny [2]. Trong bi vit ny, chỳng tụi trỡnh by phng phỏp thit k Profiler, mt thnh
phn quan trng trong kin trỳc middleware ny, nú cho phộp ỏp dng chung cho nhiu ng
dng mt cỏch thun tin nht.

1. Gii thiu
Middleware tng thớch cho phộp thay i
chc nng hoc iu kin hot ng ca b
x lý ng dng phõn b
sau khi phỏt trin
ng dng. ỏp ng yờu cu cung cp cht
lng dch v cho h thng a phng tin
phõn b, chỳng tụi ó xut kin trỳc
middleware tng thớch QoS theo ng dng

[1] v mt thut toỏn iu khin tng thớch
QoS trong middleware [2]. Kin trỳc ny cho
phộp tng thớch cht lng dch v hai
mc ng dng chung v ng dng c th.
Vic phõn chia m
t cỏch rừ rng cỏc thnh
phn ca middleware thnh hai lp ng dng
chung v ng dng c th cho phộp kin trỳc
ny cú th ỏp ng c yờu cu QoS ca
nhiu ng dng, cng nh cú th d dng
trin khai cỏc ng dng mi mt cỏch ớt tn
kộm. Tuy nhiờn cỏc ng dng cng phi ch
ra cho middleware bit tham s QoS no m
chỳng cn phi tng thớch middleware
tp trung vo vic tng thớch cho tp cỏc
tham s
c trng ú. Mt khỏc, tp cỏc
tham s c trng ny khú xỏc nh hay ỏnh
giỏ trc tip. Khi ú, cn phi cú gii phỏp
cho vic xỏc nh s thay i ca cỏc tham
s QoS. Profiler l mt gii phỏp thc
hin iu ny. Profiler l mt tp hp cỏc
dch v lu gi, cp nht cỏc tham s QoS
ca ng dng v mng. Nú cho phộp
middleware thc hin chc n
ng tng thớch
mt cỏch ng. Chc nng ca Profiler gm:
Th nht, cho phộp ng dng thit lp trong
middleware tng thớch QoS theo ng dng
cỏc tham s QoS c trng v mi quan h

vi cỏc tham s QoS cú th iu khin khỏc.
Th hai, dch v lu gi, cp nht giỏ tr ca
cỏc tham s QoS c trng s ghi li tt c
giỏ tr ca k
t qu thm dũ vo QoS Profiler.
B thao tỏc trong middleware da vo cỏc
thụng tin cú trong Profiler iu khin ng
dng.
Bi vit ny xut phng phỏp thit k
Profiler nhm m bo cung cp y
thụng tin cho hot ng iu khin tng
thớch ca b thao tỏc trong Middleware. Bi
vit gm cỏc phn sau: Phn 2 trỡnh by s
lc kin trỳc middleware v thut toỏn iu
khin tng thớch; Phn 3 trỡnh by thi
t k
kin trỳc Profiler; Phn 4 mụ t giao din
Profiler vi ngi s dng; Phn 5 a ra kt
qu thc nghim, Phn 6 nờu kt lun chung.
2. Kin trỳc middleware v thut toỏn
iu khin tng thớch
Kin trỳc middleware tng quỏt cho phộp
thc hin tng thớch QoS theo ng dng
trong h thng a phng tin phõn b c
xut trong [1] gm hai lp nh hỡnh 1.
Lp th nh
t, cũn gi l lp ng dng chung,
b iu khin tng thớch ng dng chung
Hội nghị khoa học lần thứ IX
Kỷ niệm 10 năm thành lập Học viện công nghệ bu chính viễn thông

212
v b ỏnh giỏ ti nguyờn h tr tng thớch
ti nguyờn lp thp bng cỏch phn ng vi
nhng thay i v sn sng ca ti
nguyờn.
Lp th hai, b thao tỏc ng dng c th, cỏc
profiler ca ng dng v b m phỏn chu
trỏch nhim thc hin tng thớch chc nng
mc cao i vi mi ng dng c th, bao
gm vi
c ra quyt nh khi no v chc nng
ng dng no c phộp tham gia vo cung
cp dch v da trờn cỏc yờu cu lu sn
trong profiler ca ng dng c th ang
chy. Tng tỏc gia cỏc thnh phn khỏc
nhau v ng dng c thc hin thụng qua
mt platform cho phộp thc hin cỏc dch v
truyn thụng nh CORBA [4].

