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annotate paper/chapter4.tex @ 90:8f5c9719d6ee
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| author | Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp> |
|---|---|
| date | Mon, 03 Feb 2014 14:35:15 +0900 |
| parents | 4e8bfd65768f |
| children | 6f73e05d5024 |
| rev | line source |
|---|---|
| 50 | 1 \chapter{木構造データベースJungleの分散実装} |
| 2 前章では Jungle のアーキテクチャと分散設計について説明した. | |
| 3 トポロジーの形成と他サーバノードのデータのアクセス方法には Alice を使用する. | |
| 4 また, Jungle ではデータ編集のログとして TreeOperationLog がある. | |
| 5 この TreeOperationLog を Alice により他サーバノードへ送ることでデータの分散を行う. | |
| 6 | |
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7 本章では Jungle に行った分散実装について述べる. |
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8 まず, Aliceによるトポロジー形成の仕方を述べ, Aliceを利用したプログラミングの方法に |
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9 ついて説明を行う. |
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10 Aliceの提供する分散プログラミングにおけるデータアクセス機構について述べ, それらを使用する |
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11 上での注意点を述べる. |
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12 次に, それらをふまえてJungleの分散実装を行っていく. |
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13 データ分散に必要なクラスを用意することで他サーバノードとの通信を行う. |
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14 最後に, データ更新時の衝突において具体的なMergeの例として掲示板プログラムにおけるMergeについて述べる. |
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| 50 | 16 \section{Alice のトポロジーマネージャーの利用} |
| 17 | |
| 18 \subsection{トポロジーマネージャーの起動} | |
| 19 Alice を用いてサーバノードでトポロジーの形成を行う方法を述べる. | |
| 69 | 20 Alice のトポロジーマネージャーの起動は\ref{src:alice_ntm_run}の様に行う. |
| 50 | 21 \begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=src:alice_ntm_run,caption=Alice によるネットワークトポロジーマネージャーの起動,numbers=left] |
| 22 % java -cp Alice.jar alice.topology.manager.TopologyManager -p 10000 -conf ./topology/tree5.dot | |
| 23 \end{lstlisting} | |
| 24 -p オプションはトポロジーマネージャーが開くポートの番号, -conf オプションには dot ファイルのパスを渡す. | |
| 25 | |
| 26 ポート番号は Alice により記述された並列分散プログラムの起動時に渡す必要がある. | |
| 27 dot ファイルには, トポロジーをどのように形成するかが書かれている. | |
| 28 以下に, サーバノード数5で, 2分木ツリー構造を形成する dot ファイルの例を示す(\ref{src:alice_dot}). | |
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writed description of ods.put
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29 \newpage |
| 50 | 30 \begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=src:alice_dot,caption=ネットワークトポロジー設定用 dot ファイル,numbers=left] |
| 31 % cat tree5.dot | |
| 32 digraph test { | |
| 33 node0 -> node1 [label="child1"] | |
| 34 node0 -> node2 [label="child2"] | |
| 35 node1 -> node0 [label="parent"] | |
| 36 node1 -> node3 [label="child1"] | |
| 37 node1 -> node4 [label="child2"] | |
| 38 node2 -> node0 [label="parent"] | |
| 39 node3 -> node1 [label="parent"] | |
| 40 node4 -> node1 [label="parent"] | |
| 41 } | |
| 42 \end{lstlisting} | |
| 43 | |
| 44 node0 や node1 はサーバノードの名前を示す. | |
| 45 サーバノードの間にはラベルがあり, Alice 上ではこのラベル | |
| 46 に指定される文字列(キー)を使うことで他のサーバノードのデータへアクセスすることができる. | |
| 69 | 47 node0 \verb|->| node1 はサーバノード同士の繋がりを示している. |
| 50 | 48 次に続く label="child1" は, node0 が node1 のデータに"child1"という文字列を使うことでアクセス |
| 49 できることを示す. | |
| 50 | |
| 51 dot ファイルを読み込んだ Alice のトポロジーマネージャーに対して, サーバノードは | |
| 52 誰に接続を行えばよいかを訪ねる. | |
| 53 トポロジーマネージャーは訪ねてきたサーバノードに対してノード番号を割り振り, dot ファイル | |
| 54 に記述している通りにサーバノード同士が接続を行うよう指示をだす. | |
| 55 | |
| 56 トポロジーマネージャーは接続要求先を聞いてくるサーバノードに対して名前を割り振り, 接続相手を伝える. | |
| 57 dot ファイル\ref{src:alice_dot}により形成されるトポロジーを図\ref{fig:tree_topology}に示す. | |
| 58 | |
| 59 | |
| 60 \begin{figure}[htpb] | |
| 61 \begin{center} | |
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Writed description of persistent
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62 \includegraphics[scale=0.70]{figures/tree_topology_noarrow.pdf} |
| 50 | 63 \caption{Alice によるネットワークトポロジー形成} |
| 64 \label{fig:tree_topology} | |
| 65 \end{center} | |
| 66 \end{figure} | |
| 67 | |
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68 %矢印に書かれている文字列は, 相手のデータにアクセスするキーを示す. |
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69 %"child1", "child2", "parent" というキーを使うことで別のサーバノードにあるデータを取得することができる. |
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70 %これでトポロジーマネージャーが起動される. |
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71 |
| 50 | 72 \subsection{アプリケーション側の記述} |
| 73 次は Jungle 側のプログラムが最初に Alice のトポロジーノードと通信を行うようにする. | |
| 74 そのためには Alice の TopologyNode クラスに必要な情報を渡してインスタンスを生成する(\ref{src:app_start}). | |
