Mercurial > hg > Papers > 2018 > nozomi-master
annotate paper/nozomi-master.tex @ 156:bc9be2d40d0d
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| author | Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp> |
|---|---|
| date | Tue, 30 Jan 2018 23:41:54 +0900 |
| parents | 573db146fa93 |
| children | d620f126a383 |
| rev | line source |
|---|---|
| 146 | 1 \documentclass[a4j,12pt]{jreport} |
| 2 \usepackage{master_paper} | |
| 3 \usepackage{ascmac} | |
| 4 \usepackage{bussproofs} | |
| 5 \usepackage[dvipdfmx]{graphicx} | |
| 6 \usepackage{here} | |
| 7 \usepackage{listings} | |
| 8 \usepackage{comment} | |
| 9 \usepackage[deluxe, multi]{otf} | |
| 10 \usepackage{url} | |
| 11 \usepackage{cite} | |
| 12 \usepackage{listings} | |
| 13 \usepackage{colonequals} | |
| 14 \usepackage[utf8]{inputenc} | |
| 15 | |
| 16 %\input{dummy.tex} %% font | |
| 17 | |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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18 \jtitle{分散フレームワークChristieの設計} |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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19 \etitle{Design of Distributed framework Christie} |
| 146 | 20 \year{2018年 3月} |
| 21 \eyear{March 2018} | |
| 22 \author{照屋 のぞみ} | |
| 23 \eauthor{NOZOMI TERUYA} | |
| 24 \chife{指導教員：教授 和田 知久} | |
| 25 \echife{Supervisor: Prof. Tomohisa WADA} | |
| 26 | |
| 27 \marklefthead{% 左上に挿入 | |
| 28 \begin{minipage}[b]{.4\textwidth} | |
| 29 琉球大学大学院学位論文(修士) | |
| 30 \end{minipage}} | |
| 31 | |
| 32 \markleftfoot{% 左下に挿入 | |
| 33 \begin{minipage}{.8\textwidth} | |
| 34 並列分散フレームワークChristieの設計 | |
| 35 \end{minipage}} | |
| 36 | |
| 37 \newcommand\figref[1]{図 \ref{fig:#1}} | |
| 38 \newcommand\tabref[1]{表 \ref{tab:#1}} | |
|
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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39 \newcommand{\tblcaption}[1]{\def\@captype{table}\caption{#1}} |
| 146 | 40 |
| 152 | 41 \lstset{% |
| 42 language={Java},%使用言語 | |
| 43 basicstyle={\small},%書体 | |
| 44 commentstyle={\small\itshape},%コメントの書体 | |
| 45 keywordstyle={\small\bfseries},%キーワードの書体 | |
| 46 %identifierstyle={\small},% | |
| 47 %ndkeywordstyle={\small},% | |
| 48 stringstyle={\small},%文字列の書体 | |
| 49 frame={trlb},%外枠 | |
| 50 breaklines=true,%改行 | |
| 51 columns=[l]{fullflexible},% | |
| 52 xrightmargin=0zw,% | |
| 53 xleftmargin=3zw,% | |
| 54 numbers=left,%行番号の表示 | |
| 55 numberstyle={\scriptsize},%行番号の書体 | |
| 56 numbersep=1zw,% | |
| 57 stepnumber=1, | |
| 58 lineskip=-0.5ex,% | |
| 59 captionpos=b,%キャプションの位置 | |
| 146 | 60 } |
| 152 | 61 |
| 146 | 62 \def\lstlistingname{リスト} |
| 63 \def\lstlistlistingname{リスト目次} | |
| 64 | |
| 65 | |
| 66 %%% 索引のために以下の2行を追加 | |
| 67 \usepackage{makeidx,multicol} | |
| 68 \makeindex | |
| 69 \begin{document} | |
| 70 | |
| 71 %rome | |
| 72 \frontmatter | |
| 73 | |
| 74 \maketitle | |
| 75 \newpage | |
| 76 | |
| 77 \makecommission | |
| 78 | |
| 79 %要旨 | |
|
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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80 \input{abstract.tex} |
| 146 | 81 |
| 82 %目次 | |
| 83 \tableofcontents | |
| 84 | |
| 85 %図目次 | |
| 86 \listoffigures | |
| 87 | |
| 88 %表目次 | |
| 89 \listoftables | |
| 90 | |
| 91 %リスト目次 | |
| 92 \lstlistoflistings | |
| 93 | |
| 94 | |
| 95 %arabic | |
| 96 \mainmatter | |
| 97 | |
| 98 %chapters | |
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add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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99 |
| 146 | 100 \chapter{分散プログラミングの信頼性向上} |
| 101 | |
| 102 | |
| 103 \chapter{分散フレームワークAliceの概要} | |
| 104 \section{CodeSegmentとDataSegment} | |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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105 AliceではCode Segment（以下CS）とData Segment（以下DS）の依存関係を記述することでプログラミングを行う。 |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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107 CSは実行に必要なDSが全て揃うと実行される。CSを実行するために必要な入力されるDSのことをInputDS、CSが計算を行った後に出力されるDSのことをOutput DSと呼ぶ。 |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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109 データの依存関係にないCSは並列実行が可能である（図 \ref{fig:CS} ）。 |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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110 CSの実行においてDSが他のCSから変更を受けることはない。そのためAliceではデータが他から変更され整合性がとれなくなることはない。 |
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112 \begin{figure}[htbp] |
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113 \begin{center} |
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114 \includegraphics{images/dsandcs2.pdf} |
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115 \end{center} |
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116 \caption{CodeSegmentの依存関係 } |
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117 \label{fig:CS} |
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118 \end{figure} |
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120 \newpage |
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122 AliceはJavaで実装されており、DSはJava Objectに相当する。 |
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123 CSはRunnableなObject(void run()を持つObject)に相当する。 |
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124 プログラマがCSを記述する際は、CodeSegmentクラスを継承する。 |
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126 DSは数値や文字列などの基本的なデータの集まりを指し、Aliceが内部にもつデータベースによって管理されている。このデータベースをAliceではDS Managerと呼ぶ。 |
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128 CSは複数のDS Managerを持っている。DSには対になるString型のkeyが存在し、それぞれのManagerにkeyを指定してDSにアクセスする。 |
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129 一つのkeyに対して複数のDSをputするとFIFO的に処理される。なのでData Segment Managerは通常のデータベースとは異なる。 |
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132 \newpage |
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| 146 | 134 \section{DataSegmentManager} |
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135 DS Manager（以下DSM）にはLocal DSMとRemote DSMが存在する。Local DSMは各ノード固有のデータベースである。 |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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137 Remote DSMは他ノードのLocal DSMに対応するproxyであり、接続しているノードの数だけ存在する（図 \ref{fig:Remote DSM} ）。 |
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138 他ノードのLocal DSMに書き込みたい場合はRemote DSMに対して書き込めば良い。 |
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141 \begin{figure}[h] |
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142 \begin{center} |
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143 \includegraphics[width=150mm]{images/remote_datasegment.pdf} |
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144 \end{center} |
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145 \caption{Remote DSMは他のノードのLocal DSMのproxy } |
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146 \label{fig:Remote DSM} |
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147 \end{figure} |
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150 Remote DSMを立ち上げるには、DataSegmentクラスが提供するconnectメソッドを用いる。 |
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151 接続したいノードのipアドレスとport番号、そして任意のManager名を指定することで立ちあげられる。 |
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152 その後はManager名を指定してData Segment APIを用いてDSのやり取りを行うため、プログラマはManager名さえ |
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153 意識すればLocalへの操作もRemoteへの操作も同じ様に扱える。 |
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add source, add chapter2
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156 \newpage |
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add source, add chapter2
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| 146 | 158 \section{Data Segment API} |
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159 DSの保存・取得にはAliceが提供するAPIを用いる。 |
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160 putとupdate、flipはOutput DS APIと呼ばれ、DSをDSMに保存する際に用いる。 |
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161 peekとtakeはInput DS APIと呼ばれ、DSをDSMから取得する際に使用する。 |
