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author sugi
date Sun, 11 Jan 2015 23:00:07 +0900
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@@ -1,5 +1,128 @@
 \chapter{Aliceを使った例題} \label{chapter:chapter2}
+この章ではAliceを用いて作成されたアプリケーションを紹介する。これらのアプリケーションでAliceの性能テスト、必要な機能の洗い出しを行っている。
 \section{AliceVNC} \label{section:AliceVNC}
+AliceVNCは、当研究室で開発を行っているTreeVNCをAliceを用いて実装された、授業向け画面共有システムである。
+
+授業でVNCを使う場合、１つのコンピュータに多人数が同時につながるため、性能が大幅に落ちるという問題がある(図\ref{fig:vnc})。この問題をノード同士を接続させ、木構造を構成することで負荷分散を行い解決したものがTreeVNCである(図\ref{fig:treestructure})。TreeVNCは、TightVNCのソースコードを利用して開発されている。
+
+\begin{figure}[htbp]
+ \begin{minipage}{0.5\hsize}
+  \begin{center}
+   \includegraphics[width=80mm]{images/vnc.pdf}
+  \end{center}
+  \caption{VNCの構造}
+  \label{fig:vnc}
+ \end{minipage}
+ \begin{minipage}{0.5\hsize}
+ \begin{center}
+  \includegraphics[width=80mm]{images/treestructure.pdf}
+ \end{center}
+  \caption{TreeVNC, AliceVNCの構造}
+  \label{fig:treestructure}
+ \end{minipage}
+\end{figure}
+
+しかし、TreeVNCにも問題が存在する。ノードを木構造にするためアプリケーション内で管理する必要があるが、不特定多数のノードを管理することは容易ではない。また、通信プロトコルは、TightVNCのプロトコルを拡張して利用している。アプリケーション層でプロトコルを拡張する場合、サーバとクライントの両方のプログラムコードを変更する必要があり、プロトコル処理部の保守性を維持していくことが難しい。
+
+実際に、プロトコルを拡張したことにより予想外のエラーでTreeVNCが強制終了することがある。
+
+さらに、TighVNCのアップデートに対応する必要がある。だが、アップデートによってはパッケージ構成が変更され、元のコードが残っていないことも考えられる。この場合、新しいTightVNCに作成した機能を１つずつ移行するしなければならないためコストが高い。
+
+%分散アプリケーションは、デバックが行い難くエラーを再現することですら難しい。
+
+これらの問題は、分散フレームワークAliceを使うことで解決することができる。ノードの管理は全てAliceが行なうため、プログラマーは画面共有の処理のみ記述すれば良い。プロトコルはAlice上で構築することでTightVNCのプロトコルと干渉することがないため、エラーが起こった場合はAliceで記述したコードのみを確認すればよい。
+アップデートの問題に関しては、TightVNCに必要なデータをputする処理さえ追加すれば良いため、問題なく対応できるはずである。
+
+Aliceが以上の問題に対応できることを証明するため、また実用的なアプリケーションの記述が可能であるかを検証するためAliceVNCの開発を行った。
+
+\subsection{AliceVNCの原理}
+従来のVNCとTreeVNCの構造を比較した図を(図\ref{fig:comparenormalandtree})に示す。
+
+\begin{figure}[!htbp]
+\begin{center}
+\includegraphics[width=130mm]{./images/comparenormalandtree.pdf}
+\end{center}
+\caption{AliceVNCの構造}
+\label{fig:comparenormalandtree}
+\end{figure}
+
+
+表\ref{tb:oneporttraffic}はポート一本あたりの通信量である。従来のVNCの場合、ポート一本あたりの負荷はノード数に比例して増える。しかし、AliceVNCの場合はTreeの子供の数が一定なので、Node数に関係なく一定である。通信量が増えるほど、CPUに負荷がかかり性能が低下する。AliceVNCの場合、通信量は一定なので性能が低下せず使用することができる。
+
+\begin{table}[htbp]
+\caption{ポート一本あたりの通信量(NはNode数、MはTreeの子供の数)}
+\label{tb:oneporttraffic}
+\begin{center}
+  \begin{tabular}{|c|c|c|} \hline
+    & 従来のVNC & AliceVNC  \\ \hline
+    通信量 & N * データ量 & (M + 1) * データ量  \\ \hline
+  \end{tabular}
+\end{center}
+\end{table}
+
+\subsection{表示画面の切り替え}
+ゼミなど発表者が多数いる場合、発表者が変わるたびにアプリケーションを立ち上げ直すのは手間である。
+そのため、アプリケーションに切り替えの機能を実装するのが望ましい。そこで、AliceVNCに切り替えの機能を実装した。
+
+TreeVNCにも同様に切り替え機能が存在するが、AliceVNCの切り替え機能と挙動が異なる(図\ref{fig:changeTree} \ref{fig:changeAlice})。
+
+\begin{figure}[htbp]
+ \begin{minipage}{0.5\hsize}
+  \begin{center}
+   \includegraphics[width=80mm]{images/changeTreeVNC.pdf}
+  \end{center}
+  \caption{TreeVNCにおける切り替え}
+  \label{fig:changeTree}
+ \end{minipage}
+ \begin{minipage}{0.4\hsize}
+ \begin{center}
+  \includegraphics[width=80mm]{images/changeAliceVNC.pdf}
+ \end{center}
+  \caption{AliceVNCにおける切り替え}
+  \label{fig:changeAlice}
+ \end{minipage}
+\end{figure}
+
+
+%図の変更
+TreeVNCの場合、Root Nodeが切り替えを要求したノードに対して接続を行う。AliceVNCの場合、切り替えを要求したノードが自分自身に対して接続を行う。そのため、AliceVNCは、VNC Serverとノード間の通信が速いという利点がある。しかし、図 \ref{fig:changeAlice}のように底辺にいるノードが配信を行った場合、全体に行き渡るまでにルートノードが配信する場合の2倍の時間がかかるという欠点も存在する。
+
 \section{水族館の例題(JavaFx)}
+
+
 \section{Jungle}
-\section{bitonic sort}
\ No newline at end of file
+
+\section{bitonic sort}
+bitnic sortは並列ソートであり、Aliceがマルチコアに対応していることを確認するため実装した。
+
+\begin{figure}[htbp]
+\begin{center}
+\includegraphics{images/sortflow.pdf}
+\end{center}
+\caption[width=100mm]{sort flow}
+\label{fig:sortflow}
+\end{figure}
+
+\subsection{処理の流れ}
+指定された数の乱数を生成し、Sortを行う例題である。
+また、図\ref{fig:bitonicSort}はSortされるまでの流れをコラボレーションダイアグラムで示したものである。
+\begin{enumerate}
+\item SetTask (Code Segment)が乱数列を分割してarray1とarray2にputする。
+\item \label {fig:start}replyされたData SegmentをSort (Code Segment)で昇順に整列させる。
+\item \label {fig:end}整列された配列を分割する。上半分をarray1-F、下半分をarray1-Bにputする。
+\item 分割した各数列(array2)に対しても同様に \ref{fig:start}と\ref{fig:end}を行う。
+\item \label {fig:start2}replyされた2つのData Segment(array1-B、array2-F)を合体させ、整列させる。
+\item 整列された配列の上半分をarray1-B、下半分をarray2-Fにputする。
+\item \label {fig:start1}replyされた2つのData Segment(array1-F、array1-B)を合体させ、整列させる。
+\item \label {fig:end1}整列された配列の上半分をarray1-F、下半分をarray1-Bにputする。
+\item \label {fig:end2}array2に対しても操作 \ref {fig:start1} と\ref {fig:end1} を行う。
+\item \ref {fig:start2} - \ref {fig:end2} を繰り返し行うことで全体がSortされる。
+\end{enumerate}
+
+\begin{figure}[htbp]
+\begin{center}
+\includegraphics{images/bitonicsort.pdf}
+\end{center}
+\caption{Aliceにおけるbitonic sortの動き}
+\label{fig:bitonicSort}
+\end{figure}
--- a/paper/chapter4.tex	Sat Jan 10 12:32:01 2015 +0900
+++ b/paper/chapter4.tex	Sun Jan 11 23:00:07 2015 +0900
@@ -1,7 +1,7 @@
 \chapter{改善点} \label{chapter:chapter4}
 %この章では、分散フレームワークAliceに対して行った改善点を示す。
 