| 75 \begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=src:app_start,caption=アプリケーションの起動,numbers=left] | |
| 76 public static void main( String[] args ) throws Exception | |
| 77 { | |
| 78 RemoteConfig conf = new RemoteConfig(args); | |
| 79 new TopologyNode(conf, new StartJungleCodeSegment(args, conf.bbsPort)); | |
| 80 } | |
| 81 \end{lstlisting} | |
| 82 TopologyNode クラスは第2引数として CodeSegment を受け取る. | |
| 83 TopologyNode のインスタンスはまず初めにトポロジーマネージャーへ接続を行う. | |
| 84 次にトポロジーマネージャーから受け取った情報を元に別のサーバノードとトポロジーの形成を行う. | |
| 85 その後, 第2引数で渡された StartJungleCodeSegment の実行を行う. | |
| 86 StartJungleCodeSegment には通常のアプリケーションの処理が書かれる. | |
| 87 | |
| 88 アプリケーションの起動時にはコンフィグの情報として, トポロジーマネージャーが動いているサーバのドメインとポート番号を | |
| 89 渡す必要がある. | |
| 90 例えば, mass00.cs.ie.u-ryukyu.ac.jp というサーバ上でポート番号10000を指定してトポロジーマネージャーを | |
| 91 起動した場合は次のようになる(\ref{src:run_program}). | |
| 92 \begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=src:run_program,caption=トポロジーマネージャーの利用,numbers=left] | |
| 93 % java Program -host mass00.cs.ie.u-ryukyu.ac.jp -port 10000 | |
| 94 \end{lstlisting} | |
| 95 | |
| 96 \section{Alice を用いての分散実装} | |
| 97 Aliceのポロジー形成と他のサーバのデータへのアクセスする機構を用いるためには, Aliceが | |
| 98 提供するプログラミングスタイルに沿わなければならない. | |
| 99 それはDataSegment(データ)とCodeSegment(タスク)によるプログラムである. | |
| 100 ここではまずDataSegmentとCodeSegmentによるプログラムの方法について説明し, 他サーバとの | |
| 101 通信部分の実装について述べる. | |
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102 |
| 50 | 103 \subsection{Alice によるプログラミング} |
| 104 AliceはDataSegment（データ）とCodeSegment（タスク）単位でプログラミングを行うことを述べた. | |
| 105 CodeSegmentには計算に必要なDataSegmentが登録される. | |
| 106 そしてDataSegmentが準備され次第CodeSegmentによる計算が実行される. | |
| 107 DataSegmentの取得は文字列のキーを使うことで行える. | |
| 69 | 108 コード\ref{src:cs_sample}にCodeSegmentの例を示す. |
| 109 \newpage | |
| 110 \begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=src:cs_sample,caption=CodeSegmentの実行,numbers=left] | |
| 50 | 111 public class TestCodeSegment extends CodeSegment { |
| 112 public Receiver arg1 = ids.create(CommandType.TAKE); | |
| 113 | |
| 114 public TestCodeSegment() { } | |
| 115 | |
| 116 public void run() { | |
| 117 int count = ds.asInteger(); | |
| 118 count++; | |
| 119 System.out.println("count = "+count); | |
| 120 if(c > 10) { exit(0); } | |
| 121 CodeSegment cs = new TestCodeSegment(); | |
| 122 cs.setKey("count"); | |
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123 ods.put("local", "count", c); |
| 50 | 124 } |
| 125 | |
| 126 public static void main(String[] args) { | |
| 127 CodeSegment cs = new TestCodeSegment(); | |
| 128 cs.arg1.setKey("local", "count"); // setKey API | |
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129 cs.ods.put("local", "count", 0); |
| 50 | 130 } |
| 131 } | |
| 132 \end{lstlisting} | |
| 133 コードの説明を行う. | |
| 69 | 134 このプログラムは, 数字を1から10まで出力を行い終了するプログラムである. |
| 50 | 135 17行目から19行目の処理が最初に行われる. |
| 136 まずTestCodeSegmentというCodeSegmentのインスタンスcsを生成する. | |
| 137 csはarg1というReceiverクラスのフィールドを保持しており, Receiverクラスは | |
| 138 DataSegmentを受けとるためのクラスである. | |
| 139 arg1に対しsetKey APIを使うことで, 使用したいDataSegmentのキー"count"を登録することができる. | |
| 140 これによりキー"count"に対してデータが登録された場合, そのデータを受け取りcsの計算が自動で始まる. | |
| 141 setKey APIの第一引数に渡している"local"はどのマシンのDataSegmentにアクセスするのかを指定している. | |
| 142 この場合は自分自身を表す"local"になる. | |
| 143 | |
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144 データの登録は\verb|ods.put|により行える. |
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145 上記のコード19行目ではputにより"count"をキーとして数値の0を登録している. |
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146 putがされるとcsの計算が始まり別スレッドにより8行目からの処理が行われる. |
| 50 | 147 |
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148 putによりキー"count"に登録された数値0はReceiverであるdsを使って取ることができる. |
| 50 | 149 7行目から13行目では\verb|ds.asInteger()|により, "count"に登録したデータの中身を受け取りインクリメントし出力する. |
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150 そして最後には\verb|ods.put|を行っている. |
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151 新たなTestCodeSegmentも生成しており, これはインクリメントされた"count"がputされることで実行される. |
| 50 | 152 この一連の処理を"count"の数値が10以上になるまで行う. |
| 153 | |
| 154 DataSegmentへデータの追加とCodeSegmentの実行について表した図\ref{fig:testcodesegment}になる. | |
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155 \begin{figure}[htpb] |
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156 \begin{center} |
| 50 | 157 \includegraphics[scale=0.70]{figures/testcodesegment.pdf} |
| 158 \caption{DataSegmentとCodeSegmentによるプログラムの例} | |
| 159 \label{fig:testcodesegment} | |
