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35
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1 <!DOCTYPE html>
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2 <html>
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3 <head>
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4 <meta http-equiv="content-type" content="text/html;charset=utf-8">
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5 <title>分散版 Jungle データベースの性能測定方法</title>
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6
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7 <meta name="generator" content="Slide Show (S9) v2.5.0 on Ruby 2.4.0 (2016-12-24) [x86_64-darwin14]">
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8 <meta name="author" content="仲松栞" >
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9
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10 <!-- style sheet links -->
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11 <link rel="stylesheet" href="s6/themes/projection.css" media="screen,projection">
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12 <link rel="stylesheet" href="s6/themes/screen.css" media="screen">
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|
13 <link rel="stylesheet" href="s6/themes/print.css" media="print">
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14 <link rel="stylesheet" href="s6/themes/blank.css" media="screen,projection">
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15
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16 <!-- JS -->
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17 <script src="s6/js/jquery-1.11.3.min.js"></script>
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18 <script src="s6/js/jquery.slideshow.js"></script>
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|
19 <script src="s6/js/jquery.slideshow.counter.js"></script>
|
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20 <script src="s6/js/jquery.slideshow.controls.js"></script>
|
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21 <script src="s6/js/jquery.slideshow.footer.js"></script>
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22 <script src="s6/js/jquery.slideshow.autoplay.js"></script>
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23
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24 <!-- prettify -->
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25 <link rel="stylesheet" href="scripts/prettify.css">
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26 <script src="scripts/prettify.js"></script>
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27
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28 <script>
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29 $(document).ready( function() {
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30 Slideshow.init();
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31
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32 $('code').each(function(_, el) {
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33 if (!el.classList.contains('noprettyprint')) {
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34 el.classList.add('prettyprint');
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35 }
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36 });
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37 prettyPrint();
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38 } );
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39
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40
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41 </script>
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42
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43 <!-- Better Browser Banner for Microsoft Internet Explorer (IE) -->
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44 <!--[if IE]>
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45 <script src="s6/js/jquery.microsoft.js"></script>
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46 <![endif]-->
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47
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48
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49
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50 </head>
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51 <body>
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52
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53 <div class="layout">
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54 <div id="header"></div>
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55 <div id="footer">
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56 <div align="right">
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57 <img src="s6/images/logo.svg" width="200px">
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58 </div>
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59 </div>
