annotate paper/chapter4.tex @ 44:7ce8abcf0316

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author Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
date Tue, 04 Feb 2014 09:44:06 +0900
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1 \chapter{性能評価}\label{ch:bench}
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2 本章では、非破壊的木構造データベース Jungle がマルチコアプロセッサで性能向上を果たせるのか確認する。
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3 また、実用的なWebサービスが提供できるのか確認するために Web 掲示板サービスを開発し、Java との比較を行う。
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5 \section{計測環境}
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6 マルチコアプロセッサでの性能を確認するためコア数の多いサーバを用いる。
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7 本研究では、学科が提供するブレードサーバを用いて、計測環境を構築する。
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8 ブレードサーバの仕様を表\ref{tab:server_spec}に示す。
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10 論理コアは、Intel のハイパースレッディング機能のことである。
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11 ハイパースレッディングは、1つのプロセッサをあたかも2つのプロセッサであるかのように扱う技術であり、
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12 同時に演算器などを利用することはできないため性能が2倍になるわけではないが、概ね20 \%程度クロックあたりの性能が向上すると言われている。
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14 \begin{table}[!htbp]
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15 \begin{center}
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16 \begin{tabular}{|c||c|} \hline
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17 名前 & 概要 \\ \hline \hline
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18 CPU & Intel(R) Xeon(R) CPU X5650@2.67GHz * 2\\ \hline
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19 物理コア数 & 12 \\ \hline
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20 論理コア数 & 24 \\ \hline
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21 Memory & 126GB \\ \hline
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22 OS & Fedora 14 \\ \hline
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23 \end{tabular}
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24 \end{center}
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25 \caption{学科が提供するブレードサーバの仕様}
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7ce8abcf0316 fix label
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26 \label{tab:server_spec}
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27 \end{table}
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345eacdf29e4 add apendix
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29 非破壊的木構造データベース Jungle の並列読み込みと並列書き込みの性能の計測には1台、
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30 Web 掲示板 サービスを用いた Java との性能比較には2台のブレードサーバを利用する。
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31 2 台使用するのは、サーバと負荷をかけるクライアントを別々に実行するためである。
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33 \subsubsection{Haskell および Java のバージョン}
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34 Haskell のコンパイラには The Glasgow Haskell Compiler(GHC)を使用する。
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35 GHC は、Haskell で最も広く使われているコンパイラである\cite{ghc}。
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36 ソフトウェア・トランザクショナル・メモリをサポートするなど、並列プログラミングのためのHaskellの拡張が行われている。
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37
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7ce8abcf0316 fix label
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38 Haskell および Java のバージョンを表\ref{tab:compiler}に示す。
12
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40 \begin{table}[!ht]
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41 \begin{center}
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42 \begin{tabular}{|c||c|} \hline
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43 言語 & バージョン \\ \hline \hline
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44 Haskell & Glasgow Haskell Compiler, Version 7.6.3 \\ \hline
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45 Java & Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.7.0\_51-b13) \\ \hline
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46 \end{tabular}
500bcb11d251 add server setting
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47 \end{center}
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48 \caption{ベンチマークで利用したHaskellとJavaのバージョン}
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7ce8abcf0316 fix label
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49 \label{tab:compiler}
12
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50 \end{table}
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51
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345eacdf29e4 add apendix
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52 計測環境の構築方法については付録に記載する。
12
500bcb11d251 add server setting
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53
500bcb11d251 add server setting
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17676e245515 add warp
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55 \section{読み込みの性能計測}
34
345eacdf29e4 add apendix
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56 非破壊的木構造データベース Jungle を用いて、マルチコアプロセッサ上で並列に読み込みを行い、線形に性能向上ができるか調査する。
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31df2d4d0e9c add ch04
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17676e245515 add warp
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58 \subsubsection{計測方法}
17676e245515 add warp
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59 ブレードサーバ上で、Jungle で作成した木構造を並列に読み込んで性能計測を行う。
17676e245515 add warp
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60 まず、Jungle を利用して木構造を作成する。
17676e245515 add warp
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61 並列に実行する際に、読み込みに負荷がかかるように木構造はある程度の大きさとする。
17676e245515 add warp
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62 今回は木の深さが 8、ノードの数が約 80 万の大きさの木構造を使用する。