Hỡnh 1. Kin trỳc middleware tng thớch.
Vi kin trỳc hai lp nh trờn bao gm b
iu khin tng thớch chung v b thao tỏc
ng dng c th, cỏc hot ng iu khin
do cỏc thnh phn ny to ra s thc hin
iu khin tng thớch cht lng dch v
i vi tt c cỏc ng dng chia s cựng mt
ngun ti nguyờn h thng u cu
i, ng
thi iu khin tng thớch cht lng dch

v i vi tng dch v c th da trờn tham
s cu hỡnh c thit lp trong profiler.
3. Thit k profiler
3.1. Phõn loi tham s QoS v ng dng
3.1.1. Phõn loi tham s QoS
Hin nay cha cú tiờu chun cho vic phõn
loi cỏc tham s QoS trong truyn thụng a
phng tin. khc phc tỡnh trng ny,
bi vit s dng phng phỏp hỡnh thc [3]
phõn loi cỏc tham s QoS thnh hai
nhúm: tham s c lp v tham s ph thuc.
Hai nhúm ny cựng cú chung ba c tớnh l:
c tớnh thi gian, phõn gii cht lng v
h s giỏ.
a) Cỏc tham s c lp v ph thuc:
Nhúm tham s c lp: gm cỏc tham s
c xỏc nh trc tip t cụng ngh la
chn cho ng dng m khụng thụng qua cỏc
tham s khỏc. Vớ d: T s
nộn Giỏ tr
ca tham s ny quyt nh bi tng cụng
ngh c th la chn cho ng dng v cú th
c ch ra bi ngi s dng hoc cú th
c nh ngha thụng qua profile QoS hoc
profile ng dng.
Nhúm tham s ph thuc: gm cỏc tham s
cú th xỏc nh giỏn tip qua cỏc tham s c
lp khỏc. Vớ d tc bit truyn dn c
a ng
dng ph thuc vo tham s t s nộn, tc

khung v phõn gii. Khi t s nộn hay tc
khung hoc phõn gii thay i theo
tng cụng ngh c la chn cho ng dng
thi tc bit truyn dn ca ng dng cng
thay i theo. Tuy nhiờn mt s tham s ph
thuc cú th rng buc vi cỏc tham s bờn
ngoi vt ra ngoi phm vi c
a khung phõn
loi ny. Bi vit ny khụng xem xột v phõn
loi cỏc tham s ú.
b) c tớnh chung ca cỏc nhúm tham s:
Trong phn ny, bi vit mụ t c th mi
c tớnh, cỏc tham s QoS liờn quan trc tip
ti mi c tớnh v quan h gia chỳng.
c tớnh thi gian: Cỏc tham s cú c tớnh
ny nh hng n quan h v thi gian gia
cỏc i tng cú liờn quan trong khi trỡnh
din a phng tin v cỏc tham s xỏc nh
di thi gian ch
y cho tng phiờn c th.
cú mt phiờn trỡnh din cht lng tt
cn phi duy trỡ ng b chớnh xỏc lung tớn
hiu trong v ngoi. Profile QoS c th trong
profile ng dng xỏc nh giỏ tr cho cỏc
tham s ny.
phõn di cht lng: Cỏc tham s cú
c tớnh ny liờn quan trc tip ti cht
lng u ra ca mt phiờn trỡnh din a
phng tin. Ngi s dng cú th nh
ngh

a trc tip cỏc tham s trong phn ny
hoc bng cỏch la chn profile ng dng v
profile QoS tng ng.
H s giỏ: Cỏc tham s cú c tớnh ny liờn
quan n giỏ truyn dn dch v a phng
Hội nghị khoa học lần thứ IX
Kỷ niệm 10 năm thành lập Học viện công nghệ bu chính viễn thông

213
tin qua mng truyn thụng. Cú hai kiu giỏ:
1) Bng thụng, 2) Tin. Nh cung cp dch
v, profile ng dng v profile QoS xỏc nh
giỏ tr cho mi tham s ny.
3.1.2. Phõn loi ng dng
Mụ hỡnh phõn loi ng dng [3] cho phộp
phõn chia cỏc ng dng thnh bn nhúm da
trờn nhng bin i theo thi gian v theo
khụng gian ca mt phiờn trỡnh din a
phng tin. Bin i ni dung a phng
tin cú th theo hai dng trc giao nhau g
m:
dng khụng gian v dng thi gian. Mi
dng bin i ny cú th l nhanh hay chm
v dn n mụ hỡnh phõn loi ng dng gm
bn nhúm. Mụ hỡnh phõn loi ng dng
c s dng nh mt khuụn mu xỏc
nh cỏc thnh phn quan trng trong mt
phiờn trỡnh din a phng tin v n nh
lng ti nguyờn tng ng. Mụ t c th
ca bn nhúm ny nh sau:

Nhúm ng d
ng cú trỡnh din bin i
nhanh theo khụng gian v nhanh theo thi
gian. Nhúm ny gm cỏc ng dng a
phng tin cú cỏc phiờn trỡnh din vi ni
dung mu cht lng cao v bin i v ni
dung nhanh. Vớ d nh: phim hnh ng,
chng trỡnh th thao ua mụ tụ, phim hot
hỡnh cht lng cao
Nhúm ng dng cú trỡnh din bin i
nhanh theo khụng gian v chm theo thi
gian. Nhúm ny gm cỏc ng dng a
phng tin cú cỏc phiờn trỡnh din v
i ni
dung mu nhng khụng bin i nhanh v
ni dung. Vớ d nh: hi ngh truyn hỡnh,
phim hot hỡnh cht lng trung bỡnh hay
nh mu
Nhúm ng dng cú trỡnh din bin i
chm theo khụng gian v nhanh theo thi
gian. Nhúm ny gm cỏc ng dng a
phng tin cú phiờn trỡnh din vi ni dung
mu thp nhng bin i nhanh v ni dung.
Vớ d nh: phim hnh ng en tr
ng hay
õm thanh cht lng CD
Nhúm ng dng cú trỡnh din bin i
chm theo khụng gian v chm theo thi
gian. Nhúm ny gm cỏc ng dng a
phng tin cú phiờn trỡnh din vi ni dung

mu thp v bin i chm v ni dung. Vớ
d nh: hỡnh nh cú phõn gii mu thp
hoc õm thanh cht lng thoi
3.2. Kin trỳc profiler
3.2.1. Cỏc profiler QoS
Profile QoS c nh ngha cung cp tp
cỏc giỏ tr QoS ó cu hỡnh trc theo profile
ng dng c th. Cỏc profile QoS c t
chc thnh mt tp gm ba giỏ tr trong
profile, xỏc nh ba mc QoS khỏc nhau l:
mc cao, mc trung bỡnh v mc thp. Cỏc
tham s c lp v tham s ph thuc c
cu hỡnh trong Profile QoS tng ng vi
mt mc QoS ca mt ng dng c th.
3.2.2. Cỏc profiler ng dng
Tp cỏc profile ng dng ó
c xỏc nh
nhm cung cp mt c ch n gin ch ra
giỏ tr cho mi tham s QoS. Bng cỏch ny,
ngi s dng khụng cn thit phi ch ra
tng giỏ tr c th cho tng tham s QoS.
Cỏc profile ng dng c cu hỡnh sn v
ch ra giỏ tr chp nhn c cho mi tham
s QoS t mt tp xỏc nh trc. Vớ d
trong hỡnh 2 mụ t
profile ng dng ca sỏu
ng dng a phng tin phõn b vi cu
hỡnh cỏc tham s c lp, tham s ph thuc
v cỏc giỏ tr ca chỳng trong tt c cỏc phõn
nhúm. Mi ng dng cú mt tp cỏc tham s

QoS c thit lp cho mt giỏ tr c th
cung cp mc QoS mong mun.

Hỡnh 2. Mụ hỡnh kin trỳc Profiler.
Mụ hỡnh mụ t ng dng gm cỏc tham s
c la chn cho mt cu hỡnh kt hp v
phõn loi QoS. Vớ d mụ t ng dng chat
gm tp cỏc tham s ch ra bi du tớch trong
hỡnh 2. Trong trng hp ny mụ t ng
Hội nghị khoa học lần thứ IX
Kỷ niệm 10 năm thành lập Học viện công nghệ bu chính viễn thông

214
dng chat ch cú th iu khin giỏ tr tham
s tr. Vớ d vi tham s tr ca ng dng
chat, cỏc giỏ tr sau cú th c thit lp theo
mụ t QoS: High = 100ms, Medium =
1000ms and Low = 2000ms.
3.3. ng dng kin trỳc profiler
Mc ớch ca Profile QoS v ng dng l
cung cp cho ngi s dng khụng chuyờn
phng phỏp n gin ch ra mc QoS c
th cho ng dng nht nh. Trong ph
ng
phỏp ny trc ht ngi s dng la chn
mt profile ng dng v profile QoS c th.
Sau ú h thng thit lp giỏ tr tham s QoS
theo profile QoS cho profile ng dng.
Ngi s dng cú th hiu chnh cỏc giỏ tr
ca tham s phc v cho nhu cu ca h.