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60 </div>
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61
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62 <div class="presentation">
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63
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64 <div class='slide cover'>
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65 <table width="90%" height="90%" border="0" align="center">
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66 <tr>
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|
67 <td>
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|
68 <div align="center">
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69 <h1><font color="#808db5">分散版 Jungle データベースの性能測定方法</font></h1>
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70 </div>
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71 </td>
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|
|
72 </tr>
|
|
|
73 <tr>
|
|
|
74 <td>
|
|
|
75 <div align="left">
|
|
|
76 仲松栞
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77 琉球大学 工学部 情報工学科 河野研
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|
78 <hr style="color:#ffcc00;background-color:#ffcc00;text-align:left;border:none;width:100%;height:0.2em;">
|
|
|
79 </div>
|
|
|
80 </td>
|
|
|
81 </tr>
|
|
|
82 </table>
|
|
|
83 </div>
|
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84
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85 <div class='slide '>
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86 <!-- === begin markdown block ===
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87
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88 generated by markdown/1.2.0 on Ruby 2.4.0 (2016-12-24) [x86_64-darwin14]
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89 on 2018-02-21 03:09:56 +0900 with Markdown engine kramdown (1.13.2)
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90 using options {}
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91 -->
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92
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93 <!-- _S9SLIDE_ -->
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94 <h1 id="section">研究背景(1/2)</h1>
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95 <ul>
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96 <li>スマートフォン等の普及により、Webサービスの利用者が増え、Webサーバーにかかる負荷も増大している。</li>
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|
97 <li>この問題を解決する為に当研究室では、スケーラビリティを持つ分散データベースとしてJungleを開発している</li>
|
|
|
98 <li>ここで言うスケーラビリティとは、複数のマシンに処理を分散させたりすることで、システムの処理能力を向上させる性能を指す</li>
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|
99 </ul>
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100
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101
|
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102 </div>
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103 <div class='slide '>
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104 <!-- _S9SLIDE_ -->
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105 <h1 id="section-1">研究背景(2/2)</h1>
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106 <ul>
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107 <li>Jungleは</li>
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|
108 <li>Jungleの分散機構には、当研究室で開発している分散フレームワークAliceのTopologyManagerという機能を使用している</li>
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|
|
109 <li>Aliceでは、ComputationとMetaComputationに階層化し、コアな仕様と複雑な例外処理に分離す</li>
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|
|
110 <li>分散環境構築などの複雑な処理はAliceがMeta Computationとして提供する</li>
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|
111 <li>コードの変更を抑え、変更前の信頼性を保ったまま拡張可能にする</li>
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112 </ul>
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113
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114
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115 </div>
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116 <div class='slide '>
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117 <!-- _S9SLIDE_ -->
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118 <h1 id="section-2">研究目的</h1>
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|
119 <ul>
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|
120 <li>これまでJungleの分散性能を測定する方法が確立されていなかった</li>
|
|
|
121 <li>Jungleの分散環境上での性能を測定する環境を構築する</li>
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|
|
122 <li>実際に分散環境上で Jungleに -write , -count オプションで負荷をかけ、処理にかかる時間を –showTime オプションで出力結果に表示した。</li>
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|
123 </ul>
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|
124
|
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|
125
|
|
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126 </div>
|
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127 <div class='slide '>
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|
