%%
%% 研究報告用スイッチ
%% [techrep]
%%
%% 欧文表記無しのスイッチ(etitle,eabstractは任意)
%% [noauthor]
%%

%\documentclass[submit,techrep]{ipsj}
\documentclass[submit,techrep,noauthor]{ipsj}



\usepackage[dvips]{graphicx}
\usepackage{latexsym}
\usepackage{url}
\usepackage{listings}
\usepackage{caption}

\def\Underline{\setbox0\hbox\bgroup\let\\\endUnderline}
\def\endUnderline{\vphantom{y}\egroup\smash{\underline{\box0}}\\}
\def\|{\verb|}
%

%\setcounter{巻数}{59}%vol59=2018
%\setcounter{号数}{10}
%\setcounter{page}{1}

\lstset{
  language=java, 
  tabsize=2, 
  numbers=left,
  frame=single, 
  basicstyle={\ttfamily\footnotesize}, % 
  identifierstyle={\footnotesize}, % 
 commentstyle={\footnotesize\itshape}, % 
  keywordstyle={\footnotesize\bfseries}, % 
  ndkeywordstyle={\footnotesize}, % 
  stringstyle={\footnotesize\ttfamily}, 
  breaklines=true, 
  captionpos=t, 
  columns=[l]{fullflexible}, % 
  xrightmargin=0zw, % 
  xleftmargin=1zw, % 
  aboveskip=1zw, 
  numberstyle={\scriptsize}, % 
  stepnumber=1, 
  numbersep=0.5zw, % 
  lineskip=-0.5ex, 
}

\renewcommand{\lstlistingname}{Code}

\begin{document}


\title{継続を使用する並列分散フレームワークのUnity実装}

%\etitle{How to Prepare Your Paper for IPSJ SIG Technical Report \\ (version 2018/10/29)}


\affiliate{KIE}{琉球大学大学院理工学研究科情報工学専攻}
\affiliate{IE}{琉球大学工学部工学科知能情報コース}

\author{安田 亮}{Ryo Yasuda}{KIE}[riono210@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp]
\author{河野 真治}{Shinji Kono}{IE}[kono@ie.u-ryukyu.ac.jp]

\begin{abstract}
 FPSやMMORPGなどのゲームにおける通信方式には、クライアントサーバ方式とp2p方式の2つが考えられる。しかし、クライアントの負荷軽減やチート対策などを理由にクライアントサーバ方式が主流である。データの同期にはサーバを経由するため低速である。
そこで本研究室で開発している分散フレームワークChristieを用いることで、高速かつ、安全に、データの同期を行いたいと考えた。
本研究ではChrisiteをゲームエンジンUnityに対応するため、C\#への書き換えを行う。
\end{abstract}


%
%\begin{jkeyword}
%情報処理学会論文誌ジャーナル，\LaTeX，スタイルファイル，べからず集
%\end{jkeyword}
%
%\begin{eabstract}
%This document is a guide to prepare a draft for submitting to IPSJ
%Journal, and the final camera-ready manuscript of a paper to appear in
%IPSJ Journal, using {\LaTeX} and special style files.  Since this
%document itself is produced with the style files, it will help you to
%refer its source file which is distributed with the style files.
%\end{eabstract}
%
%\begin{ekeyword}
%IPSJ Journal, \LaTeX, style files, ``Dos and Dont's'' list
%\end{ekeyword}

\maketitle


\section{オンラインゲームにおけるデータ通信}



\section{Chrisite のC\#への書き換えについて}
Chrisite はAlice というプロジェクトで開発が行われていた。しかしAlice には様々な問題点があった。





\section{Christieの基礎概念}
Chrisiteは当研究室で開発している分散通信フレームワークである。同じく当研究室で開発している GearsOSのファイルシステムに組み込まれる予定があるため、GearsOSを構成する言語 Continuation based Cと似た概念を持っている。 Chrisiteに存在する概念として以下のようなものがある。

\begin{itemize} %箇条書き
\item CodeGear 
\item DataGear
\item CodeGearManager 
\item DataGearManager 
\end{itemize}