Ba c tớnh ca tham s QoS b rng buc
bi s ph thuc tam giỏc v cú th
mụ hỡnh
húa bng mt tam giỏc nh ch ra trong hỡnh
3. Mụ hỡnh tam giỏc ny mụ t bn cht gii
hn ca vic phõn phi QoS. Khi cung cp
QoS cho mt ng dng c th ch cú th tha
món c hai trong ba c tớnh, trong khi
c tớnh cũn li l khụng th tha món c.
C
a
o
C
a
o
Cao
T
h

p
Thp
Th
p
Phõn gii
cht lng
c tớnh
thi gian
H s giỏ

Hỡnh 3. Quan h tam giỏc gia ba c tớnh.

Vớ d: Gi s mụ t hỡnh thc ca mụ hỡnh
tam giỏc quan h trờn l: Cao = C, Thp = T,
H s giỏ = HSG, c tớnh thi gian =
TTG, phõn gii cht lng = PGCL.
cung cp mt ng dng vi mong mun cú
HSG v TTG thp thỡ phi chp nhn
PGCL l thp. Ta cú:
C
PGCL
AND T
TTG
C
HSG

C
PGCL
AND T
HSG
C
TTG

T
HSG
AND T
TTG
T
PGCL

Trong vớ d, dũng u d bỏo trng thỏi nu
chỳng ta chn phõn gii cao v c tớnh

thi gian thp thỡ h s giỏ s phi tng.
4. Giao din profiler vi ngi s dng
Profile QoS ngi s dng thu nhn cỏc
thụng tin cỏ nhõn cho yờu cu phõn phi dch
v a phng tin nhn bit QoS bng cỏch
duy trỡ mt profile ca ngi s dng.
Profile ngi s dng bao gm hai phn: (1)
mụ hỡnh yờu c
u ca ngi s dng v (2)
mụ hỡnh tham chiu ca ngi s dng.
Bt k khi no b iu khin QoS c kớch
hot i vi cỏc s kin c th, profile QoS
ca ngi s dng gi mt bn tin ch dn
ti ngi s dng v yờu cu cú phn hi.
Ngi s dng cú th a ra phn hi theo
d
ng phn trm m biu din mc tha
món ca khỏch hng v dch v . Bng 1 ch
ra vớ d v phn hi ca ngi s dng nh:
hai dũng u tiờn th hin ngi s dng
mun Xúa b cỏc khung v Trốn b nộn
trong iu kin ti CPU thp v lu lng
mng cao. Dũng cui cựng th hin rng
ngi s dng mu
n gim tc x lý ca
b vi x lý trong trng hp ti CPU thp
v lu lng mng thp.
Bng 1. Phn hi ca ngi s dng
Ti
CPU

Lu lng
mng
Thao tỏc

tha món
thp cao xúa khung 30%
thp cao trốn b nộn 90%
thp thp
gim tc
b vi x lý
90%
Ni dung profile ngi s dng cú th rt
phc tp v rt ng trong thi gian chy.
Thay vỡ lu gi tt c cỏc trng hp x lý
v tham chiu ca ngi s dng, profile
QoS duy trỡ chc nng d bỏo [3].
5. Kt qu thc nghim
Mụ hỡnh mu ca middleware nh trờn ó
c mụ phng trờn h thng th nghim
[1]. Cỏc thnh phn ca middleware nh: b

iu khin tng thớch [2], b thao tỏc [1],
Profiler QoS ca ngi s dng c thc
hin nh l cỏc thnh phn hp nht. Mụ
hỡnh mu c chy trờn nn h iu hnh
WindowsNT. Cỏc thnh phn ca dch v a
phng tin cng c thc hin nh l cỏc
i tng CORBA [4] hoc COM [5]. Dch
v video theo yờu cu (VoD) c th
Hội nghị khoa học lần thứ IX