128 <!-- _S9SLIDE_ -->
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|
|
129 <h1 id="jungle">JUngleデータベースの構造</h1>
|
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|
130 <ul>
|
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|
131 <li>一般的なウェブサイトの構造は大体が木構造であるため、データ構造として木構造を採用している</li>
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|
132 <li>NoSQLを元に開発されている為、RDBと異なり、木構造をそのまま読み込める</li>
|
|
|
133 <li>Jungle はデータの変更を非破壊で行なっており、編集ごとのデータをバージョンとして TreeOperationLog に残している</li>
|
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|
134 </ul>
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135
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136
|
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137 </div>
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138 <div class='slide '>
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139 <!-- _S9SLIDE_ -->
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|
140 <h1 id="jungle12">Jungleの分散機構(1/2)</h1>
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141 <ul>
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|
142 <li>JungleはGitやMercurialといった分散バージョン管理システムの機能を参考に作られている</li>
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|
143 <li>ノード間でデータの衝突が起きるのを避ける為、Mergeの機能が実装されている</li>
|
|
|
144 <li>Jungleの分散機構には、当研究室で開発している分散フレームワークAliceのTopologyManagerという機能を使用している</li>
|
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|
145 </ul>
|
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146
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147
|
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|
148 </div>
|
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|
149 <div class='slide '>
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|
150 <!-- _S9SLIDE_ -->
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151 <h1 id="jungle22">Jungleの分散機構(2/2)</h1>
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152 <ul>
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|
153 <li>Jungleの分散機構はツリートポロジーを想定している</li>
|
|
|
154 <li>ツリー型であれば、データの整合性をとる場合、一度トップまでデータを伝搬させることで行える</li>
|
|
|
155 <li>ノード間でデータの衝突が生じても、Mergeして改めて送り直せばいいからである
|
|
|
156 <img src="./images/tree.pdf" alt="opt" width="60%" /></li>
|
|
|
157 </ul>
|
|
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158
|
|
|
159
|
|
|
160 </div>
|
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|
161 <div class='slide '>
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|
162 <!-- _S9SLIDE_ -->
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|
163 <h1 id="data-segment-manager">Data Segment Manager</h1>
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|
164 <ul>
|
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|
165 <li>DS の集合体であるデータベースを <strong>DS Manager(DSM)</strong> と呼ぶ。
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166 <ul>
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|
167 <li>Local DSM … 各ノード固有のデータベース。</li>
|
|
|
168 <li>Remote DSM … 他のノードの Local DSM の proxy。接続しているノードの数だけ存在する。</li>
|
|
|
169 </ul>
|
|
|
170 </li>
|
|
|
171 <li>DSM 内の DS には対になる String型のkey が存在し、 DSM 名と key を指定しすることで DS の保存、取得を行う。
|
|
|
172 <img src="./images/remote_datasegment.svg" alt="opt" width="50%" /></li>
|
|
|
173 </ul>
|
|
|
174
|
|
|
175
|
|
|
176 </div>
|
|
|
177 <div class='slide '>
|
|
|
178 <!-- _S9SLIDE_ -->
|
|
|
179 <h1 id="computation--meta-computation">Computation と Meta Computation</h1>
|
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|
180 <ul>
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|
181 <li>Aliceでは、計算の本質的な処理をComputatin、Computationとは直接関係ないが別のレベルでそれを支える処理をMeta Computationとして分けて考える。</li>
|
|
|
182 <li>分散トポロジーの構成、通信の切断・再接続時の処理などはMeta ComputationとしてAliceが提供</li>
|
|
|
183 <li>プログラマは目的の処理だけ記述し通信部分などはMeta Computationを指定することでシンプルな記述を実現</li>
|
|
|
184 </ul>
|
|
|
185
|
|
|
186
|
|
|
187 </div>
|
|
|
188 <div class='slide '>
|
|
|
189 <!-- _S9SLIDE_ -->
|
|
|
190 <h1 id="computation--meta-computation-1">Computation と Meta Computation</h1>
|
|
|
191 <ul>
|
|
|
192 <li>DS/CSの接続の間にMeta Computationが実行されている</li>
|
|
|
193 <li>AliceのMeta ComputationもCS/DSにより実現される</li>
|
|
|
194 <li>Meta ComputationはCS の処理を支えるMeta CSとMeta CSに管理されるMeta DSに分けられる
|
|
|
195 <img src="./pictures/MetaCSDS.svg" alt="opt" width="70%" /></li>
|
|
|
196 </ul>
|
|
|
197
|
|
|
198
|
|
|
199 </div>
|
|
|
200 <div class='slide '>
|
|
|
201 <!-- _S9SLIDE_ -->
|
|
|
202 <h1 id="treevnc">TreeVNCへの応用</h1>
|
|
|
203 <ul>
|
|
|
204 <li>AliceのMeta Computationの有効性を示すため実用的な例題であるTreeVNCを実装する</li>
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|
|
205 <li>TightVNCをもとにした木構造画面配信システム</li>
|
|
|
206 <li>画面処理や分散処理が混在する複雑なTreeVNCも、Aliceを用いればTightVNCからの変更が少ない見通しの良い記述で構成可能</li>
|
|
|
207 </ul>
|
|
|
208
|
|
|
209
|
|
|
210 </div>
|
|
|
211 <div class='slide '>
|
|
|
212 <!-- _S9SLIDE_ -->
|
|
|
213 <h1 id="treevnc-1">TreeVNCで必要な機能</h1>
|
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|