-\section{並列環境における改善}
+\section{並列環境における改善} \label{section:conçurrent}
 分散フレームワークAliceは、並列環境にも対応したフレームワークである。しかし、並列環境に対応していることを確認するためにbitonic sortを作成、計測したところ、Data Segmentの更新のオーバーヘッドにより、期待した効果を得ることができなかった。その際に、行った改善点を示す。
 \subsection{SEDA Architecture}
 SEDA Architectureとはマルチコアスレッドを用いて大量の接続を管理し、受け取ったデータを処理ごとに分けられたステージと呼ばれるスレッドに投げ、処理が終わると次のステージにデータを伝搬させていく処理方式である。
@@ -44,7 +44,7 @@
 
 この問題を解決するために、一般的なJavaのクラスオブジェクトでもデータ表現を可能にした。Local Data Segmentに対してputする場合は、Valueオブジェクトに変換せず一般的なJavaのクラスオブジェクトのままで、Remote Data Segmentに対してputする場合にのみValueに変換する。これにより、無駄な変換コストを抑えられるようになった。
 
-\section{分散環境における改善}
+\section{分散環境における改善} \label{section:distribute}
 AliceVNCを実装するにあたり、Aliceの送受信部分に問題が発見された。ここでは発見された問題とその解決方法を示す。
 