| 160 \end{center} | |
| 161 \end{figure} | |
| 162 | |
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163 \newpage |
| 50 | 164 % Alice の他サーバノードへの"log"のputの問題 |
| 165 | |
| 166 \subsection{他サーバノードのDataSegmentへアクセス} | |
| 167 Aliceにおける基本的なプログラミングは述べた. | |
| 168 次はネットワークを介して他サーバノードのDataSegmentにアクセスするプログラムについて述べる. | |
| 169 | |
| 170 まず, Aliceにより2分木3ノードのトポロジーが形成された場合を想定する. | |
|
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171 その時に実際に作られるトポロジーは図\ref{fig:remote_cs}となる. |
| 50 | 172 \begin{figure}[htpb] |
| 173 \begin{center} | |
| 174 \includegraphics[scale=0.70]{figures/remote_codesegment.pdf} | |
| 175 \caption{トポロジーの形成} | |
| 176 \label{fig:remote_cs} | |
| 177 \end{center} | |
| 178 \end{figure} | |
| 179 | |
| 180 ネットワークを介したDataSegmentへのアクセスはそのサーバノードを示す | |
| 181 文字列のキーを追加することで行える. | |
| 182 他サーバノードを示す文字列のキーとは図\ref{fig:remote_cs}に矢印の隣に書かれている文字列 | |
| 183 "parent", "child1", "child2" のことを指す. | |
| 184 例えば, server node0 が server node1のDataSegmentに入っている"count"というデータを | |
| 185 を使用したい場合は, 次のようにsetKeyを行えばよい（\ref{src:remote_cs1}）. | |
| 186 \begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=src:remote_cs1,caption=CodeSegmentで他サーバノードのDataSegmentを使用する,numbers=left] | |
| 187 CodeSegment cs = new RemoteCodeSegment(); | |
| 188 cs.arg1.setKey("child1", "count"); | |
| 189 \end{lstlisting} | |
| 190 また, 他サーバノードのDataSegmentにデータを送りたい場合は, putを行うときにサーバノードへのキーを | |
| 191 追加すればよい. | |
| 192 例として, server node1やserver node2がserver node0のDataSegmentに"message"というキーでデータを追加したい場合 | |
| 193 次のようになる（\ref{src:remote_cs2}）. | |
| 194 \begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=src:remote_cs2,caption=他サーバーノードのDatasSegmentにデータを追加する,numbers=left] | |
| 195 ods.put("parent", "message", "Hello parent"); | |
| 196 \end{lstlisting} | |
| 197 | |
| 198 \subsection{独自クラスのインスタンスの送受信} | |
| 199 最後に, 独自クラスのインスタンスのDataSegmentでの扱い方について述べる. | |
| 200 AliceではMessagePackを用いてシリアライズを行い他サーバノードへと送信している. | |
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201 MessagePackはインスタンス単位でシリアライズを行うことができる. |
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202 そのため, Aliceでもプリミティブな型に限らずクラスのインスタンスをDataSegmentとして |
| 50 | 203 扱うことができる. |
| 204 | |
| 205 MessagePackによりシリアライズとなるクラスはいくつか制限がある. | |
| 206 それはそのクラスに@Messageアノテーションを付けることと, そのクラスが保持するフィールドが | |
| 207 MessagePackによりシリアライズ可能であることである. | |
| 208 例えば次のようなクラスである. | |
| 209 \begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=src:msgpack1,caption=MessagePackによりシリアライズ可能なクラス1,numbers=left] | |
| 210 import org.msgpack.annotation.Message | |
| 211 | |
| 212 @Message | |
| 213 public class Student { | |
| 214 String name; | |
| 215 int age; | |
| 216 } | |
| 217 \end{lstlisting} | |
|
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218 上記のStudentクラスはプリミティブ型しか保持していない. |
| 50 | 219 そのためシリアライズが可能である |
| 220 また, 次のようなクラスもシリアライズ可能な型となる. | |
| 221 \begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=src:msgpack2,caption=MessagePackによりシリアライズ可能なクラス2,numbers=left] | |
| 222 import org.msgpack.annotation.Message | |
| 223 | |
| 224 @Message | |
| 225 public class Class { | |
| 226 List<Student> studentList; | |
| 227 } | |
| 228 \end{lstlisting} | |
| 229 この場合, フィールドはプリミティブな型でないStudentクラスのフィールドを保持している. | |
| 230 しかし, Studentクラスはシリアライズ可能な形で作成しているため, クラスのフィールドとして | |
| 231 保持しても問題はない. | |
| 232 | |
| 233 これらの制約にそった形で作成しDataSegmentにネットワークを介してクラスのインスタンス | |
|
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234 をputすることができる. |
| 50 | 235 DataSegmentから受け取ったデータはそのままではシリアライズされたものため, 一度手元で |
| 236 元のクラスにコンバートすることで扱う. | |
| 237 例として, AliceにおけるStudenクラス(Listing\ref{src:msgpack1})のコンバートを次に示す. | |
| 238 \begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=src:msgpack3,caption=DataSegment,numbers=left] | |
| 239 // public Receiver arg1 = ids.create(CommandType.PEEK); | |
| 240 Student s = arg1.asClass(Student.class); | |
| 241 \end{lstlisting} | |
| 242 MessagePackでシリアライズ可能な形としているためDataSegmentはネットワークを介して | |
| 243 送受信が可能である. | |
| 244 | |
| 245 | |
| 246 \section{ログのシリアライズ} | |
| 247 Jungleの具体的な分散実装について述べる. | |
| 248 実装にあたり, 解決しなければならない問題はまず, ログをDataSegmentで扱える形にすることである. | |
| 249 そのためには, @Messageアノテーションを付けたログのクラスの作成を行わなければならない. | |
| 250 | |
| 251 | |
| 252 \subsection{TreeOperationLogのシリアライズ} | |
| 71 | 253 ログの実体であるTreeOperationLogをシリアライズ可能な形にするにあたって気をつけなければならないのが, フィールドを |
| 50 | 254 シリアライズ可能にする部分である. |
| 255 TreeOperationLogはTreeOperationをいくつも保持し, TreeOperationはNodePathとNodeOperationを保持するものであった. | |