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163 \begin{itemize} |
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164 \item {\ttfamily void put(String managerKey, String key, Object val)} |
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165 \end{itemize} |
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166 DSをDSMに追加するためのAPIである。第一引数はLocal DSMかRemote DSMかといったManager名を指定する。そし |
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167 て第二引数で指定されたkeyに対応するDSとして第三引数の値を追加する。 |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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168 |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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169 \begin{itemize} |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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170 \item {\ttfamily void update(String managerKey, String key, Object val)} |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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171 \end{itemize} |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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172 updateもDSをDSMに追加するためのAPIである。putとの違いは、queueの先頭のDSを削除してからDSを追加するこ |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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173 とである。そのためAPI実行前後でqueueの中にあるDSの個数は変わらない。 |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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174 |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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175 \begin{itemize} |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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176 \item{\ttfamily void flip(String managerKey, String key, Receiver val)} |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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146
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177 \end{itemize} |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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146
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178 flipはDSの転送用のAPIである。取得したDSに対して何もせずに別のKeyに対し保存を行いたい場合、一旦値を取 |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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146
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179 り出すのは無駄である。flipはDSを受け取った形式のまま転送するため無駄なコピーなくDSの保存ができる。 |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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146
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180 |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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181 \begin{itemize} |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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146
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182 \item {\ttfamily void take(String managerKey, String key)} |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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183 \end{itemize} |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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184 takeはDSを読み込むためのAPIである。読み込まれたDSは削除される。要求したDSが存在しなければ、CSの待ち合わせ （Blocking）が起こる。putやupdateによりDSに更新があった場合、takeが直ちに実行される。 |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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185 |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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186 \begin{itemize} |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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187 \item {\ttfamily void peek(String managerKey, String key)} |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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188 \end{itemize} |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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146
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189 peekもDSを読み込むAPIである。takeとの違いは読み込まれたDSが削除されないことである。 |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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146
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190 |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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146
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191 |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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192 |
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155
573db146fa93
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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193 \newpage |
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149
d57aa814a69a
add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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194 |
| 146 | 195 \section{CodeSegmentの記述方法} |
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148
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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196 CSをユーザーが記述する際にはCodeSegmentクラスを継承して記述する(ソースコード \ref{src:StartCodeSegmen |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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197 t} , \ref{src:CodeSegment})。 |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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146
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198 |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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146
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|
199 継承することによりCode Segmentで使用するData Segment APIを利用する事ができる。 |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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146
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200 |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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201 Alice には、Start CS (ソースコード \ref{src:StartCodeSegment} )というC の main に相当するような最初に |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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202 実行される CS がある。 |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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203 Start CSはどのDSにも依存しない。つまりInput DSを持たない。 |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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204 このCSをmainメソッド内でnewし、executeメソッドを呼ぶことで実行を開始させることができる。 |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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205 |
| 152 | 206 |
| 207 \lstinputlisting[label=src:StartCodeSegment, caption=StartCodeSegmentの例]{source/StartCodeSegment.java} | |
| 208 \lstinputlisting[label=src:CodeSegment, caption=CodeSegmentの例]{source/TestCodeSegment.java} | |
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148
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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209 |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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210 \newpage |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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211 |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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212 ソースコード \ref{src:StartCodeSegment} は、5行目で次に実行させたいCS（ソースコード \ref{src:CodeSegment} ）を作成している。 |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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213 8行目でOutput DS APIを通してLocal DSMに対してDSをputしている。 |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