214 <p>TreeVNCのComputation（VNCサーバからデータを受け取り表示）を支える機能をMeta Computationとして実装する</p>
|
|
|
215
|
|
|
216 <ul>
|
|
|
217 <li>TreeTopologyの構成・管理（Topology Manager）</li>
|
|
|
218 <li>ノード間通信の切断時・再接続時の処理（ClosedEventManager）</li>
|
|
|
219 <li>ノードの接続状態確認（KeepAlive）</li>
|
|
|
220 <li>子ノードへのデータの転送(flip)</li>
|
|
|
221 <li>データの圧縮</li>
|
|
|
222 </ul>
|
|
|
223
|
|
|
224
|
|
|
225 </div>
|
|
|
226 <div class='slide '>
|
|
|
227 <!-- _S9SLIDE_ -->
|
|
|
228 <h1 id="meta-computation">Meta Computationの追加</h1>
|
|
|
229 <ul>
|
|
|
230 <li>TreeVNCの数MByteの画面差分データを配信し続けるためデータを圧縮している</li>
|
|
|
231 <li>画面データを圧縮して送る → 解凍して画面表示 → 再圧縮して子ノードへ転送</li>
|
|
|
232 <li>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</li>
|
|
|
233 <li>圧縮のMeta Computationと転送のMeta Computationを追加した</li>
|
|
|
234 </ul>
|
|
|
235
|
|
|
236
|
|
|
237 </div>
|
|
|
238 <div class='slide '>
|
|
|
239 <!-- _S9SLIDE_ -->
|
|
|
240 <h1 id="meta-ds">圧縮表現(Meta DS)の追加</h1>
|
|
|
241 <ul>
|
|
|
242 <li>DSを複数作るのではなく、１つのDSに対しMeta DSとして以下の表現を同時に持たせる</li>
|
|
|
243 </ul>
|
|
|
244
|
|
|
245 <table style="border:none;">
|
|
|
246 <tr><td width="550px">
|
|
|
247 1. 一般的なJavaのオブジェクト<br />
|
|
|
248 LocalDSMにputしたときの形式 <br />
|
|
|
249 <br />
|
|
|
250 2. シリアライズ化されたバイナリオブジェクト <br />
|
|
|
251 RemoteDSMにputしたときの形式 <br />
|
|
|
252 <br />
|
|
|
253 3. 2を圧縮したバイナリオブジェクト <br />
|
|
|
254 今回追加した形式 <br />
|
|
|
255 </td>
|
|
|
256 <td width="500px">
|
|
|
257 <img src="./pictures/compressDS.svg" width="100%" />
|
|
|
258 </td>
|
|
|
259 </tr>
|
|
|
260 </table>
|
|
|
261
|
|
|
262
|
|
|
263 </div>
|
|
|
264 <div class='slide '>
|
|
|
265 <!-- _S9SLIDE_ -->
|
|
|
266 <h1 id="dsmapi">圧縮表現を扱うDSMとAPIの追加</h1>
|
|
|
267 <ul lang="java">
|
|
|
268 <li>Local と Remote それぞれに圧縮表現を扱う Compressed DSM を追加</li>
|
|
|
269 <li>DSを圧縮したい場合は指定する DSM を Compressed DSM に変える</li>
|
|
|
270 <li>圧縮するコードとしないコードで変更が少ない</li>
|
|
|
271 </ul>
|
|
|
272 <pre><code> put("Remote", "Key", val);
|
|
|
273 put("compressedRemote", "Key", val);
|
|
|
274 </code></pre>
|
|
|
275
|
|
|
276
|
|
|
277 </div>
|
|
|
278 <div class='slide '>
|
|
|
279 <!-- _S9SLIDE_ -->
|
|
|
280 <h1 id="section-3">圧縮表現がオンデマンドに作られる</h1>
|
|
|
281 <ul>
|
|
|
282 <li>DS はオブジェクト表現と圧縮表現を同時にもつため、TreeVNCでは受け取った画面データを解凍した後、転送のためにコピーや再圧縮をすることはない。</li>
|
|
|
283 <li>複数表現は必要最低限にしか作られない。</li>
|
|
|
284 <li>一つのKeyに対し様々な表現のDSが対応するが、キャストメソッドであるasClass()によってユーザーは送られてくるDSの表現を気にせず任意の型で取り出せる。</li>
|
|
|
285 </ul>
|
|
|
286
|
|
|
287
|
|
|
288 </div>
|
|
|
289 <div class='slide '>
|
|
|
290 <!-- _S9SLIDE_ -->
|
|
|
291 <h1 id="meta-computation-1">Meta Computationの評価</h1>
|
|
|
292 <p>TreeVNCとAliceVNCを比較した</p>
|
|
|
293
|
|
|
294 <ul>
|
|
|
295 <li>性能比較<br />
|
|
|
296 各ノードへのメッセージの伝達速度を比較<br />
|
|
|
297 同等の性能が実現できたか</li>
|
|
|
298 <li>コード比較<br />
|
|
|
299 コード量・コード複雑度を比較<br />
|
|
|
300 シンプルな記述で仕様の変更が抑えられているか</li>
|
|
|
301 </ul>
|
|
|
302
|
|
|
303
|
|
|
304 </div>
|
|
|
305 <div class='slide '>
|
|
|
306 <!-- _S9SLIDE_ -->
|
|
|
307 <h1 id="section-4">性能比較 - 実験結果</h1>
|
|
|
308 <ul>
|
|
|
309 <li>3段目の計測結果</li>
|
|
|
310 <li>同じ傾向から同等の処理性能があることがわかった</li>
|
|
|
311 </ul>
|
|
|
312
|
|
|
313 <table style="border:none;">
|
|
|
314 <tr>
|
|
|
315 <td><img src="./pictures/TreeVNC_depth3.svg" width="80%" /></td>
|
|
|
316 <td><img src="./pictures/AliceVNC_compress_depth3.svg" width="80%" /></td>
|
|
|
317 </tr>
|
|
|
318 <tr>
|
|
|
319 <td align="center">TreeVNC</td>
|
|
|
320 <td align="center">AliceVNC</td>
|
|
|
321 </tr>
|
|
|
322 </table>
|
|
|
323
|
|
|
324
|
|
|
325 </div>
|
|
|
326 <div class='slide '>
|
|
|
327 <!-- _S9SLIDE_ -->
|
|
|
328 <h1 id="section-5">コード量比較</h1>
|
|
|
329 <ul>
|
|
|
330 <li>TightVNCを含む全体の行数・単語数はAliceVNCのほうが少ない</li>
|
|
|
331 <li>コードの増加量ではTreeVNCに比べ75%仕様の変更が抑えられている</li>
|
|
|
332 </ul>
|
|
|
333
|
|
|
334 <table style="border-collapse: collapse;border:1px solid #000000;">
|
|
|
335 <th style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;"></th>
|
|
|
336 <th style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;"> 行数 </th>
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337 <th style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;">単語数</th>
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338 <th style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;">TightVNCからの変更行数</th>
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339 <tr>
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340 <td style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;"> TreeVNC </td>
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341 <td style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;">19502</td>
|
|
|
342 <td style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;">73646</td>
|
|
|
343 <td style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;">7351</td>
|
|
|
344 </tr>
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|
345 <tr>
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346 <td style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;"> AliceVNC </td>