| 69 | 256 そのため, これら全てをシリアライズ可能な形にしなければならない. |
| 50 | 257 |
| 258 基本的にこれらの実装は, フィールドを全てプリミティブなものだけにすればよい. | |
| 259 MessagePackはListを扱うこともできるため, TreeOperationLogで継承されていたIterableの挙動もListを使うことで | |
| 260 実装を行うことができた. | |
| 261 | |
| 71 | 262 \section{ログに対する情報の追加} |
| 50 | 263 TreeOperationLogをシリアライズ可能な形にした後, 問題が発生した. |
| 69 | 264 それは, TreeOperationLog自体は木の名前を保持していないというものである. |
| 50 | 265 そのため, TreeOperationLogだけを受け取っても, そのログがどの木に対して行われるのか |
| 266 わからなかった. | |
| 267 そこで, TreeOperationLogの情報だけでなく, 木の名前とUUID, それとtimestampの情報も付与 | |
| 268 してシリアライズが可能なNetworkTreeOperationLogの実装を行った. | |
| 269 | |
| 270 % TreeOperationLog に木の名前の情報がない | |
| 271 % そのため木の名前を追加して持たせた | |
| 272 % 木がなければそのばでつくるようにした | |
| 273 | |
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writed description of ods.put
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|
274 \subsection{NetworkTreeOperationLogの実装} |
| 71 | 275 NetworkTreeOperationLogの実装の一部を以下（\ref{src:netlog}）に示す. |
|
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276 \begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=src:netlog,caption=NetworkTreeOperationが持つフィールド,numbers=left] |
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277 @Message |
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278 public class NetworkTreeOperationLog implements TreeOperationLog |
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279 { |
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280 public LinkedList<NetworkTreeOperation> list; |
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281 String treeName; |
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282 long timestamp; |
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283 \end{lstlisting} |
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284 Listにより保持しているNetworkTreeOperationはTreeOperationをシリアライズ可能な形にしたものである. |
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285 TreeOperationLogをimplementsし, 木の名前とtimestampをを保持する. |
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286 他サーバノードへ伝える必要のある情報が増えた場合, このようにNetworkTreeOperationLogに情報を付与することで |
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287 対応することができる. |
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288 |
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Writed description of persistent
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289 \subsection{ログの送信部分} |
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290 ログを送信するタイミングはいつ行うか. |
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291 それは, 木の編集が成功した時である. |
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292 木の編集が成功した結果得られるTreeOperationLogをNetworkTreeOperationLogに変換し, \verb|ods.put|を使って |
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|
293 CodeSegment側から利用できるようにする. |
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294 |
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295 しかし, この時気をつけなければならないことがある. |
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296 それは, \verb|ods.put|の処理をレスポンスを返すスレッドの中で行うと, レスポンスが悪くなる可能性が |
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297 あることだ. |
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|
298 そのため, \verb|ods.put|を行うのは別のThreadにしたほうがよい. |
| 69 | 299 以下のコードはcommitに成功した後に, NetworkTreeOperationへと変換したログを別スレッドに渡し |
|
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300 て処理させるコードである. |
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301 \begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=src:logconvert_and_execute,caption=NetworkTreeOperationをputするために別スレッドを立ち上げる,numbers=left] |
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302 NetworkTreeOperationLog netLog = new NetworkTreeOperationLog(_uuid, _treeName,newLog); |
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303 CodeSegment cs = new LogPutCodeSegment(netLog); |
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304 cs.execute(); |
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|
305 \end{lstlisting} |
|
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306 |
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|
307 LogPutCodeSegmentの実装は次のようになっている. |
|
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|
308 \begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=src:,caption=putを行うためだけのCodeSegmentの用意,numbers=left] |
| 69 | 309 public class LogPutCodeSegment extends CodeSegment{ |
| 310 NetworkTreeOperationLog log; | |