214 Output DS APIはCSの{\tt ods}というフィールドを用いてアクセスする。 |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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215 {\tt ods}は{\tt put}と{\tt update}と{\tt flip}を実行することができる。 |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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216 TestCodeSegmentはこの"cnt"というkeyに対して依存関係があり、8行目でputが行われるとTestCodeSegmentは実 |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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217 行される。 |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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218 |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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219 |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
220 CSのInput DSは、CSの作成時に指定する必要がある。指定はCommandType(PEEKかTAKE)、DSM名、そしてkey よっ |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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221 て行われる。 |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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222 Input DS API はCSの{\tt ids}というフィールドを用いてアクセスする。 |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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223 Output DSは、{\tt ods}が提供するput/update/flipメソッドをそのまま呼べばよかったが、Input DSの場合{\tt ids}にpeek/takeメソッドはなく、create/setKeyメソッド内でCommandTypeを指定して実行する。 |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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224 |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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225 ソースコード\ref{src:CodeSegment}は、0から9までインクリメントする例題である。 |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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226 2行目では、Input DS APIがもつcreateメソッドでInput DSを格納する受け皿(Receiver)を作っている。 |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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227 引数には{\tt PEEK}または{\tt TAKE}を指定する。 |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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228 \begin{itemize} |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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229 \item {\ttfamily Receiver create(CommandType type)} |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
230 \end{itemize} |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
146
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|
231 |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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146
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|
232 4行目から6行目はコンストラクタである。コンストラクタはオブジェクト指向のプログラミング言語で新たなオ |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
146
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|
233 ブジェクトを生成する際に呼び出されて内容の初期化を行う関数である。 |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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146
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|
234 |
|
149
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add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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235 TestCodeSegmentのコンストラクタが呼ばれた際には、 |
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add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
236 \begin{enumerate} |
|
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add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
237 \item CSが持つフィールド変数 {\tt Receiver input}に{\tt ids.create(CommandType.TAKE)}が行われ、{\tt input}が初期化される。 |
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add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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148
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|
238 \item 5行目にあるTestCodeSegmentのコンストラクタのTAKEが実行される。 |
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add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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148
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|
239 \end{enumerate} |
|
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
240 |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
241 5行目は、2行目のcreateで作られたReceiverが提供するsetKeyメソッドを用いてLocal DSMからDSを取得している。 |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
242 \begin{itemize} |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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243 \item \verb+void setKey(String managerKey, String key)+ |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
244 \end{itemize} |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
245 setKeyメソッドはpeek/takeの実行を行う。どのDSMのどのkeyに対してpeekまたはtakeコマンドを実行させるかを指定できる。コマンドの結果がレスポンスとして届き次第CSは実行される。 |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
246 |
|
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
247 \newpage |
|
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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248 |
|
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
249 実行されるrunメソッドの内容は |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
250 \begin{enumerate} |
|
cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
251 \item 10行目で取得されたDSをInteger型に変換してcountに代入する。 |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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146
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|
252 \item 12行目でcountをインクリメントする。 |
|
cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
253 \item 16行目で次に実行されるCSが作られる。（この時点で次のCSはInput DSの待ち状態に入る） |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
254 \item 17行目でcountをLocal DSMにputする。Input DSが揃い待ち状態が解決されたため、次のCSが実行される。 |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
255 \item 13行目が終了条件であり、countの値が10になれば終了する。 |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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146
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|
256 \end{enumerate} |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
257 となっている。 |
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
258 |
|
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d57aa814a69a
add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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259 1.で用いられているasInteger()はasClassメソッドの一部であり、asClassはtake/peekで取得したDSをObject型から任意の型で取得するためのAPIである。 |
|
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
146
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|
260 |
|
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d57aa814a69a
add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
148
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|
261 \begin{itemize} |
|
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add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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148
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|
262 \item {\ttfamily <T> T asClass(Class<T> clazz)} |
|
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add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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changeset
|
263 \end{itemize} |
|
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add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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148
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|
264 |
|
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add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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148
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|
265 CS内でDSのデータを扱うには、正しい型を意識しながらこのasClassメソッドを使わなければならない。 |
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d57aa814a69a
add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
148
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changeset
|
266 |
|
d57aa814a69a
add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
148
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changeset
|
267 |
|
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573db146fa93
change image size
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
154
