Jiniと分散型プログラミング言語

並列分散ソフトウェア

                                       電子・情報工学系
                                       新城 靖
                                       <yas@is.tsukuba.ac.jp>

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■今日の重要な話

参考文献

Marko Boger: Java in Distributed Systems: Concurrency, Distribution and Persistence, John Wiley & Sons, 2001. ISBN: 0471498386

http://www.dpunkt.de/buch/3-932588-32-0.html (ドイツ語) jivs code

■連絡事項

sakura の make run-TransientSpace の問題は、 回避方法が判明した。 実行結果を含めて、明日(20日) 18:00 までに提出すること。

■Jini

Jini (ジニー)は、Java を中核にした、情報家電製品を相互接続するための通 信技術。

1999年に、サン・マイクロシステムズ社のビル・ジョイらによって開発され発 表された。

Jini の目標は、ネットワークで Plug & Play を実現すること。 機器をネットワークに接続しただけで、特別な設定 をしなくてもすぐに利用可能になること。

目標

サービスには、ハード的なもの(プリンタ、ディジタルカメラ、CD Player) の他に、ソフト的なもの(スペルチェック、翻訳、アドレス帳)がふくまれる。

JavaSpaces は、内部的に Jini のルックアップ・サービスの実現で使われて いる。JavaSpaces も、Jini でアクセス可能なサービスの1つと考えることも できる。

◆UPnP (Universal Plugand Play)

Microsoft の、Jini に対抗した技術。

◆ルックアップ・サービス

Jini中心的な技術が、ルックアップ・サービス。

サービスの登録と検索

ルックアップ・サービス自身も、最初から知られている必要はない。 ネットワーク上で自動的に探される。 Discovery と Join。

◆リース

サービスは、永続的に登録されるではなくて、 特定の時間だけ利用可能になる。

この仕組みが、leasing。Java のオブジェクトが lease。

リース期間は、延長することができる。 延長されなかった lease は、ルックアップ・サービスから削除される。 登録されているサービスを明示的に削除する仕組みは、存在しない。

サービスが削除された時には、 分散型イベント配送サービスにより 関係している所に知らされる。

トランザクションのインタフェースは定められているが、 具体的な実現は各サービスにまかされている。

◆Jiniを使うのに必要とされているもの

IPアドレスの割り当ては、Jiniの一部ではない。

◆サービス

サービスは、Java のオブジェクトで実現される。

サービスの提供者とサービスの利用者の間は、最終的にはに RMI で接続される。

ServiceIDLister インタフェースを implements する。

package com.sun.jini.lookup;
public interface ServiceIDListener extends java.util.EventListener {
    void serviceIDNotify(net.jini.core.lookup.ServiceID serviceID);
}
ルックアップ・サービスからコールバックされる。

◆Discovery と Join

各ネットワークには、ルックアップ・サーバを置く。

Discovery
Jini を使うには、まず、ルックアップ・サーバを探す。
Join
サービスの提供者が、インタフェースと属性をルックアップ・サーバに 登録する。

Discovery の実現方法

ルックアップ・サーバは、起動時、再起動時、224.0.1.84:4160 にMulticast Announcement Protocol で、利用可能性を広告する。

サービスの提供者がネットワーク上のルックアップサービスをマルチキャストで探す。

図1 マルチキャストによる Discovery

サービスの提供者がルックアップサービスにサービスオブジェクトを登録する。

図2 Join

Ball.java

◆サービスのグループ

サービスは、1つ以上のグループに属する。

グループは、名前(文字列)で区別される。

名前としては、DNS 風の表記のものが推奨されている。

◆JoinManager(サーバ側)

Discovery と Join は、規格上は、ネットワーク・プロトコルになっている。

Jini パッケージは、JoinManager という参照クラスを含む。


    public JoinManager(Object obj,  Entry[] attrSets,
                       ServiceIDListener callback,
                       LeaseRenewalManager leaseMgr)
        throws IOException
    public JoinManager(Object obj, Entry[] attrSets, String[] groups,
                       LookupLocator[] locators,
                       ServiceIDListener callback,
                       LeaseRenewalManager leaseMgr )
        throws IOException

BallStarter.java

◆Lookup(クライアント側)

クライアントは、サービスを探す。

サービスの利用者がルックアップサービスに対してサービスオブジェクトを検索する。

図3 Lookup

サービスは、次の3つで区別される。 サービスを検索する時に ServiceTemplate のオブジェクトを作成する。 JavaSpaces のように、null を指定すれば、ワイルドカードを意味する。

    public ServiceTemplate(ServiceID serviceID,
                           Class[] serviceTypes,
                           Entry[] attrSetTemplates)