| 311 public LogPutCodeSegment(NetworkTreeOperationLog _log) { | |
| 312 log = _log; | |
| 313 } | |
| 314 @Override | |
| 315 public void run() { | |
| 316 ods.put("log", log); | |
| 317 } | |
|
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|
318 } |
|
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|
319 \end{lstlisting} |
|
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Writed description of persistent
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|
320 上で述べた問題は, ベンチマークテストなど, 大量の負荷をかけたさいに発生する. |
| 69 | 321 負荷とはJungleのデータに変更が加わることである. |
| 322 多数のデータの変更により大量のログが生成される. | |
|
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|
323 そのため, \verb|ods.put|によりDataSegmentの"log"にアクセスが集中してしまい, レスポンスが |
|
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|
324 悪くなっていた. |
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325 \verb|ods.put|を行うタイミングには気をつけなければず, 上記のコードにしても改良の余地はある. |
|
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326 |
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327 \subsection{他サーバノードへのログの送信} |
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|
328 上記の実装によりDataSegmentの"log"キーにアクセスすることでTreeOperationLogを取得できるようになった. |
|
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|
329 次はこのデータを他サーバノードへ送る部分の実装を行う. |
|
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330 |
|
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|
331 他サーバノードに対してデータを送るときに必要なことは, そのサーバノードのDataSegmentにアクセスする |
|
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|
332 キーである. |
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|
333 Aliceでは接続を行っている相手のDataSegmentのキーのリストは"\_CLIST"キーを使うことで取得することができる. |
|
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|
334 "\_CLIST"キーで得られるリストを使って他サーバノードへとデータをputするコードを次に示す. |
|
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|
335 |
| 69 | 336 \newpage |
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|
337 \begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=src:log_put,caption=他サーバノードへのログの送信部分,numbers=left] |
|
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|
338 public class LogUpdateCodeSegment extends CodeSegment { |
|
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|
339 Receiver log = ids.create(CommandType.TAKE); |
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|
340 Receiver clist = ids.create(CommandType.PEEK); |
|
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|
341 |
|
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|
342 public LogUpdateCodeSegment() { |
|
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|
343 log.setKey("log"); |
|
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|
344 clist.setKey("_CLIST");; |
|
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|
345 } |
|
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|
346 |
|
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|
347 List<String> list = clist.asClass(List.class); |
|
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|
348 for (String node : list) { |
| 69 | 349 ods.put(node, log.key, log.getVal()); // Send datasegment to other node |
|
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|
350 } |
|
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|
351 : |
|
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|
352 \end{lstlisting} |
| 69 | 353 12行目の\verb|ods.put(node, log.key, log.getVal())|が他サーバノードへデータを送る部分になる. |
| 354 変数logにはNetworTreeOperationLogが入っている. | |
|
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|
355 変数listには"\_CLIST"により得られたデータが入っている. |
|
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|
356 それは文字列のListとなっている. |
|
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|
357 listの中身を1つずつ受け取り, \verb|ods.put|する際に引数として渡してやることで, 他サーバノードの |
|
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|
358 DataSegmentにアクセスが行える. |
|
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|
359 |
|
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|
360 listの具体的な内容は, 図\ref{fig:tree_topology}で組まれたトポロジーでいうところの, "parent", "child1", "child2" |
| 69 | 361 の文字列のListとなっている. |
|
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|
362 もし子どもとなるサーバノードがないときは"parent"だけがListには入れられる. |
|
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|
363 |
|
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364 |
|
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|
365 \subsection{ログの受信とデータ反映} |
|