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changeset
|
268 \newpage |
|
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d57aa814a69a
add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
148
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changeset
|
269 |
|
d57aa814a69a
add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
148
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|
270 |
|
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add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
148
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|
271 \section{AliceのMeta Computation} |
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add source, add chapter2
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272 Aliceでは、処理をComputationとMeta Computationに階層化し、コアな仕様と複雑な例外処理に分離する。 |
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273 AliceのComputationは、keyによりDSを待ち合わせ、DSが揃ったCSを並列に実行する処理と捉えられる。 |
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274 それに対して、AliceのMeta Computation は、Remoteノードとの通信トポロジーの構成や、通信するデータ形式の変換と言える。 |
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276 Aliceの機能を追加するということはプログラマ側が使うMeta Computationを追加すると言い換えられる。 |
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277 AliceではMeta Computationとして分散環境の構築等の機能を提供するため、プログラマはCSを記述する際にトポロジー構成や切断、再接続という状況を予め想定した処理にする必要はない。 |
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278 プログラマは目的の処理だけ記述し、切断や再接続が起こった場合の処理をMeta Computationとして指定するだけでよい。 |
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280 このようにプログラムすることで、通常処理と例外処理を分離することができるため、仕様の変更を抑えたシンプルなプログラムを記述できる。 |
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281 仕様の変更を抑えてプログラムの拡張ができるということは、コードを破壊しないため変更以前の信頼性を保てるということである。 |
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283 現在Aliceには、データの圧縮機能、トポロジーの構成・管理機能、ノードの生存確認機能、ノードの切断・再接続時の処理管理機能などのMeta Computationが用意されている。 |
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285 \newpage |
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287 \subsection{Aliceの圧縮機能} |
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288 リモートノードに大きなデータを送るために、データを圧縮したい場合がある。 |
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289 そこで、Aliceは圧縮をサポートしている。 |
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290 しかし、単に圧縮のメソッドを用意したわけではない。 |
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291 圧縮データの展開と、圧縮したまま別ノードへの転送を同時に実現したい場合があるため、Meta Computationを介すことでDSに圧縮と非圧縮のデータを同時に持てるようにしている（図\ref{fig:compress}）。 |
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293 \begin{figure}[h] |
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294 \begin{center} |
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295 \includegraphics[width=160mm]{images/compress.pdf} |
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296 \end{center} |
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297 \caption{DSが圧縮と非圧縮の両方を持つ} |
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298 \label{fig:compress} |
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299 \end{figure} |
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300 |
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301 1つのDS内に以下の３つの表現を持たせることでデータに多態性を持たせ、必要に応じた形式でDSを扱う。 |
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302 |
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303 \begin{enumerate} |
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304 \item 一般的なJavaのクラスオブジェクト |
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305 \item MessagePack for Java\cite{MessagePack}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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306 \item 2を圧縮したバイナリオブジェクト |
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307 \end{enumerate} |
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308 |
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309 Local DSMにputされた場合は、(1)の一般的なJavaクラスオブジェクトとして追加される。 |
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310 Remote DSMにputされた場合は、通信時に(2)のbyteArrayに変換されたバイナリオブジェクトに変換されたDSが追加 |
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311 される。 |
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312 Local/Remote DSMにDSを圧縮して保存したい場合は(3)の圧縮形式を用いる。 |
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314 \newpage |
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316 データの圧縮を指定するには、putするDSMの名前の前に"compressed"をつけるだけでよい。 |
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317 \ref{src:before},\ref{src:after}は通常のDSと圧縮のDSを扱う際の記述の例である。 |
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319 \lstinputlisting[label=src:before, caption=通常のDSを扱うCSの例]{source/beforeCompress.java} |
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320 \lstinputlisting[label=src:after,caption=圧縮したDSを扱うCSの例]{source/afterCompress.java} |
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322 このようにコードの変更を抑えて圧縮できるため、他の計算部分を変えずにデータ形式が指定できる。 |
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323 また、DSを取り出す際もasClass()内部で自動で展開が行われるため、コードの変更がなく、プログラマがデータの展開を考える必要がない。 |
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326 \subsection{TopologyManager} |
| 150 | 327 Aliceでは、ノード間の接続管理やトポロジーの構成管理を、Topology ManagerとTopology NodeというMeta Computationが提供している。 |
| 328 プログラマはトポロジーファイルを用意し、Topology Managerに読み込ませるだけでトポロジーを構成することができる。 | |
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329 トポロジーファイルはDOT Language\cite{dot}という言語で記述される。 |
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330 DOT Languageとは、プレーンテキストを用いてデータ構造としてのグラフを表現するためのデータ記述言語の一 |
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331 つである。 |
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332 ソースコード\ref{src:topologyfile}は3台のノードでリングトポロジーを組むときのトポロジーファイルの例である。 |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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333 |
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334 \lstinputlisting[label=src:topologyfile, caption=トポロジーファイルの例]{source/TopologyFile.dot} |
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335 DOT Languageファイルはdotコマンドを用いてグラフの画像ファイルを生成することができる。そのため、記述したトポロジーが正しいか可視化することが可能である。 |
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337 Topology Managerはトポロジーファイルを読み込み、参加を表明したクライアント（以下、Topology Node）に接続するべきクライアントのIPアドレスやポート番号、接続名を送る（図\ref{fig:topologymanager}）。 |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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339 \newpage |
| 150 | 340 |
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341 \begin{figure}[h] |
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342 \begin{center} |
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343 \includegraphics[width=80mm]{images/topologymanager.pdf} |
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344 \end{center} |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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345 \caption{Topology Managerが記述に従いトポロジーを構成} |
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346 \label{fig:topologymanager} |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
347 \end{figure} |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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349 トポロジーファイルでlavelとして指定した名前はRemote DSMの名前としてTopology Nodeに渡される。 |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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350 そのため、Topology NodeはTopology ManagerのIPアドレスさえ知っていれば自分の接続すべきノードのデータを受け取り、ノード間での正しい接続を実現できる。 |
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
352 |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
353 また、実際の分散アプリケーションでは参加するノードの数が予め決まっているとは限らない。 |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
354 そのためTopology Managerは動的トポロジーにも対応している。 |
|
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
355 トポロジーの種類を選択してTopology Managerを立ち上げれば、あとは新しいTopology Nodeが参加表明するたびに、Topology ManagerからTopology Nodeに対して接続すべきTopology Nodeの情報がput |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
356 され接続処理が順次行われる。 |
