Evaluering av datastiimplementasjoner for nedlasting og streamingapplikasjoner

Abstract

Denne oppgaven ser på dataflyttings- og kontekstbytteoverhead i Linux ved nedlasting og streaming. Dataflytting er en kostbar operasjon, og mange mekanismer har blitt foreslått og implementert for å redusere dataflyttingsoverhead. Vi har derfor sett på om nyere hardware og vanlige operativsystemer som Linux har klart å overkomme problemene med dataflyttingsoverhead, og hvor nært en mer optimalisert datasti de eksisterende løsningene er. I den sammenheng har vi evaluert forskjellige mekanismer som bruker forskjellige datastier i Linux 2.6 kjernen. Vi undersøkte også i hvilken utstrekning eksisterende løsninger er tilstrekkelig i streamingsammenheng, og om dedikert støtte for streamingapplikasjoner kan gi forbedringer i ytelsen. Ved oppbygging av applikasjonslagsheadere, er det for noen typer media nødvendig med databerøringsoperasjoner for å hente ut informasjon om dataene som overføres, mens for andre er det tilstrekkelig med informasjon som gjelder for hele mediainnholdet og som vanligvis ikke er en del av filen som overføres. Det er derfor skilt mellom implementasjoner som støtter databerøringsoperasjoner, og de som ikke støtter dette. For å teste om dedikert støtte kan gi forbedringer i ytelsen er det implementert nye systemkall med støtte for streaming, og Real-time Transport Protocol-motor (RTP-motor) i kjernen. Eksperimentene viste at Linux har en optimal implementasjon for nedlastingsoperasjoner med tanke på kopioperasjoner og kontekstbytter, men de eksisterende løsningene er ikke optimale for streaming. For media som krever databerøringsoperasjoner har vi klart å redusere CPU-bruken med 24 prosent ved fjerning av kopioperasjoner, mens for media som ikke krever databerøringsoperasjoner har vi klart å redusere CPU-bruken med 10 prosent ved redusering av kontekstbytter. RTP-motorene ga en ytterligere forbedring på 16 prosent for media som krever databerøringsoperasjoner og 19 prosent for media uten databerøringsoperasjoner. Sammenlignet med beste eksisterende løsninger gir RTP-motorene forbedringer på henholdsvis 36 prosent med databerøringsoperasjoner og 27 prosent uten databerøringsoperasjoner.