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|
366 次は受け取ったログからデータの編集を行う部分の実装を行う. |
|
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|
367 Jungleはのデータを変更する手段として木構造データ毎にTreeEditorクラスが提供される. |
|
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|
368 このTreeEditorを使用し, ログに入っているTreeOperationを1つ1つ取り出し同じ編集を行わせる. |
|
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|
369 例えば次のようになる. |
|
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|
370 \begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=src:data_edit,caption=ログを受け取ってのデータの反映,numbers=left] |
| 69 | 371 // Receiver log <- "log"キーから取得できるデータが入っている |
|
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|
372 // Jungle jugnle |
| 69 | 373 NetworkTreeOperationLog netLog = log.asClass(NetworkTreeOperationLog.class); |
|
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|
374 String treeName = netLog.getTreeName(); |
|
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375 JungleTree tree = jungle.getTreeByName(treeName); |
|
d770a2b534b3
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|
376 TreeEditor editor = tree.getLocalTreeEditor(); // Editor の取得 |
|
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Writed description of persistent
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|
377 for (TreeOperation op : netlog) { |
|
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|
378 NodePath path = op.getNodePath(); |
|
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changeset
|
379 NodeOperation nodeOp = op.getNodeOperation(); |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
380 either = edit(editor, path, nodeOp, nodeOp.getPosition()); // データの編集を行う. |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
381 if(either.isA()) { |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
382 // エラー処理.編集失敗 |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
383 } |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
384 editor = either.b(); |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
385 } |
|
62
2cb5ac9282b0
writed description of ods.put
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
61
diff
changeset
|
386 \end{lstlisting} |
|
63
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
387 7行目で取り出されたTreeOperationからさらにNodePathとNodeOperationを取り出しているのが8行目と9行目になる. |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
388 最後にedit関数にTreeEditorとNodePath, それとNodeOpeartionを引き渡している. |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
389 edit関数は次のようになる. |
| 69 | 390 \begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=src:data_edit2,caption=edit関数の実装,numbers=left] |
|
63
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
391 Either<Error, JungleTreeEditor> edit(JungleTreeEditor editor, NodePath path, |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
392 NodeOperation nodeOp, int pos) { |
| 69 | 393 String key = ""; |
|
63
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
394 Command c = nodeOp.getCommand(); |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
395 switch (c) { |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
396 case PUT_ATTRIBUTE: |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
397 key = nodeOp.getKey(); |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
398 ByteBuffer value = nodeOp.getValue(); |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
399 return editor.putAttribute(path, key, value); |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
400 case DELETE_ATTRIBUTE: |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
401 key = nodeOp.getKey(); |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
402 return editor.deleteAttribute(path, key); |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
403 case APPEND_CHILD: |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
404 return editor.addNewChildAt(path, pos); |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
405 case DELETE_CHILD: |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
406 return editor.deleteChildAt(path, 0); |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
407 } |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
408 \end{lstlisting} |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
409 NodeOperationのAPIの種類（Command）毎に使用するTreeEditorのAPIを変えている. |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
410 もしNodeOperationのAPIの種類を増えるようなことが合っても, 上記のコードのように |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