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
357 そしてTopology Managerが持つトポロジー情報が更新される。 |
|
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add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
358 現在Topology Managerでは動的なトポロジータイプとして二分木に対応している。 |
| 150 | 359 %TopologyNodeとnodenameの説明もう少し |
| 146 | 360 |
|
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add Topology image
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
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| 146 | 364 \chapter{Aliceの問題点} |
|
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365 Aliceを拡張していく中でいくつかの問題点が明らかになり、これらを解決するにはAlice自体を再設計する必要があるとわかった。 |
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367 |
| 146 | 368 \section{直感的でないAPI} |
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369 2.4で示したように、CSで使うDSをtake/peekのメソッドを直接は呼び出せない。 |
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370 一度フィールドでReceiverをcreateして、その後Reveiverに対してsetKeyで待ち合わせるkeyを指定しなければならない。 |
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371 これでは手間がかかる上、コードを読んだ際にどのKeyに対して待ち合わせを行っているのか直感的に分からない。 |
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372 さらに、setKeyはそのDSを待ち合わせているCS以外からも呼び出せてしまう\ref{src:StartSetKey}。 |
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374 \lstinputlisting[label=src:StartSetKey, caption=setKeyを外部から呼び出す例]{source/StartSetKey.java} |
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375 \lstinputlisting[label=src:SetKey]{source/SetKey.java} |
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377 このような書き方をされると、CSだけを見てどのkeyに対して待ち合わせを行っているのかわからないため、setKeyを呼び出しているコードを辿る必要がある。 |
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378 可読性の低いコードはプログラマの負担となるため、CSが何を待ち合わせているのかそのCSを見ただけで理解できるようにAPIを改善すべきである。 |
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380 |
| 156 | 381 \section{setKeyは最後に呼ばなければならない} |
| 382 setKeyメソッドをコンストラクタで呼ぶ際、setKeyメソッドを必ず最後に呼ばなければならない。 | |
| 383 | |
| 384 CSは内部で実行に必要なDSを数えている。DSの取得に成功するとこの値が、デクリメントされ、0になると必要なDSが全て揃ったことと判断されThread poolへ送られる。 | |
| 385 | |
| 386 setKey移行に処理を記述した場合、その処理が行われない可能性がありThread poolへと送られNullPointerExceptionを引き起こす。 | |
| 387 | |
| 388 \lstinputlisting[label=src:NullPointerException,caption=NullPointerExceptionになる可能性がある]{source/ShowDataFailed.java} | |
| 389 | |
| 390 ソースコード\ref{src:NullPointerException}は、for文でsetKeyとids.createをcntの回数呼び、動的にDSの取得数を決めようとしている。しかし、setKeyが最初に呼ばれた際に、DSの取得に成功すると実行可能と判断されてしまう。runの中でinfoの配列の要素だけ中身を表示させようとしてるが、2回目のasClassでNullPointExceptionを引き起こす。 | |
| 391 | |
|
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392 \newpage |
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393 |
| 156 | 394 今回の場合、コンストラクタ内をソースコード\ref{src:success}のように記述する必要がある。 |
| 395 | |
| 396 \lstinputlisting[label=src:success,caption=NullPointerExceptionにならない記述]{source/ShowData.java} | |
| 397 | |
| 398 このように記述の順序を考えながらプログラミングしなければならない設計では、バグを引き起こし信頼性を損なうことに繋がる。より自然に扱えるAPI設計にするべきだと考える。 | |
| 399 | |
| 400 | |
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401 \section{動的なsetKey} |
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402 setKeyはCSのコンストラクタで指定することが多い。 |
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403 このとき、指定するkeyは引数などから動的に受け取り、セットすることができる。 |
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404 しかし、その使い方では、putする部分など、該当するkeyを扱う全てコードを変更しなければならない。 |
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405 現在のAliceではsetKeyが柔軟に使えるがために、慎重に書かなければプログラムの信頼性が保てない。 |
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406 そのため、動的なsetKeyはできないように制限したほうが良いと考える。 |
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407 |
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408 |
| 150 | 409 \section{型が推測できない} |
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410 inputDSを受け取るReceiverはデータをObject型で持っており、そのデータをCS内で扱うには正しい型にキャストする必要がある。 |
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411 しかし、inputDSで指定するのはkeyのみであり、そのデータの型までは分からない。 |
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412 そのため、DSの型を知るにはputしている部分まで辿る必要がある。 |
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413 辿ってもflipされている可能性もあるため、最初にそのDSをputしている部分を見つけるのは困難である。 |
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414 従って、待ち合わせているkeyにどのような型のデータが対応しているのかをそのCSを見ただけで分かるようにするべきと考える。 |
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415 |
| 156 | 416 \newpage |
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418 \section{key名と変数名の不一致} |
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419 2.4のCodeSegmentの例題である通り、key名とそのkeyで待ち合わせたDSを受け取るReceiver名は異なることがある。 |
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420 もしプログラマが適当に命名してしまえば後々混乱を招くため、待ち合わせるkey名とinput DS の変数名一致を強制させたい。 |
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421 |
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422 |
| 152 | 423 \section{DataSegmentの明瞭性} |
| 424 2.5.1で示したように、Aliceに圧縮のMeta Computationを実装した際、DS内に複数の型を同時に持たせるようにした。 | |
| 425 | |
| 426 | |
| 427 しかしこれでは、DSが今どの形式を持っているのか、どの状態にあるのかがわかりづらい。 | |
| 428 また、DSがbyteArray型を受け取った場合、データであるObject型として渡されたものなのか、MessagePackや圧縮で変換されたものなのかを判別する処理を入れなければならなかった。 | |
| 429 今後DSにより多様な形式を同時に持たせることになれば、さらにその判別の処理が増えることになる。 | |
| 430 | |
| 431 | |
| 432 Alice自体の拡張・デバッグをしやすくするためにも、DSがどの型を持っているのかをひと目で分かるようにしたい。 | |
| 433 | |
| 434 | |
| 150 | 435 \section{LocalDataSegmentManagerを複数持てない} |
| 436 Aliceでは1つのノードにつき１つしかLocalDSMを立ち上げられない作りになっている。 | |
| 437 そのために以下のような問題が発生した。 | |
| 438 | |
| 439 \subsection{１つのノードで複数台DSM同士のテストが行えない} | |
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440 当研究室では分散データベースJungle\cite{}を開発しており、その分散通信部分にはAliceが用いられている。 |
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441 Jungleのような分散アプリケーションの開発では、１つのマシン上で複数の疑似ノードを立ててテストを行いたい場合があった。 |
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442 しかし、Aliceでは一つのアプリケーション内にLocalDSMは一つと決まっていたため、テストに必要なノード数分だけアプリケーションを別で立ち上げなければならないという手間があった。 |
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443 このためのシェルスクリプトをプログラマが書かなければならないのは本質的な作業ではない。 |
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444 より気軽にテストができるよう、同一プログラム内でLocalDSMを複数立ち上げられるようにすべきだと考えた。 |
| 150 | 445 |
| 446 \subsection{TopologyManagerの拡張が困難} | |
| 447 Aliceではより自由度の高い通信を行うために、TopologyManagerに幾つかの機能を追加すること考えていた。 | |
| 448 | |
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449 その一つがNAT越えの機能である。NAT越えは分散アプリケーション構築における課題の1つでもあるが、プログラマにとってその実装は容易ではない。Topology ManagerにNATを越えたノード間通信機能をつけることにより、ネットワークを気にせずに通信が行えるようにしたい。 |
| 152 | 450 |
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451 図 \ref{fig:nat}はTopologyManagerを用いてNAT越えをするための設計である。 |
| 152 | 452 |
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453 \begin{figure}[h] |
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454 \begin{center} |
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455 \includegraphics[width=180mm]{images/nat.pdf} |
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456 \end{center} |
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457 \caption{複数のTopologyManagerによるNAT越えの実現} |
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458 \label{fig:nat} |
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459 \end{figure} |
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460 |
| 156 | 461 \newpage |
| 152 | 462 |
| 150 | 463 また、別トポロジーで立ち上げたアプリケーション同士を接続する機能も追加したいと考えていた。 |
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464 TreeTopologyのVNCアプリとStarTopologyのチャットアプリを連携したいという要望が生まれたためである。 |
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465 別トポロジーのアプリケーションが接続可能になれば、VNC画面のスナップショットをChat上に載せたり、VNC上にChatの内容をコメントとして流すといった拡張が容易になる(図 \ref{fig:vncandchat})。 |
| 150 | 466 |
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467 \begin{figure}[h] |
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468 \begin{center} |
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469 \includegraphics[width=180mm]{images/vncandchat.pdf} |
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470 \end{center} |
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471 \caption{別トポロジーのアプリケーションの接続} |