|
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347 <td style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;">14647</td>
|
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|
348 <td style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;">59217</td>
|
|
|
349 <td style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;">1129</td>
|
|
|
350 </tr>
|
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|
351 <tr>
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352 <td style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;"> 減少率 (%)</td>
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353 <td style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;">25</td>
|
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|
354 <td style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;">20</td>
|
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|
355 <td style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;">75</td>
|
|
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356 </tr>
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|
357 </table>
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358
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359
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360 </div>
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361 <div class='slide '>
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362 <!-- _S9SLIDE_ -->
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363 <h1 id="section-6">コード複雑度比較</h1>
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364 <ul>
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365 <li>循環的複雑度を用いる<br />
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366 コード内の線形独立な経路の数。if や forが多いほど複雑度が高い。</li>
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367 </ul>
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368
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369 <table style="border-collapse: collapse;border:1px solid #000000;">
|
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370 <th style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;"></th>
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371 <th style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;"> 平均値 </th>
|
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|
372 <th style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;">最高値</th>
|
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|
373 <tr>
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374 <td style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;"> TightVNC </td>
|
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375 <td style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;">13.63</td>
|
|
|
376 <td style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;">97</td>
|
|
|
377 </tr>
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|
378 <tr>
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|
379 <td style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;"> TreeVNC </td>
|
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|
380 <td style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;">15.33</td>
|
|
|
381 <td style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;">141</td>
|
|
|
382 </tr>
|
|
|
383 <tr>
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|
384 <td style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;"> AliceVNC</td>
|
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|
385 <td style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;">10.95</td>
|
|
|
386 <td style="border:1px solid #000000;padding:5px 15px 5px 15px;">99</td>
|
|
|
387 </tr>
|
|
|
388 </table>
|
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389
|
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390 <ul>
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391 <li>AliceVNCのほうがTreeVNCに比べ複雑度が低い</li>
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|
392 <li>TreeVNC で最も複雑度が高いTreeRFBProto.classはデータの待ち合わせ処理や通信処理が入り組んだ複雑なコード</li>
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|
393 <li>AliceVNCで最も複雑度が高いSwingViewerWindow.classは、TightVNCから変更がほとんどないため、AliceVNCの持っている複雑度はTightVNCが元来持っていた複雑度</li>
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|
|
394 </ul>
|
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395
|
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396
|
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|
397 </div>
|
|
|
398 <div class='slide '>
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|
399 <!-- _S9SLIDE_ -->
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|
400 <h1 id="section-7">まとめ</h1>
|
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|
401 <ul>
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|
402 <li>JungleとAliceで生じていたJava等のバージョンのズレを修正した</li>
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403 <li> </li>