以下はjava版のChrisiteについて解説を行う。
CodeGearはクラスやスレッドに相当する。
DataGearは変数データに相当し、CodeGear内でannotationを用いて変数データを取得する。CodeGear内に記述した全てのDataGearの中にデータが格納された際に、初めてそのCodeGearが実行されるという仕組みになっている。
CodeGearManagerはノードであり、CodeGear、DataGear、DataGearManagerを管理する。
DataGearManagerはDataGearを管理するものであり、putという操作により変数データ、つまりDataGearを格納できる。DataGearManagerのput操作を行う際にはLocalとRemoteのどちらかを選び、変数のkeyとデータを引数として渡す。
Localであれば、LocalのCodeGearManagerが管理しているDataGearManagerに対しDataGearを格納していく。Remoteであれば、接続したRemote先のCodeGearManagerが管理しているDataGearManagerにDataGearを格納できる。
put操作を行った後は、対象のDataGearManagerの中にqueueとして保管される。DataGearを取り出す際には、CodeGearm内で宣言した変数データにannotationをつける。DataGearのannotationにはTake、Peek、TakeFrom、PeekFromの4つがある。


\begin{description}
\item[Take] 先頭のDataGear を読み込み、そのDataGear を削除する。DataGearが複数ある場合、この動作を用いる
\item[Peek] 先頭のDataGear を読み込むが、DataGear が削除されない。そのため、特に操作をしない場合は同じデータを参照し続ける。
\item[TakeFrom (Remote DGM name)] Take と似ているが、Remote DGM nameを指定することで、その接続先(Remote) のDataGearManager からTake 操作を行える。
\item[PeekFrom (Remote DGM name)] Peek と似ているが、Remote DGM name を指定することで、その接続先(Remote) のDataGearManager からPeek 操作を行える。
\end{description}

\section{プログラムの例}
Code \ref{code:javaSHW} 、Code \ref{code:javaHWC} 、Code \ref{code:javaFHW} はChrisite の機能を使用してhello world を出力する例題である。

\lstinputlisting[caption=java StartHelloWorld, label=code:javaSHW]{src/StartHelloWorld.java}
\lstinputlisting[caption=java HelloWorldCodeGear, label=code:javaHWC]{src/HelloWorldCodeGear.java}
\lstinputlisting[caption=java FinishHelloWorld, label=code:javaFHW]{src/FinishHelloWorld.java}

Code \ref{code:javaSHW} ではCodeGearManager を作り、setup(new CodeGear) を行うことで各CodeGear に記述されたDataGear の待ち合わせを行う。全てのDataGear が揃った場合にCodeGear が実行される。CodeGearaManager の作成方法はStartCodeGear を継承したものから、createCGM(port) を実行することにより、CodeGearManager が作成できる。

Code \ref{code:javaSHW} の11、12行目はput(key, data) を行うことでDataGearManager のqueue にデータを格納することができる。key はstring 型のみで格納したい変数名を指定する。11、12行目のput ではCode \ref{code:javaHWC} のフィールド変数helloWorld を指定し、データは"hello" と"world" を逐次的に格納している。

Code \ref{code:javaHWC} 、Code \ref{code:javaFHW} がCodeGearにあたる。それぞれのフィールド変数には@Take annotation が付いており、DataGearManager に格納されたkey を参照してデータを取得する。その後DataGearManger に格納されたデータは破棄される。

Code \ref{code:javaHWC} では最初にフィールド変数 helloWorld にstring 型の"hellow"を取得、print を行い、再びkey hello、data "hello" をDataGearManager にput している。また8行目で自らをsetpuしているため、再帰的にHelloWorldCodeGear が再実行される。2回目の実行ではフィールド変数 helloWorld に"world" が格納と出力がされ、key world、data "world" がDataGearManager に格納される。Code \ref{code:javaHWC} でput した"hello" と"world" は最終的に、Code \ref{code:javaFHW} の同名のフィールド変数に格納される。
2回目の実行でもsetup しているが、DataGearManagerにはkey helloWorld のデータが無いため、3回目以降は実行されない。

Code \ref{code:javaHWC} の2回の実行後、Code \ref{code:javaHWC} のローカル変数hello とworld が全て揃ったことによりCode \ref{code:javaHWC} が実行されプログラムは終了する。



\section{C\# でのChristie}
Code \ref{code:csSHW}、Code \ref{code:csHWC}、Code \ref{code:csFHW}、はCode \ref{code:javaSHW} 、Code \ref{code:javaHWC} 、Code \ref{code:javaFHW} の例題をC\# に書き換えたものである。

\lstinputlisting[caption=C\# StartHelloWorld, label=code:csSHW]{src/StartHelloWorld.cs}
\lstinputlisting[caption=C\# StartHelloWorld, label=code:csHWC]{src/HelloWorldCodeGear.cs}
\lstinputlisting[caption=C\# StartHelloWorld, label=code:csFHW]{src/FinishHelloWorld.cs}

java とC\# はクラスや変数などの記述方法が似ているため、書き換えの際の大きな変更は少ない。
C\# ではjava のannotation はなく、attribute を利用する。attribute の使用方法はCode \ref{code:csHWC} の5行目のように、attribute を付与したい変数の前に[Take] などつけることで使用可能である。


