%%include default.mgp
%default 1 leftfill, size 2, fore white, xfont times-medium-i
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%nodefault
%%bgrad
%size 8, fore yellow, vfont goth

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Java スレッドの永続化、移送と
移動エージェントへの応用
%size 4, fore orange, vfont min

早稲田大学 理工学部
首藤一幸  村岡洋一


%size 5, fore white, left, %prefix "               "
従来研究
応用
手法と実装
実行コンテクストを扱う際の問題
システム
性能評価
まとめ

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スレッド移送システム

%fore yellow
	実行コンテクスト
%cont, fore white
を含めて移送
	スレッドのディスク等への保存が可能
	移送スレッドのクラス定義を自動転送
		移送先へのインストールが不要
%fore yellow
	非均質環境
%cont, fore white
で動作
		プロセッサ, OS を選ばない
		JVM の機種非依存性による

	動作環境
		Java Development Kit (JDK) 1.1
		UNIX 互換 OS で動作
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従来研究

	Object Migration
		実行コンテクストは移送しない

	プロセス移送
		同一のプロセッサ、OS 間で移送
		OS のサポートが必要

	Java用移動エージェント
		移動先で実行を継続できない
		既存システム* は、移動の際に実行コンテクストを捨てる
			* Voyager,  Aglets Workbench,  Kafka,  odysssey
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応用

スレッド移送の応用

	移動エージェントの記述
		ローカルに動作するコードとほぼ同じ記述法

	プログラムの耐故障性向上
		実行中の状態を保存するコードを書く必要がない

	負荷分散
		メカニズム (API, place の CUI) を提供
		ポリシーは提供していない

	Disconnected operation
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応用 :  移動エージェントの記述

プログラミングインタフェースを比較
	Voyager 1.0 - Agent enhanced ORB
		移動 :  
%cont, fore yellow
moveTo()
%cont, fore white
 メソッド
      移動先、移動先で呼び出したいメソッド名が引数
%size 3, prefix "                "
public class MobileAgent extends Agent {
  public void 
%cont, fore yellow
callback
%cont, fore white
(Object arg) {
    System.out.println((String)arg);
  }
  public void go (String address) {
%fore yellow
    moveTo(address, "callback", "Hello.");
%fore white
    System.out.println("This statement is never executed.");
  }
}
%size 4, prefix ""
%center, vfont goth
実行が継続されないため
ローカルに動作するコードとは記述法が異なる

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応用 :  移動エージェントの記述

	MOBA - スレッド移送システム
		Thread クラスの代わりに
%cont, fore yellow
 MobaThread
%cont, fore white
 クラスを使用

		スレッドの生成
%size 4, prefix "            "
Thread t = new MobaThread(...);
t.start();
%size 4, prefix ""

		スレッド自身による移動
%prefix "            "
…
%size 4, fore yellow
MobaThread.goTo(移動先計算機);
%fore white
…
%size 4, prefix ""
%center, vfont goth
移動先で実行が継続されるため
移動を意識せずに記述できる

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システム構成

クラスライブラリと place から成る

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%image "../fig/place.gif"

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place のサブシステム

%prefix "  ", size 4
スレッド移送系
クラスロード系
コマンドシェル系 - 利用者からのコマンド(移送,永続化,…)を受ける
%prefix ""

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%image "../fig/placeelem.gif"

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手法 :  要素技術


%center
%image "../fig/mobatech.gif"

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スレッド移送


	スレッドの状態の転送
		スレッドを外部化, 転送, 内部化

	移送先へのクラス定義の転送
		移送先で実行を継続するために
%cont, fore yellow, vfont goth
コードの移動
%cont, fore white, vfont min
が必要

%%%%%
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スレッド外部化


%vfont goth, fore yellow
	外部化
%cont, vfont min, fore white
 - スレッドの状態のバイト列化
%vfont goth, fore yellow
	内部化
%cont, vfont min, fore white
 - JVM内への再構成

手順
	前処理
		自身の外部化のためには別スレッドを起動
	排他制御, 一時停止
		対象スレッドのモニタを取得
	バイト列化

%%%%%
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スレッド外部化

	バイト列化

%center
%image "../fig/extproc.gif"