411 対応するTreeEditorのAPIを書くことで対応できる. |
|
62
2cb5ac9282b0
writed description of ods.put
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
61
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changeset
|
412 |
|
63
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
413 %\subsection{ローカルのデータ編集専用のTreeEditorの用意} |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
414 %データ編集が行われ, |
|
62
2cb5ac9282b0
writed description of ods.put
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
61
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changeset
|
415 |
| 69 | 416 \newpage |
|
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d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
417 \section{永続性の実装} |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
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changeset
|
418 次は, ログの書き出しによる永続性の実装について述べる. |
| 71 | 419 第3章でJungleはWriterという永続性実装のための機能が元々用意されていることを述べた. |
|
63
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
420 永続性で考えなければならないことは, どのようなデータをどんなデータ表現で書き込むかということである. |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
421 今回の実装ではログであるTreeOperationLogを書き出す. |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
422 また, TreeOperationLogの情報を保持しつつ, MessagePackでシリアライズできるクラスとして |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
423 NetworkTreeOperationLogの実装を行った. |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
424 |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
425 つまり, WriterでNetworkTreeOperationLogを書き出すようにすればよい. |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
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changeset
|
426 以下にログをディスクへ書き出すためのクラスPersistentChangeListWriterの実装を示す. |
| 69 | 427 \begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=src:writer,caption=NetworkTreeOperationをディスクへ書き出す,numbers=left] |
|
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d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
428 public class PersistentChangeListWriter implements ChangeListWriter { |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
429 |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
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changeset
|
430 MessagePack msgpack; |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
431 OutputStream out; |
| 50 | 432 |
|
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d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
433 public PersistentChangeListWriter(OutputStream _out, MessagePack _msgpack) { |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
434 out = _out; |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
435 msgpack = _msgpack; |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
436 } |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
437 @Override |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
438 public Result write(ChangeList cs) |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
439 { |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
440 NetworkTreeOperationLog log |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
441 = new NetworkTreeOperationLog(cs.uuid(), cs.getTreeName(), cs); |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
442 try { |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
443 msgpack.write(out, log); |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
444 out.flush(); |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
445 return Result.SUCCESS; |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
446 } catch (IOException e) { |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
447 // エラー処理 |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
448 } |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
449 return Result.FAILED; |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
450 } |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
451 \end{lstlisting} |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
diff
changeset
|
452 write関数はJungleのデータ編集が完了すると呼び出される関数である. |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
453 引数として渡されているChangeListはTreeOperationLogと同じく\verb|Iterable<TreeOperation>|を継承している. |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
454 またUUIDや木の名前も取得することができる. |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
455 そのため, NetworkTreeOperationLogへと変換が行える. |
| 50 | 456 |
|
63