\section{Unity}


\section{Unityでの動作}




\section{annotation の書き換え}
java 版ではDataGear を取得する際に、annotation という java の機能を用いて行った。C\#には annotation はなく、代わりにattribute を利用して DataGear の取得を行っている。
以下のCode \ref{code:javaTake}、Code \ref{code:csTake}はjava とC\# におけるTakeの実装である。

\lstinputlisting[caption=java における Take annotation の実装, label=code:javaTake]{src/Take.java}

\lstinputlisting[caption=C\# における Take attribute の実装, label=code:csTake]{src/Take.cs}

java でannotation を自作する際には、 @interfacs で宣言する。また、Code \ref{code:javaTake} の8行目ではannotation情報をどの段階まで保持するかを指定しており、Take の場合 JVMによって保存され、ランタイム環境で使用できる。9行目ではannotationの適用可能箇所を指定しており、フィールド変数に対して適応可能となっている。

C\# でattribute を作成する際には、 System.Attributeを継承する必要がある。attribute の適用可能箇所については、Code \ref{code:csTake} の4行目でフィールド変数を指定している。

\section{MessagePackの相違点}
Christie ではデータを送信する際に、MessagePack を使用してデータを圧縮し、送信している。java 版で使用しているMessagePack はバージョンが古く現在はサポートされてない。そのためMessagePack の最新版とは記述方法が異なっている。Code \ref{code:javamspackEx} はMessagePack の使用方法を示したものである。

\lstinputlisting[caption=java におけるMessagePack の使用方法, label=code:javamspackEx]{src/MessagePackEx.java}

MessagePack を使用するには圧縮するクラスに対して @Message annotationをつける必要がある。これにより、クラス内で定義したpublic変数が圧縮される。
Code \ref{code:javamspackEx} の17 - 21行目は圧縮解凍の例であり、MessagePackのインスタンスを作成後、msgpack.write(data) を行うことでbyte[] 型にdataを圧縮できる。
解凍にはmsgpack.read を使用し、圧縮されたbyte[] 型と圧縮対象のクラスを渡すことで解凍できる。


C\# のMessagePack は複数存在しており、java と同様な書き方をするMessagePack-CSharp を選択した。

\lstinputlisting[caption=C\# におけるMessagePack の使用方法, label=code:csmspackEx]{src/MessagePackEx.cs}

MessagePack-CSharp ではjava 版と同様にクラスに対して圧縮を行うためCode \ref{code:csmspackEx} の1行目で MessagePackObject attribute を追加している。また、圧縮する変数に対してkey を設定することができ、int やstring を指定することができる。


データの圧縮にはMessagePackSerializer.Serialize (data) を使用し、byte[] 型に圧縮される。解凍にはMessagePackSerializer.Deserialize$<$T$>$(data) を使用する。Deserializeはジェネリスク関数であるため、$<>$内に解凍するデータのクラスを指定する。
Code \ref{code:csmspackEx} の21行目では、変数それぞれにkey を設定していることでjson に展開することが可能である。

 
\section{CodeGear 実行時のThreadPool からTask への変更}
java 版ではCodeGearの実行にThreadPool を使用していた。C\# では書き換えの際にThreadPool よりも高機能なTask で書き換えを行った。

\lstinputlisting[caption=java におけるCodeGear を処理するThreadPool の実装の一部, label=code:javaExecutor]{src/ThreadPoolExecutor.java}

Code \ref{code:javaExecutor} はjava 版におけるCodeGear を実行するThreadPool の実装の一部である。java では独自にThreadPool を作成する際には ThreadPoolExecutor を継承する。また優先度の機構が実装されており、CodeGear 実行時に優先度を決めることが可能になっている。
CodeGearの実行には17行目のexecute を呼び出すことで、実行される。

\lstinputlisting[caption=C\# におけるCodeGear を処理するThreadPool の実装, label=code:csExecutor]{src/ThreadPoolExecutor.cs}

Code \ref{code:csExecutor} はCode \ref{code:javaExecutor} をC\#に書き換えを行ったものである。 
CodeGear の実行には14行目の Execute を呼び出し、Task で実行を行っている。Task はC\# のThreadPool を拡張したもので、内部にThreadPool と実行待ちQueue を持っている。スケジューラーを自作することも可能である。
実装の優先度が低かったため、今回はCodeGear のpriority による実行順変更については実装を行わなかった。

\section{Unity で使用されている通信ライブラリとの比較}


\section{チート対策について}

\section{実装の現状}


\nocite{*}
\bibliographystyle{ipsjunsrt}
\bibliography{riono-sigos}



\end{document}