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472 \label{fig:vncandchat} |
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473 \end{figure} |
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475 TopologyManagerはネットワークごと、トポロジーごとに存在するため、いずれの機能も複数のTopologyManagerを立ち上げ、連携させることで実現可能となる。 |
| 150 | 476 |
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477 今までのAliceでは、1つのノードに対してTopology Managerは１つと決められていた。 |
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478 Topology Managerと各ノードのやり取りをするのは、ノードごとに実行されるTopology NodeというMeta Computationである。 |
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479 Topology Managerは接続されたnodeの情報（nodeNameとIPアドレスのHashMap）を"nodeTable"というKeyに対応するDSとして保存している。 |
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480 そしてTopology NodeはTopology Managerから割り当てられたnodeNameを"hostname"というKeyに保存する。 |
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481 つまり、接続するTopology Managerが増えればTopoloyNodeに割り当てられるnodeNameも増えるため、今までのように"hostname"という1つのKeyだけでは対応できない。 |
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482 １つのノードに複数のTopologyManagerを対応させるには、TopologyNodeが複数のnodeNameを持つ必要がある。 |
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483 TopologyNodeが複数のTopologyManagerに対応できるようにしなければならない。 |
| 150 | 484 |
| 152 | 485 |
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486 そこで、Meta Computationとして、通常のLocal DSMとは別にTopology ManagerごとのMeta Local DSMを立ち上げる方法が考えられる(図 \ref{fig:somehostname})。 |
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487 \begin{figure}[h] |
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488 \begin{center} |
| 156 | 489 \includegraphics[width=120mm]{images/somehostname.pdf} |
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diff
changeset
|
490 \end{center} |
|
3c425e8911cf
add Topology image
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
150
diff
changeset
|
491 \caption{複数のTopologyManagerに複数のLocalDSMが対応} |
|
3c425e8911cf
add Topology image
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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150
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changeset
|
492 \label{fig:somehostname} |
|
3c425e8911cf
add Topology image
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
150
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changeset
|
493 \end{figure} |
| 150 | 494 |
| 156 | 495 \newpage |
| 496 | |
| 150 | 497 それぞれのTopology Managerに対応するLocalDSMを作り、それぞれに対応したnodeNameを格納することで、DSMを切り替えるだけでTopologyNodeの仕様は変えずに複数のTopology Managerに対応できるという設計である。 |
| 498 | |
|
151
3c425e8911cf
add Topology image
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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150
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|
499 しかし、現在のAliceのコードではDSMを管理するclassがstatic classであったため、複数のLocal DSMを持つことはできなかった。 |
| 150 | 500 staticを取り除こうとしたところ、Aliceの大部分のコードを修正する必要があることがわかった。 |
| 501 よって、再設計の際にはstatic classのない実装を行い、DSM切り替えによる方式を実現したい。 | |
| 146 | 502 |
|
149
d57aa814a69a
add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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148
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|
503 |
|
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
504 |
|
d57aa814a69a
add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
505 |
|
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add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
506 |
|
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add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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507 |
| 146 | 508 \chapter{分散フレームワークChristieの設計} |
| 156 | 509 |
| 510 \section{Christieの必要条件} | |
|
149
d57aa814a69a
add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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148
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|
511 3章でのAliceの問題点を踏まえ、新たにフレームワークを作り直すべきだと考えた。 |
|
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add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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148
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|
512 本章では、新たに作った分散フレームワークChristieの設計を説明する。 |
| 156 | 513 Christieに必要な要件は以下のように考える。 |
| 514 | |
| 515 \begin{itemize} | |
| 516 \item {\ttfamily create/setKeyのような煩雑なAPIをシンプルにし可読性を上げる} | |
| 517 \end{itemize} | |
| 518 | |
| 519 \begin{itemize} | |
| 520 \item {\ttfamily プログラマが型を推測しなくとも整合性がとれるように型を解決し、信頼性を上げる} | |
| 521 \end{itemize} | |
| 522 | |
| 523 \begin{itemize} | |
| 524 \item {\ttfamily staticなLocalDSMをなくし、複数のインスタンスを同時に立ち上げられるようにすることで拡張性を上げる} | |
| 525 \end{itemize} | |
| 526 | |
| 527 | |
|
149
d57aa814a69a
add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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148
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|
528 |
|
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cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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146
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|
529 \section{Christieの基本設計} |
| 152 | 530 基本的にはAliceと同じ、タスクとデータを細かい単位に分割して依存関係を記述し、入力が揃った順から並列実行するというプログラミング手法を用いる。 |
| 531 | |
| 532 | |
| 533 ChristieはAliceと同じくJavaで書かれている。 | |
| 534 しかし将来的に当研究室が開発するGearsOSに取り入れたいため、GearsOSを構成する言語であるContinuation based C(CbC)に互換可能な設計を目指す。 | |
|
149
d57aa814a69a
add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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148
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|
535 |
|
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add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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148
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|
536 |
|
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add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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148
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|
537 GearsOSではCodeSegment/DataSegmentと同様の概念としてCodeGear/DataGearという名称を用いているため、Christieでもそれに倣いCodeGear/DataGear(以下、CG/DG)と呼ぶこととする。 |
|
d57aa814a69a
add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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148
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|
538 |
| 152 | 539 |
| 540 DGはAliceと同様にDataGearManager（以下DGM）が管理する。 | |
| 541 DGMはLocalとRemoteがあり、全てのDGMはCodeGearManager（以下CGM）で管理される。 | |
| 542 GearsOSではContextという全てのCG/DGを一括管理するプロセスがあり、AliceのCGMもこのContextに相当する。 | |
| 156 | 543 全てのCGMはThreadPoolと他のCGM全てのリストを共有しているため、全てのCG/DGにアクセス可能である。 |
| 152 | 544 |
| 545 CGを記述する際はAlice同様CodeGear.classを継承する。 | |
|
155
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
546 CodeGearは |
|
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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547 |
|
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
548 void run(CodeGearManager cgm)を持つclassであり、プログラマはrunメソッド内に処理を記述する。 |
| 152 | 549 インプットで指定したkeyに対応したDGが全て揃ったとき、runに書かれた処理が実行される。 |
| 550 ChristieのAPIにはrunの引数で受け取ったCGMを経由しアクセスする。 | |
| 551 GearsOSではCG間でContextを受け渡すことによってCGはDGにアクセスするため、Christieでもその記述方法を採用した。 | |
| 552 | |
| 156 | 553 %Clas図 |
| 554 | |
|
155
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Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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|
555 \newpage |
|
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add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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148
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|
556 |
| 146 | 557 \section{APIの改善} |
| 152 | 558 \subsection{TAKE/PEEK} |
| 153 | 559 InputAPIにはAliceと同じくTakeとPeekを用意した。 |
| 156 | 560 ChristieではInput DG の指定にはアノテーションを使う。 |
| 561 アノテーションとは、クラスやメソッド、パッケージに対して付加情報を記述できるJavaのMeta Computationである。 | |
| 562 先頭に@をつけることで記述でき、オリジナルのアノテーションを定義することもできる。 | |
| 152 | 563 |
| 564 AliceではInputの受け皿であるReceiverを作り後からkeyをセットしていたが、 | |