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
457 ログの書き出しを行いたいときはこのPersistentChangeListWriterを設定することで行えるようになった. |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
458 これにより木の編集が行われるたびにNetworkTreeOperationLogが書き込まれていく. |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
459 読み込みたいときはMessagePackを使ってディスクから読み込み, データ分散実装と同じの方法で木の編集を行っていく |
|
d770a2b534b3
Writed description of persistent
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
62
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changeset
|
460 ことができる(Listing\ref{src:data_edit}, \ref{src:data_edit2}). |
| 50 | 461 |
| 462 | |
| 69 | 463 \newpage |
| 464 \section{Mergeの実装} | |
| 50 | 465 Jungle に分散実装を行った後の問題としてデータ衝突がある. |
| 466 他のサーバノードから送られてくるデータが既に手元で変更を加えた木構造を対象とした | |
| 467 場合に発生する問題である. | |
| 69 | 468 Jungle ではこれをアプリケーション毎にMergeを実装することで解決させる. |
| 469 | |
| 470 \section{掲示板プログラムにおけるデータ衝突} | |
| 50 | 471 |
| 472 今回分散実装を行い, 例題として掲示板プログラムを用意した. | |
| 69 | 473 掲示板プログラムに実装を行ったMergeについて述べる. |
| 50 | 474 まず Jungle を用いた掲示板プログラムのデータ保持方法を図\ref{fig:merge2}に示す. |
| 475 \begin{figure}[htpb] | |
| 476 \begin{center} | |
| 477 \includegraphics[scale=0.70]{figures/merge2.pdf} | |
| 478 \caption{Jungle による掲示板プログラムのデータ保持方法} | |
| 479 \label{fig:merge2} | |
| 480 \end{center} | |
| 481 \end{figure} | |
| 482 | |
| 483 掲示板プログラムでは各掲示板毎に1つの木構造が作成される. | |
| 484 掲示板への1つの書き込みは子ノードを1つ追加することに相当する. | |
| 485 また, 各子ノードは attributes として書き込みの内容である message と書き込まれた時間を表す timestamp を保持している. | |
| 486 先に追加された順で子ノードには若い番号が割り振られる. | |
| 487 | |
| 488 他サーバノードからの書き込みをそのまま子ノードの後ろに追加してしまうと, データの整合性が崩れてしまう. | |
| 489 この時の状態を表しているのが図\ref{fig:merge_imp1}と\ref{fig:merge_imp2}になる. | |
| 490 \begin{figure}[htpb] | |
| 491 \begin{center} | |
| 492 \includegraphics[scale=0.70]{figures/merge_imp1.pdf} | |
| 493 \caption{他サーバノードの編集データ反映による整合性の崩れ1} | |
| 494 \label{fig:merge_imp1} | |
|
39
63eca978482f
Writed description of experiment
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
30
diff
changeset
|
495 \end{center} |
|
63eca978482f
Writed description of experiment
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
30
diff
changeset
|
496 \end{figure} |
|
63eca978482f
Writed description of experiment
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
30
diff
changeset
|
497 |
|
63eca978482f
Writed description of experiment
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
30
diff
changeset
|
498 \begin{figure}[htpb] |
|
63eca978482f
Writed description of experiment
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
30
diff
changeset
|
499 \begin{center} |
| 50 | 500 \includegraphics[scale=0.70]{figures/merge_imp2.pdf} |
| 501 \caption{他サーバノードの編集データ反映による整合性の崩れ2} | |
| 502 \label{fig:merge_imp2} | |
|
39
63eca978482f
Writed description of experiment
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
30
diff
changeset
|
503 \end{center} |
|
63eca978482f
Writed description of experiment
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
30
diff
changeset
|
504 \end{figure} |
|
63eca978482f
Writed description of experiment
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
30
diff
changeset
|
505 |
| 50 | 506 \newpage |
|
39
63eca978482f
Writed description of experiment
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
30
diff
changeset
|
507 |
| 69 | 508 \subsection{掲示板プログラムにおけるMerge} |
| 509 | |
| 50 | 510 図\ref{fig:merge_imp2}の server node0 の木の状態にするのが理想である. |
| 511 掲示板のへの書き込みの表示は, 書き込みされた時間が早い順に表示されるようにしたい. | |
| 512 これを timestamp を利用することで行う. | |
| 513 他サーバノードから来たデータに関しては, timestamp を参照し, 次に自分の保持している | |
| 514 木の子ノードの timestamp と比べていくことでデータの追加する場所を決める. | |
| 69 | 515 これが今回実装を行った掲示板システムにおけるMergeになる. |
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39
63eca978482f
Writed description of experiment
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
30
diff
changeset
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516 |
| 50 | 517 %単一サーバで動いている時の Jungle はただ子ノードとして後ろに追加するだけだが, 分散 |
| 518 %環境下においては timestamp に従い子ノードを追加する位置を決めるようにする. | |
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41
a59ede6b5a5a
Writed chapter4
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
40
diff
changeset
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519 |
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a59ede6b5a5a
Writed chapter4
Nobuyasu Oshiro <dimolto@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
40
diff
changeset
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520 |