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Object Marshaling

オブジェクト群 (のグラフ) のバイト列化

	問題 :  
%cont, fore yellow, vfont goth
位置依存
%cont, fore white, vfont min
のオブジェクト
		ファイル記述子など、単純な外部化、内部化では問題あり
		無効化や修整が必要

	クラスの分類が必要
		位置非依存
		位置依存
			同一スレッドによる marshal, unmarshal では対処不要
			常に対処が必要
%size 5
現在
%center
一部のクラスに対する無効化処理が実装されている

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クラス定義の転送

	必要に応じて (動的に) 自動的に転送される
		あらかじめ移送先へインストールしておく必要がない
		実行に必要なクラス定義が移送先でも得られることを保証
		移動エージェント向き

	一貫したクラス名空間
		クラス定義はスレッド生成元からロード
		クラス名空間が移送先に依存しない

今後
	静的な転送による最適化

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実行コンテクストを扱う際の問題


Java 仮想計算機 (JVM) 上の実行コンテクストを
永続化、移送する際の問題

	バイトコードから機械語への変換系
		JIT コンパイラ, static コンパイラ, …

	ネイティブメソッド
		実行コンテクストへのアクセスに必要

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機械語への変換系

%size 4
高速実行のために、仮想計算機のコードから
プロセッサの機械語へ変換する実行系が増えている
  例)
		JIT コンパイラ   :  クラスのロード時
		static コンパイラ :  実行前

%center
%size 5
JVM 中立な永続化のためには
%fore yellow, vfont goth
実行コンテクストの機種非依存表現
%cont, fore white, vfont min
が必要

プロセッサネイティブなコードの実行中、
JVM の
%cont, fore yellow, vfont goth
プログラムカウンタ(PC)
%cont, fore white, vfont min
は機械語の命令列を指す
↓
%fore yellow, vfont goth
機種非依存表現を得られない

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機械語への変換系

対策
	PC をバイトコード上のオフセットに変換する
		JVM の JIT インタフェースとして用意されていない
		バイトコードと機械語命令は 1対1 対応しない

	スレッドごとに変換の可否を制御
		JVM に手を入れる必要がある

	JVM ごと変換を抑制する
		現状の解決策
		実行性能に難あり

%%%%%
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ネイティブメソッド

Java ではなく C や C++ で記述されたメソッド

Java 言語では実行コンテクストにアクセスできない
JVM 内へのアクセスに
%cont, fore yellow, vfont goth
ネイティブメソッドが必要
%fore white, vfont min

%size 5
利用のデメリット
		機種依存するので実行形式の可搬性が損なわれる
		インストール時にコンパイルが必要
		アプレットから利用しづらくなる

%size 5
既存の移動エージェント
		既存システムはネイティブメソッドを使用していない
		移動の際に実行コンテクストを捨てる

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性能評価

	移送遅延
		MOBA
		Voyager 1.0.1 - Agent enhanced ORB
	スループット
		MOBA と ORB 2種
			RMI
			HORB 1.3.b1
              (RMI と同等のバッファリングをする unofficial 版)
%size 5
実験環境
		マシン1:  Sun (UltraSPARC 168MHz)
		マシン2:  Sun (UltraSPARC 167MHz)
		JVM:    JDK 1.1.5, Sun の JIT コンパイラ
		ネットワーク:  100Mbps Ethernet, リピータ1台経由
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性能評価 :  移送遅延

移動エージェントを往復させ、片道の移動時間を算出
	MOBA   : 219 msec
	Voyager : 454 msec

%center
%image "../fig/lt-color.gif"
%%image "../fig/lt.gif"

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性能評価 :  スループット

	ORB 2種
     double型配列を引数に遠隔メソッド呼び出し
	MOBA  配列を保持して移動

%center
%image "../fig/tp-color.gif"

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まとめ

%fore yellow, vfont goth
	実行コンテクスト
%cont, fore white, vfont min
を含めたJavaスレッドの移送を実現
	ローカルに動作するコードと変わらない
   移動エージェントの
%cont, fore yellow, vfont goth
透過的な記述
%fore white, vfont min
	各種応用
   移動エージェント, 負荷分散, 耐故障性向上
	実行コンテクストを扱う際の問題を明らかにした
	小さい移送遅延、高いスループット
	公開済み
%cont, size 4
  http://www.shudo.net/moba/

%size 5
	課題
		オブジェクトは単純にコピーしていることによる問題の解決
		機械語への変換系との同時動作