| 156 | 565 ChristieではInputのためのDGを作り、その上にアノテーションでKeyを指定する（\ref{src:take}）。 |
| 152 | 566 |
| 153 | 567 \lstinputlisting[label=src:take, caption=Takeの例]{source/christie/InputDG.java} |
| 152 | 568 |
| 569 | |
| 156 | 570 アノテーションで指定したInputDGは、CGを生成した際にCodeGear.class内で待ち合わせの処理が行われる。 |
| 152 | 571 これにはJavaのreflectionAPIを利用している。 |
| 156 | 572 アノテーションの指定はRUNTIMEではできないため、動的なkeyの指定も防ぐことができる。 |
| 152 | 573 |
| 574 \ref{src:take}の2行目にあるように、InputDGを宣言する際には必ず型の指定が必要となる。 | |
| 156 | 575 DataGearは様々な型のデータを扱うためにJavaの総称型で受け取るようにしており、\textless \textgreater 内に指定した型でデータの型を限定できる。 |
| 153 | 576 このように記述することで、Christieでは他の部分を辿らなくてもCGを見るだけでインプットされるデータの型が分かるように可読性を向上させた。 |
| 577 また、取得してきたDGが指定と違う型であった場合はエラーとなるため、型の整合性を保ちながら信頼性の高いプログラミングが可能となった。 | |
| 152 | 578 |
| 153 | 579 また、Aliceではkeyと変数名の不一致から可読性が低くなっていた。 |
| 580 しかしChristieではkeyと変数名が一致しないとエラーとなるため、自然と読みやすいコードが書けるようになっている。 | |
| 156 | 581 この部分に関しては、JavaのメタプログラミングAPIであるjavassist\cite{}を用いてアノテーションから変数の自動生成も試みたが、javassistでは変数生成の前に他のどのクラスも生成してはならないという制限があったため、Christieでは実現できなかった。 |
| 153 | 582 |
| 152 | 583 |
| 156 | 584 リモートノードに対してTake/Peekする際は、RemoteTake/RemotePeekのアノテーションを用いる(\ref{src:remotetake})。 |
| 585 そのため待ち合わせ先がLocalかRemoteかはアノテーションの違いからひと目でわかるようになった。 | |
| 153 | 586 |
| 587 \lstinputlisting[label=src:remotetake, caption=RemoteTakeの例]{source/christie/RemoteInputDG.java} | |
| 152 | 588 |
|
154
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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|
589 \newpage |
|
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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changeset
|
590 |
| 153 | 591 なお、圧縮を指定する際はAlice同様DGM名の前にcompressedをつける。 |
| 592 LocalからのTAKEではDGM名の指定がないが、それはLocalでの圧縮は基本想定していないためである。 | |
| 593 しかし、Localでの圧縮をしようと思えばRemoteTakeを用いて間接的にすることは可能である（\ref{src:compresslocal}）。 | |
| 594 | |
|
154
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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changeset
|
595 |
| 153 | 596 \lstinputlisting[label=src:compresslocal, caption=Localへの圧縮の指定の例]{source/christie/CompressLocal.java} |
| 597 | |
| 598 | |
| 152 | 599 |
| 600 \subsection{PUT/FLIP} | |
| 153 | 601 OutputAPIにはput/flipを用意した。 |
| 602 put/flipのメソッドはDGMに用意されている。 | |
|
154
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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changeset
|
603 cal.java |
| 153 | 604 CodeGear.classにはDGMを取得するメソッドがあり、それを用いて書き込みたいDGMを指定して直接putする。 |
| 605 そのためLocal/Remoteの切り替えはDGMの切り替えによって行う。 | |
| 606 ソースコード\ref{src:put}、\ref{src:remoteput}はLocalとRemoteにputする記述の例である。 | |
| 607 | |
| 608 \lstinputlisting[label=src:put, caption=Localへputする例]{source/christie/Put.java} | |
| 609 \lstinputlisting[label=src:remoteput, caption=Remoteへputする例]{source/christie/RemotePut.java} | |
| 610 | |
| 611 flipも同様にDGMに直接DGを渡す(\ref{src:flip})。 | |
| 612 | |
| 613 \lstinputlisting[label=src:flip, caption=Remoteへflipする例]{source/christie/Flip.java} | |
| 614 | |
| 615 | |
| 616 ChristieではDGMに対して直接putするため、AliceのODSにあたる部分はない。 | |
| 617 ODSを経由するより直接DGMに書き込むような記述のほうが直感的であると考えたためである。 | |
| 618 | |
|
154
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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changeset
|
619 \newpage |
| 152 | 620 |
| 621 \subsection{getData()} | |
| 153 | 622 AliceのasClassに相当するのがgetDataである。 |
| 623 ソースコード\ref{src:getdata}はgetDataを用いてInputDGからデータを取得する例である。 | |
| 624 | |
| 625 \lstinputlisting[label=src:getdata, caption=getDataの例]{source/christie/GetData.java} | |
| 626 | |
| 627 Aliceと違う点は、プログラマが型を指定しなくて良い点である。 | |
| 628 4.2.1で示したように、InputDGを生成する際には型を指定する。 | |
| 629 この型は内部で保存され、リモートノードと通信する際も保たれる。 | |
| 630 このようにgetDataするだけでプログラマが指定しなくとも正しい型で取得できるため、プログラマの負担を減らし信頼性を保証することができる。 | |
| 631 | |
| 632 | |
|
149
d57aa814a69a
add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
148
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changeset
|
633 |
| 150 | 634 \section{CodeGearの記述方法} |
|
154
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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changeset
|
635 以下のコードはLocalDSMにputしたDGを取り出して表示するのを10回繰り返す例題である。 |
|
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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changeset
|
636 |
|
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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changeset
|
637 \lstinputlisting[label=src:StartCodeGear, caption=StartCodeGearの例]{source/christie/StartTest.java} |
|
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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changeset
|
638 \lstinputlisting[label=src:TestCodeGear, caption=CodeGearの例]{source/christie/TestCodeGear.java} |
|
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
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changeset
|
639 |
|
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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changeset
|
640 Alice同様、ChristieでもInputDGを持たないStartCGから処理を開始する。 |
|
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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changeset
|
641 StartCGはStartCodeGear.classを継承することで記述できる。 |
|
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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changeset
|
642 AliceではStartCSもCodeSegment.classを継承して書かれていたため、どれがStartCSなのか判別しづらかったが、Christieではその心配はない。 |
|
149
d57aa814a69a
add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
148
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changeset
|
643 |
|
154
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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changeset
|
644 StartCGを記述する際にはcreateCGMメソッドでCGMを生成してコンストラクタに渡す必要がある。 |
|
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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changeset
|
645 ソースコード\ref{src:StartCodeGear}の8行目でそれが行われている。 |
|
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
diff
changeset
|
646 createCGMの引数にはリモートノードとソケット通信する際使うポート番号を指定する。 |
|
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
diff
changeset
|
647 CGMを生成した際にLocalDGMやリモートと通信を行うためのDaemonも作られる。 |
|
149
d57aa814a69a
add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
148
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changeset
|
648 |
| 156 | 649 CGに対してアノテーションから待ち合わせを実行する処理はsetupメソッドが行う。 |
|
154
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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changeset
|
650 そのためソースコード\ref{src:StartCodeGear}の13行目、\ref{src:TestCodeGear}の10行目のように、newしたCGをCGMのsetupメソッドに渡す必要がある。 |
| 156 | 651 AliceではnewすればCGが待ちに入ったが、Christieでは一度CGをnewしないとアノテーションから待ち合わせを行う処理ができないため、newの後にsetupを行う。 |
|
154
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
diff
changeset
|
652 そのため、CGの生成には必ずCGMが必要になる。 |
|
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
diff
changeset
|
653 runでCGMを受け渡すのはこのためである。 |
| 156 | 654 なお、StartCGはインプットを持たないため、setupを行う必要がなく、newされた時点でrunが実行されuる。 |
| 655 | |
| 656 %ここにCG/DGのフロー？ | |
|
149
d57aa814a69a
add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
148
diff
changeset
|
657 |
|
154
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
diff
changeset
|
658 \newpage |
| 153 | 659 |
| 660 | |
|
148
cf9c3be20362
add Alice abstract
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
146
diff
changeset
|
661 \section{DataGearManagerの複数立ち上げ} |
|
154
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
diff
changeset
|
662 AliceではLocalDGMがstaticで書かれていたため複数のLocalDGMを立ち上げることができなかった。 |
|
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
diff
changeset
|
663 しかしChristieではCGMを２つ生成すればLocalDGMも２つ作られる。 |
|
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
diff
changeset
|
664 複数のLocalDGM同士のやりとりも、Remoteへの接続と同じようにRemoteDGMをproxyとして立ち上げアクセスする（図\ref{fig:remoteDGM}）。 |
|
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
diff
changeset
|
665 |
|
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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changeset
|