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|
404 <li>測定用に、任意のnodeと任意のトポロジーを形成するperlスクリプトを作成した</li>
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405 <li>
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|
406 <p>mavenリポジトリのキャッシュをクリアすることアップデートできた。</p>
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|
407 </li>
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408 <li>Alice が実用的なアプリケーションを記述するための Meta Computation として、Meta Data Segmentに複数の表現のデータを同時に持たせることで圧縮機能を実装した。同様の手法を用いれば暗号表現などへの対応もでき自由度の高い通信を行うことが可能になる。</li>
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|
409 <li>TreeVNCをAlice上で実装し比較を行った結果、変更量の少ないシンプルな記述でTreeVNCの基本機能を実現でき、同等の性能を出すことに成功した。</li>
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410 <li>AliceのMeta Computationが拡張性・信頼性の高い実用的な分散アプリケーションの構築に有用であることが確認された。</li>
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|
411 </ul>
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412
|
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413
|
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414 </div>
|
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|
415 <div class='slide '>
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|
416 <!-- _S9SLIDE_ -->
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|
417 <h1 id="section-8">今後の課題</h1>
|
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|
418 <ul>
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419 <li>
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420 <p>新たに確立した測定環境で現在のJungleの分散性能を測定したい</p>
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|
421 </li>
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422 <li>再接続時に、Jungleのノードのデータを再ロードできるプロトコルを定義したい
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423 <ul>
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424 <li>方法としては、他のノード、もしくはディスクからデータを読み込む</li>
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|
425 </ul>
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|
426 </li>
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|
427 <li>ディスク上にしかないツリートポロジーを読み出すプロトコルを定義したい</li>
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|
428 </ul>
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429
|
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|
430 <style type="text/css">
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431 <!--
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432 *{
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|
433 font:nomal 100% 'PT Sans';
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434 }
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435
|
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|
436 ul > li{
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|
437 list-style-type:disc;
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|
438 }
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439
|
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|
440 .slide h1{
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|
441 text-align:left;
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|
442 color:#777777;
|
|
|
443 font:bold 40px/1.13 'PT Sans', sans-serif;
|
|
|
444 margin-bottom: 50px;
|
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|
445 }
|
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|
446
|
|
|
447 div#slide1 h1{
|
|
|
448 text-align:left;
|
|
|
449 color:#777777;
|
|
|
450 font:bold 60px 'PT Sans', sans-serif;
|
|
|
451 margin-bottom: 50px;
|
|
|
452 }
|
|
|
453
|
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|
454 pre > code{
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|
455 font-family:'Droid Sans Mono', 'Courier New', monospace;
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456 }
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457
|
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|
458 img[alt="opt"]{
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|
459 display: block;
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460 margin-left: auto;
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461 margin-right: auto;
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462 }
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463
|
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|
464 img[alt="right"]{
|
|
|
465 margin-right: 0;
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|
|
466 }
|
|
|
467
|
|
|
468 table {
|
|
|
469 margin-left: auto;
|
|
|
470 margin-right: auto;
|
|
|
471 }
|
|
|
472
|
|
|
473 th {
|
|
|
474 font-size: 120%;
|
|
|
475 }
|
|
|
476 -->
|
|
|
477 </style>
|
|
|
478
|
|
|
479 <!-- === end markdown block === -->
|
|
|
480 </div>
|
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|
481
|
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|
482
|
|
|
483 </div><!-- presentation -->
|
|
|
484 </body>
|
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485 </html>
|