Kỷ niệm 10 năm thành lập Học viện công nghệ bu chính viễn thông

215
nghim ti lp trờn trong mụ hỡnh mu
middleware.
Mụ hỡnh th nghim cho phộp ỏnh giỏ hiu
qu ca thnh phn Profiler trong kin trỳc
middleware tng thớch QoS theo ng dng.
Kt qu thc nghim ch ra rng mụ hỡnh
middleware trờn cú th cung cp mt cỏch
liờn tc dch v VoD vi vi phm QoS
mc ngi s dng l nh nht.
Bng 2. Cỏc iu khin do b thao tỏc to ra.
Thi
i
m
(s)
S kin
QoS
Hnh ng iu
khin t b thao tỏc
10 Khi ng
dch v kt
ni
Ethernet
100 Mbps
Thit lp b cu
hỡnh: MPEG
Video Server
MPEG Video Player

320 CPU chu
ti cao
Thit lp b tỏi cu
hỡnh: Chốn b ngt
khung phõn bit (ch
cỏc khung B/P)
539 Suy gim
bng thụng
Thit lp b tng
thớch: MPEG Video
Server: Gim tc
khung
B Profiler QoS ca ngi s dng c
thc hin trong mụi trng C++. Mt s kt
qu thc nghim c ch ra trong bng 3.
Kớch thc thc t l 1,28 MB, dung lng
tng cho chc nng d bỏo l 5,4 KB.
Bng 3. Kt qu th nghim b Profiler QoS
ca ngi s dng
Kớch thc lu tr
Thc
hin
Dung
lng
d bỏo
Profile
b x
lý
Profile
tham

chiu
Dung
lng
d
tr
1,28
MB
5,4 KB 3,3 MB 0,8 MB
2,8
MB
Mụ hỡnh mu middleware trờn c thc
hin vi profiler QoS ca ngi s dng
khỏc nhau. Ghi li cỏc cỏc trng hp b x
lý v b tham chiu ngi s dng vo hai
file. Kớch thc ca hai file ny tng ng l
3,3MB v 0,8MB. Thi gian x lý trung bỡnh
l 0,1 ms vi chớnh xỏc l 85%.
6. Kt lun
Vic tớch hp cỏc ng dng a phng tin
phõn b em li nhng thỏch thc mi trong
nghiờn cu middleware. Kin trỳc
middleware t
ng thớch QoS theo ng dng
nhm gii quyt thỏch thc ny. Bi vit ó
xut thit k kin trỳc Profiler mt thnh
phn quan trng ca middleware núi trờn.
úng gúp chớnh ca xut ny l:
Phõn chia cỏc tham s QoS thnh hai nhúm:
nhúm tham s c lp v nhúm tham s ph
thuc, ng thi xem xột ba c tớnh ca cỏc

tham s QoS. Mi quan h ca ba c tớnh
ch ra rng ch cú th t c mc tha
món cho hai
c tớnh, cũn c tớnh th ba bt
buc phi iu khin theo hai c tớnh kia.
Kin trỳc Profiler (gm Profile QoS v
Profile ng dng) c s dng trong kin
trỳc middleware tng thớch QoS theo ng
dng. Kin trỳc ny cho phộp d dng cp
nht v ch ra cỏc tham s QoS cho cỏc thnh
phn khỏc ca middleware, ng thi cho
phộp ngi s dng d dng thay i thit
lp tham s QoS.
Kh nng phỏt trin tip theo ca cụng ngh
ny l xõy d
ng v th nghim nhiu ng
dng a phng tin phõn b da trờn khung
middleware tng thớch QoS theo ng dng
ó xem xột trờn kim tra v ci tin h
thng.

TI LIU THAM KHO

Vu Hoang Hieu and Hoang Dang Hai, An
Application-aware Adaptive Middleware
Architecture for Distributed Multimedia
Systems, Proceeding of The First
International Conference on
Communications and Electronics
(ICCE2006), pp141-pp146, Ha Noi,

VietNam, Oct-2006.
V Hong Hiu, Hong Minh v Nguyn
Ngc San, Thut toỏn iu khin tng
thớch cht lng dch v trong middleware
tng thớch theo ng dng, Tp chớ Khoa
hc Cụng ngh
.
N.Sharda and M.Georgievski, A Holistic
Quality of Service Model For Multimedia
Communications, International Conference