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author Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
date Wed, 06 May 2015 05:23:37 +0900
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1 \section{Aliceの新機能}
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2 実用的なアプリケーションであるTreeVNCをAlice上で実装することで、Aliceに必要な機能を洗い出した。
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3 \subsection{flip機能}
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4 Data Segment APIのput、updateを呼ぶとOutput Data Segmentが毎回新しく作成される。そして出力するデータのコピーが行われる。
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5 しかし、AliceVNCのようにInput Data Segmentとして取得したデータをそのまま子ノードにOutput Data Segmentとして出力する場合、コピーを行なうのは無駄である。
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7 そこで、このコピーを無くしData Segmentの更新におけるオーバーヘッドを減らす方法としてflip機能の実装を行った。
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8 ソースコード\ref{src:exampleFlip}のようにInput Data SegmentであるReceiverをflipメソッドに引数として渡すことで、無駄なコピーを減らす。
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9 \begin{table}[html]
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10 \lstinputlisting[label=src:flipAlice, caption=Aliceにおけるflip]{source/flip.java}
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11 \end{table}
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13 \begin{table}[html]
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14 \lstinputlisting[label=src:exampleFlip,caption=flipの使用例]{source/Sort.java}
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15 \end{table}
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17 \subsection{Data Segmentの表現の追加（圧縮機能）}
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18 TreeVNCでは画面配信の際、データを圧縮してノード間通信を行っている。
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19 そのため、AliceVNCにも圧縮されたデータ形式を扱える機能が必要だと考えた。
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20 しかし、ただデータを圧縮する機構を追加すればいいわけではない。
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22 AliceVNCでは、ノードは受け取った画面データを描画すると同時に、子ノードのRemote DS Managerに送信する。
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23 ノードはDSを受信するとそれを一度解凍して画面を表示し、再圧縮して子ノードに送信する。
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24 しかし、受け取ったデータを自分の子ノードに対して送信する際には、解凍する必要はない。
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25 圧縮状態のまま子ノードに送信ができれば、解凍・再圧縮するオーバーヘッドを無くすことができる。
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27 そこで、１つのData Segmentに対し複数の表現を持たせることで、必要に応じた形式でDSを扱うことを可能にした。
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28 DSを扱うReceiveData.classに、次の3種類の表現を同時に持つことができる。
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30 \begin{enumerate}
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31 \item 一般的なJavaのクラスオブジェクト
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32 \item MessagePack for Javaでシリアライズ化されたバイナリオブジェクト
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33 \item 2を圧縮したバイナリオブジェクト
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34 \end{enumerate}
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36 ソースコード\ref {src:ReceiveData}はReceiveData.classが持つ表現であり、{\tt val}に1. 一般的なJavaのクラスオブジェクト の表現でデータ本体が保存される。{\tt messagePack}には2. シリアライズ化されたバイナリオブジェクトが保存され、通常のRemoteDSMへの通信にこの表現が扱われる。そして、{\tt zMessagePack}には3. 圧縮されたバイナリオブジェクトが保存される。
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37 \begin{table}[html]
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38 \lstinputlisting[label=src:ReceiveData, caption=データを表現するクラス]{source/ReceiveData.java}
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39 \end{table}
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41 また、圧縮状態を持つDSを扱うDSMとしてLocalとRemoteそれぞれにCompressed Data Segment Managerの追加した。
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42 put/updateでは、ソースコード\ref{src:zput}のように指定するDSM名の先頭に"compressed"をつけることでDSは自動で圧縮状態も持つようになる。さらに、take/peekもソースコード\ref{src:ztake}のようにsetKeyを実行する際にDSM名の先頭に"compressed"をつけることで圧縮形式でDSを受け取ることができる。
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43 \begin{table}[html]
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44 \lstinputlisting[label=src:zput, caption=圧縮DSのput]{source/compress_put.java}
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45 \end{table}
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47 \begin{table}[html]
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48 \lstinputlisting[label=src:ztake,caption=圧縮DSのtake]{source/compress_take.java}
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49 \end{table}
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51 これによりユーザは指定するDSMを変えるだけで、他の計算部分を変えずに圧縮表現を持つDSを扱うことができる。
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53 ノードは圧縮されたDSを受け取った後、そのまま子ノードにflipすれば圧縮状態のまま送信されるので、送信の際の再圧縮がなくなる。
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54 また、画面表示の際は{\tt asClass()}(ソースコード\ref {src:asClass})を使うことで適切な形式でデータを取得できる。
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55 {\tt asClass()}はDSを目的の型にcastするメソッドであり、圧縮されていれば解凍してcastを行っている。
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56 これにより必要なDSを必要な時にだけ解凍できる。
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58 \begin{table}[html]
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59 \lstinputlisting[label=src:asClass, caption=asClassの処理]{source/asClass.java}
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60 \end{table}
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62 \subsection{パケットの再設計}
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63 2.4で述べたように、Remoteからputされたデータは必ずシリアライズ化されておりbyteArrayで表現される。
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64 しかし、putされたbyteArrayが全てシリアライズ化された状態であるとはいえない。Localからも一般的なJavaのクラスオブジェクトとしてbyteArrayが使用されている場合が存在する。例えば、AliceVNCで使われる画像データはbyteArrayで表現されているが、これはLocalからputされている。
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65 また、データの表現に圧縮形式を追加したことで、RemoteからでもputされたbyteArrayが圧縮されているのかそうでないのかが判断できなくなった。
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67 ここからわかることは、データを表現するにはデータ単体をやりとりするだけでは不十分ということである。
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68 そこで、データとデータの状態を表すヘッダをまとめて1つのオブジェクトとして扱うように変更した。
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69 Aliceの通信におけるヘッダにあたるCommandMessage.class(ソースコード\ref {src:CommandMessage}にシリアライズ状態表すフラグと、圧縮状態を表すフラグを追加した。
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70 これによってputされたDSMはフラグに応じた適切な形式でReceiveData.class内にDSを格納できる。
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71 また、CommandMessage.classに圧縮前のデータサイズも追加したことで、適切な解凍が可能になった。
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73 \begin{table}[html]
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74 \lstinputlisting[label=src:CommandMessage, caption=変更後のCommandMessage]{source/CommandMessage.java}
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75 \end{table}
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77 \begin{table}[htbp]
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78 \caption{CommandMessageの変数名の説明}
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79 \label{tb:variable}
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80 \begin{center}
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81 \begin{tabular} {|l|l|}
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82 \hline
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83 変数名&説明\\
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84 \hline
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85 type&CommandType {\tt PEEK, PUT}などを表す\\
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87 seq&Data Segmentの待ち合わせを行っている\\Code Segmentを表すunique number\\
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88 \hline
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89 key&どのKeyに対して操作を行うか指定する\\
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92 quickFlag&SEDAを挟まずCommandを処理を行うかを示す\\
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94 serialized&データ本体のシリアライズ状態を示す\\
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97 compressed&データ本体のシリアライズ状態を示す\\
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100 dataSize&圧縮前のデータサイズを表す\\
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101 \hline
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103 \end{tabular}
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104 \end{center}
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105 \end{table}
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