666 \begin{figure}[h] |
|
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
diff
changeset
|
667 \begin{center} |
|
155
573db146fa93
change image size
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
154
diff
changeset
|
668 \includegraphics[width=130mm]{images/DGM.pdf} |
|
154
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
diff
changeset
|
669 \end{center} |
|
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
diff
changeset
|
670 \caption{RemoteDGMを介して他のLocalDGMを参照} |
|
14e0a5a932cf
add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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671 \label{fig:remoteDGM} |
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add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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672 \end{figure} |
| 146 | 673 |
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154
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add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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674 \newpage |
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d57aa814a69a
add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
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675 |
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154
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add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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676 ソースコード\ref{multilocal}は、LocalDSMを2つ立ち上げ、お互いをリモートに見立てて通信する例である。 |
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add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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677 11行目にあるように、RemoteDGMを立ち上げるにはCGMが持つcreateRemoteDGMメソッドを用いる。 |
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add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
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678 引数にはRemoteDGM名と接続するリモートノードのIPアドレス、ポート番号を渡している。 |
| 153 | 679 |
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154
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add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
153
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680 \lstinputlisting[label=src:multilocal, caption=LocalDGMを2つ作る例]{source/christie/MultiLocal.java} |
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add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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681 |
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add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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682 リモートの場合の同じようにアクセスできることで、コードの変更をせずに、同一マシン上の１つのアプリケーション内で分散アプリケーションのテストができるようになった。 |
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add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
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683 |
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add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
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684 また、CGMは内部にCGMのリストをstaticでもっており、複数生成したCGMを全て管理している。 |
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add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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685 つまり、メタレベルではRemoteDGMを介さずに各LocalDGMに相互アクセス可能である。 |
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add example CodeGear
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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686 そのため、Christieでは容易にNAT越えが実装できることが期待できる。 |
| 153 | 687 |
| 150 | 688 \section{DataGearの拡張} |
| 153 | 689 Aliceではデータの多態性を実現するためにDS内に複数のデータ形式を保持していた。 |
| 690 しかしChristieではデータ形式ごとに別のclassに分けている。 | |
| 691 DataGearを継承したMessagePackDataGearと、それを更に継承したCompressedDataGearを用意した。 | |
| 692 そのため子クラスは親クラスのデータ形式を保持しながら新しいデータ形式を持つ形になっている。 | |
| 693 クラスを見るだけで今どの形式を保持しているかわかるようになったため、デバッグがしやすくなった。 | |
| 694 | |
| 695 | |
| 696 | |
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149
d57aa814a69a
add source, add chapter2
Nozomi Teruya <e125769@ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
148
diff
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|
697 |
| 146 | 698 \chapter{Christieの評価} |
| 156 | 699 \section{Aliceとの分散性能測定} |
| 700 | |
| 701 \section{他フレームワークとの比較} | |
| 702 \subsection{Akka} | |
| 703 \subsection{Corba} | |
| 704 \subsection{Erlang} | |
| 705 \subsection{Hazelcast} | |
| 146 | 706 |
| 707 \chapter{まとめ} | |
| 708 | |
| 156 | 709 |
| 146 | 710 \chapter{今後の課題} |
| 156 | 711 \section{TopologyManagerの実装} |
| 712 Aliceと同じく、静的・動的なトポロジー管理のできるTopologyManagerの実装が必要である。 | |
| 713 Christieでは複数のLocalDSMが立ち上げ可能なため、TopologyManagerでのNAT超えも実装し実用性があるかを検証する | |
| 714 また、通信の信頼性を保証するために、TopologyManagerがダウンした際に新たなTopologyManagerを立ち上げる機能もあるべきだと考える。 | |
| 715 | |
| 716 \section{検証機構の導入？} | |
| 717 | |
| 718 \section{GearsOSへの移行} | |
| 719 GearsOSはまだ開発途中であったため、本論文の作成時点ではChristieのような分散機能を実装することが叶わなかった。 | |
| 720 GearsOSにChristieを移行するには、GearsOSにJavaのアノテーションに相当するMeta Computationを実装する必要がある。 | |
| 721 そしてChristieでは実現できなかったアノテーションからの変数の自動生成が行えれば更にプログラミングしやすいAPIになると考えられる。 | |
| 722 | |
| 723 \chapter{付録} | |
| 724 \section{独自のアノテーション定義} | |
| 725 Christieのアノテーションの実装方法と、そのアノテーションからtakeを実行する部分を解説する。 | |
| 726 | |
| 727 ソースコード\ref{src:take}、\ref{src:remotetake}がChristie独自のアノテーションの定義である。 | |
| 728 | |
| 729 \lstinputlisting[label=src:take, caption=Takeの実装]{source/christie/TakeAnnotation.java} | |
| 730 \lstinputlisting[label=src:remotetake, caption=RemoteTakeの実装]{source/christie/RemoteTakeAnnotation.java} | |
| 731 | |
| 732 @Targetや@Retentionはアノテーション定義のためのアノテーション、メタアノテーションである。 | |
| 733 @Targetには、フィールドやメソッド、コンストラクタなど、このアノテーションの付加対象となる構文要素が何かを記述する。 | |
| 734 @Retentionには、SOURCE・CLASS・RUNTIMEが選択でき、アノテーションで付加された情報がどの段階まで保持されるかを定義する。reflectionAPIを利用するにはRUNTIMEでなければならないため、Christieのアノテーションの@Retentionは全てRUNTIMEである。 | |
| 735 | |
| 736 定義したアノテーションの仕様例がソースコード\ref{src:takeAno}、\ref{src:remotetakeAno}である。 | |
| 737 | |
| 738 \lstinputlisting[label=src:takeAno, caption=Takeアノテーションの使用例]{source/christie/InputDG.java} | |
| 739 \lstinputlisting[label=src:remotetakeAno, caption=RemoteTakeアノテーションの使用例]{source/christie/RemoteInputDG.java} | |
| 740 | |
| 741 アノテーションを使う際、()内に記述する値が\ref{src:take}のvalueや\ref{src:remotetake}のdsmNameといったキーに保存される。 | |
| 742 通常キーに対して値を入れる場合は、ソースコード\ref{src:remotetakeAno}のようにkey=の形で記述しなければならないが、Takeのようにキーが1つの場合、キー名をvalueにすることでその記述を省略することができる。 | |
| 743 | |
| 744 setupメソッド内では生成されたフィールドに対してアノテーションを含めた情報を処理している（ソースコード\ref{src:setup}）。 | |
| 745 | |
| 746 \lstinputlisting[label=src:setup, caption=reflectionAPIでフィールドの情報を取得]{source/christie/Setup.java} | |
| 747 | |
| 748 これにはJavaのreflectionAPIが使用されている。 | |
| 749 reflectionAPIでは対象となるクラスのフィールドやメソッド、それに対するアノテーションも取得できる。 | |
| 750 フィールドから取得したDGとアノテーションから取得したkeyからインプットコマンド（TAKE/PEEK）を生成し、DGMへ送って実行する。 | |
| 751 | |
| 752 このとき要求したデータがDGM内にない場合はwaitListに入る。 | |
| 753 PUTコマンドが実行された際、もしwaitListに同じkeyのDGを待っているコマンドがあれば実行される。 | |
| 754 CGは生成したインプットコマンドの総数を初期値としたカウンタを持っており、コマンドが解決されるたびにカウンタは減っていき、0になった時、CGがThreadPoolへ送られる。 | |
| 146 | 755 |
| 756 | |
| 757 \chapter{謝辞} | |
| 758 本研究の遂行、また本論文の作成にあたり、ご多忙にも関わらず終始懇切なる御指導と御 | |
| 759 教授を賜わりました河野真治准教授に深く感謝したします。 | |
| 760 | |
| 156 | 761 そして、数々の貴重な御助言と技術的指導を戴いた伊波立樹さん、他フレームワークの調査に協力してくださった清水隆博さん、赤堀貴一さん、浜瀬裕暉さん、大城由也さん、並びに信頼研究室の皆様に感謝いたします。 |
| 762 先行研究であるAlice, Federated Linda, Jungle, TreeVNCがなければ本研究はありませんでした。 これら先行研究の設計や実装に関わった全ての先輩方に感謝いたします。 | |
| 763 | |
| 764 また、本フレームワークの名前の由来となったクリスティー式戦車の生みの親、ジョン・W・クリスティーに敬意を評します。 | |
| 765 | |
| 766 最後に、日々の研究生活を支えてくださった米須智子さん、菱田正和さん、情報工学科の方々、そして家族に心より感謝いたします。 | |
| 767 | |
| 146 | 768 |
| 769 %参考文献 | |
| 770 \nocite{*} | |
| 771 \bibliographystyle{junsrt} | |
| 156 | 772 %\bibliography{reference} |
| 146 | 773 |
| 774 %発表履歴 | |
| 775 \addcontentsline{toc}{chapter}{発表履歴} | |
| 776 %\input{history.tex} | |
| 777 | |
| 778 %付録 | |
| 779 \addcontentsline{toc}{chapter}{付録} | |
| 780 \appendix | |
| 781 %\input{sources.tex} | |
| 782 \end{document} |