 \subsection{Data Segmentのデータ表現の変更} \label {subsection:changeDSFormat}
--- a/paper/chapter5.tex	Sat Jan 10 12:32:01 2015 +0900
+++ b/paper/chapter5.tex	Sun Jan 11 23:00:07 2015 +0900
@@ -1,15 +1,61 @@
 \chapter{分散フレームワーク Alice の評価} \label{chapter:chapter5}
 この章では、Aliceを用いた実験方法等についてまとめ、第\ref{chapter:chapter4}章で行った効果の測定、先行研究であるFedarated Lindaとの性能比較を行い、評価を行なう。また、TreeVNCとAliceVNCの比較をコードの観点からも評価を行なう。
-\section{TORQUE Resource Manager を用いた実験方法}
-Aliceの性能を実験する際に、学科にある共用のブレードサーバーを用いた。TORQUE Resource Manager (\url{http://www.adaptivecomputing.com/products/torque.php})というジョブスケジューラーによって、他の利用者とのリソースが競合しないように管理されている。
+
+\section{並列環境の改善効果の測定}
+第\ref{section:conçurrent}章 の分散環境における改善効果をbitonic sortによる実験によって測定を行なう。
 
-\subsection {TORQUE Resource Manager}
+\subsection{実験環境}
+コア数が少ないマシンでは、同時に走るCode Segmentが少ないことから、メニコア環境で実験を行った。
+\begin{table}[htbp]
+\caption{実行環境の詳細}
+\label{tb:MacPro}
+\begin{center}
+\begin{tabular} {|l|l|}
+  \hline
+  {\bf CPU}&Intel(R) Xeon(R) X5650 @2.67GHz\\
+  \hline
+  {\bf 物理コア数}&12\\
+  \hline
+  {\bf 論理コア数}&24\\
+  \hline
+  {\bf CPU キャッシュ}&12MB\\
+  \hline
+  {\bf Memory}&16GB\\
+  \hline
+\end{tabular}
+\end{center}
+\end{table}
+\subsection{実験結果}
+100万の要素をもつ配列のSortにかかる時間を計測する。同時に走るCode Segmentが物理コア数と同じになるように、分割数は10個で行った。
+
+\begin{table}[html]
+\caption{bitonic sortの結果}
+\label{tb:result3}
+\begin{center}
+\begin{tabular}{|l|l|l|}
+\hline
+ & 改善前 & 改善後 \\ 
+ \hline
+ 実行時間 (ms)& 199.38 & 184.64 \\ 
+\hline
+\end{tabular} 
+\end{center}
+\end{table}
+
+\section{分散環境の改善効果の測定}
+第\ref{section:distribute}章 の分散環境における改善効果をリングトポロジーによる実験によって測定を行なう。
+また、先行研究であるFederated Lindaとの比較も行なう。
+
+\subsection{TORQUE Resource Manager を用いた実験方法}
+分散環境の実験する際に、学科にある共用のブレードサーバーを用いた。TORQUE Resource Manager (\url{http://www.adaptivecomputing.com/products/torque.php})というジョブスケジューラーによって、他の利用者とのリソースが競合しないように管理されている。
+
+\subsubsection {TORQUE Resource Manager}
 TORQUE は、1台のマスターと複数台のスレーブで構成される。(図 \ref{fig:torque})
 スレーブは、マスターへ現在の自身のリソースの利用状況を報告する。
 
 \begin{figure}[htbp]
   \begin{center}
-    \includegraphics[width=80mm]{./images/torque.pdf}
+    \includegraphics[width=80mm]{images/torque.pdf}
   \end{center}
   \caption{TORQUE の構成}
   \label{fig:torque}
@@ -23,12 +69,6 @@
 \lstinputlisting[label=src:torque, caption=10台(1台あたり4コア)で走らせる例]{source/Torque.sh}
 \end{table}
 
-\section{並列環境における改善の測定}
-
-\section{分散環境における改善の測定}
-第\ref{chapter:chapter4}章 の分散環境における改善の効果をリングトポロジーによる実験によって測定を行なう。
-また、先行研究であるFederated Lindaとの比較も行なう。
-
 \subsection{実験概要}
 リングのトポロジーを構成し、メッセージが 100 周する時間を計り、1周あたりの平均時間を求める実験である。(図 \ref{fig:topologyring})
 
@@ -114,7 +154,7 @@
 
 図\ref{fig:TcpNoDelay}からTCP\_NODELAYにおける影響はないことがわかる。
 
-\subsection{考察}
-今回の
+\section{考察}
+
 \section{TreeVNCとのCodeの比較}
 
Binary file paper/images/bitonicsort.pdf has changed
Binary file paper/images/changeAliceVNC.pdf has changed
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