サービス(オブジェクト)の探し方
  1. LookupLocator により、マルチキャスト、または、 ユニキャストで ルックアップ・サービスを探す。
  2. ルックアップ・サービスのプロキシ ServiceRegistrar を作る。
  3. テンプレートを作り、ServiceRegistrar に渡す。
サービスを見つける過程で、サービス(オブジェクト)のRMI のスタブ(クライ アント側スタブ)が転送される。

◆サービスの利用

最終的にクライアントは、サービス・プロバイダを RMI で呼び出す。

Bat.java

◆Leasing

信頼性が低いネットワークと、どう戦う方法の1つ。

lease には、期限がある。

期限の長さは、交渉可能。 期限が短い(1分以下、数秒)というのは、あまり想定されていない。

リースの利点


public interface Lease {
    long FOREVER = Long.MAX_VALUE;
...
    long getExpiration();
    void renew(long duration)
        throws LeaseDeniedException, UnknownLeaseException, RemoteException;
    void cancel() throws UnknownLeaseException, RemoteException;
...
}

getExpiration() で、リースの残り時間がわかる。ミリ秒単位。

renew() で延長する。 延長できない時には、LeaseDeniedException が返される。

もう使わなくなった時には、cancel() できる。 期限切れと同じことになる。

リースの管理には、LeaseRenewalManager を使う。

◆セキュリティ

本当に、アクセス制御はなくてもいいのか。

■分散型プログラミング言語

プログラミング言語は、ネットワークの存在や通信をさまざまな度合いで隠し ている。

問題:

「socket があれば、分散型プログラミング言語」とは、定義したくない。

◆分散型OSとネットワークOS

ネットワーク・オペレーティング・システム

ネットワークの機能はある。

利用者は、常にどの計算機を使っているのかを意識する必要がある。

コマンド

システムコール

分散型オペレーティング・システム

利用者は、仮想的な1台の計算機を使っているように感じ、計算機と計算機の 境界線が見えなくなる。分散透明性(network transparency)が実現されてい る。

目標

現在の技術

注意: 負荷分散の分散(load sharing/balancing)とこの講義のタイトルの分散 (distributed)は意味が違う。

◆Emerald

初期(1980年代)の分散型言語。オブジェクト指向。

一般的な特徴

Emerald の目標。

分散透明性と移動は、矛盾している。

◆Emeraldの参照

Emerald では、オブジェクトのアクセスは、参照(reference)を通じて行われ る。参照は、ローカルもリモートも区別がない。 (分散透明性が実現されている)。

メソッド呼出しの引数も参照で渡される。オブジェクトの場所が違うと、重た い。コピーの方が速い。

◆Emeraldのオブジェクト・マイグレーション

Emerald には効率を挙げるために、オブジェクトを移動(migrate)させる機能 がある。
move X to Y
オブジェクト X を、オブジェクト Y のあるホストに移動。ヒント (システムは実際には移動させないこともある)。
fix X at Y
オブジェクト X を、オブジェクト Y のあるホストに移動して、 さらに動かないように固定する。
unfix X
オブジェクト X を、再び移動可能にする。
refix X at Z
fix されているオブジェクト X を、オブジェクト Z のあるホストに移 動して、さらに動かないように固定する。全体が atomic に行われる。

Call by reference が重たい。

call by move
引数をオブジェクトの方に移動させる。
call by visit
メソッドがリターンすると、オブジェクトも戻ってくる。
call by move return
結果のオブジェクトも戻ってくる。
移動の粒度が重要。オブジェクトのグループ化。 attached キーワードがついていると、いっしょに移動する。

◆ローカルとリモートの統合

A note on Distributed Computing [Waldo 1994]

この方法論にそって開発されたプログラミング言語もあるが、 そのような言語のアプリケーションの範囲は狭い。

◆ローカルのプログラミングと分散のプログラミングの違い

歴史 単に繋ぐだけでは、分散の難しい問題は、解決されない。

◆分散の難しい問題

例:

◆RMI付Javaは、分散型プログラミング言語か

◆分散型プログラミング言語の要件

分散の難しい問題は、まだ汎用的に解ける技術はない。 汎用性がないと、プログラミング言語には採り入れにくい。

◆分散型プログラミング言語で分散システムが作れるか

分散OS上で分散システムが走るか。
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Last updated: 2004/02/19 00:18:22
Yasushi Shinjo / <yas@is.tsukuba.ac.jp>