11
31df2d4d0e9c add ch04
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63
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17676e245515 add warp
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64 木構造を読み込み、ノードの数を数えるタスクを 1,000 個作成し並列実行する。
17676e245515 add warp
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65 非破壊的木構造は、木構造に変更を加えても他の読み込みのタスクに影響を与えない。
17676e245515 add warp
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66 そのことを確認するために、木構造は各タスクに渡す前に無作為にノードを追加する。
11
31df2d4d0e9c add ch04
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67
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17676e245515 add warp
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68 \subsubsection{計測結果}
17676e245515 add warp
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69 非破壊的木構造データベース Jungle の読み込みの計測結果を表\ref{tab:par_read}に示す。
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31df2d4d0e9c add ch04
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70
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17676e245515 add warp
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71 CPUコア数を増やしていくと、実行時間が短くなっていることが分かる。
17676e245515 add warp
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72 シングルスレッドで実行した場合と比較して、2 スレッドで 1.79 倍、12 スレッドで 10.77 倍の性能向上が見られる。
17676e245515 add warp
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73 実際の計測では、13 スレッド以上は、12スレッドより速くなることもあるが、遅くなる場合もあるなど安定しない結果となっている。
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31df2d4d0e9c add ch04
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74
31df2d4d0e9c add ch04
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75 \begin{table}[!htbp]
31df2d4d0e9c add ch04
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76 \begin{center}
31df2d4d0e9c add ch04
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77 \begin{tabular}{|c||r|} \hline
31df2d4d0e9c add ch04
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78 CPU数 & 実行時間 \\ \hline
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17676e245515 add warp
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79 1 & 59.77 s\\ \hline
17676e245515 add warp
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80 2 & 33.36 s\\ \hline
17676e245515 add warp
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81 4 & 15.63 s\\ \hline
17676e245515 add warp
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82 8 & 8.10 s\\ \hline
17676e245515 add warp
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83 12 & 5.55 s\\ \hline
17676e245515 add warp
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84 16 & 5.65 s\\ \hline
17676e245515 add warp
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85 20 & 5.23 s\\ \hline
17676e245515 add warp
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86 24 & 5.77 s\\ \hline
17676e245515 add warp
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87 \end{tabular}
17676e245515 add warp
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88 \end{center}
42
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89 \caption{読み込みの計測結果}
44
7ce8abcf0316 fix label
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90 \label{tab:par_read}
13
17676e245515 add warp
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91 \end{table}
17676e245515 add warp
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92
17676e245515 add warp
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93 性能向上率のグラフを図\ref{fig:benchmark_read}に示す。
17676e245515 add warp
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94 線形に近い形で性能が向上していることが分かる。
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95 非破壊的木構造データベース Jungle は読み込みにおいてスケールするデータベースであることが分かる。
13
17676e245515 add warp
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96
17676e245515 add warp
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97 \begin{figure}[!htbp]
44
7ce8abcf0316 fix label
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parents: 43
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98 \begin{center}
7ce8abcf0316 fix label
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99 \includegraphics[width=90mm]{./images/read.pdf}
7ce8abcf0316 fix label
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100 \end{center}
7ce8abcf0316 fix label
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101 \caption{読み込みの性能向上率}
7ce8abcf0316 fix label
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parents: 43
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102 \label{fig:benchmark_read}
13
17676e245515 add warp
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parents: 12
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103 \end{figure}
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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104
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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105 \clearpage
17676e245515 add warp
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106 \section{書き込みの性能計測}
34
345eacdf29e4 add apendix
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107 非破壊的木構造データベース Jungle を用いて、マルチコアプロセッサ上で並列に書き込みを行い、線形に性能向上ができるか調査する。
13
17676e245515 add warp
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108
17676e245515 add warp
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109 \subsubsection{計測方法}
17676e245515 add warp
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parents: 12
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110 ブレードサーバ上で、Jungle に木構造を並列に書き込んで性能計測を行う。
17676e245515 add warp
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parents: 12
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111 木の深さが 6、ノードの数が約 1 万の大きさの木構造を作成しJungle に登録するタスクを 1,000 個作成し、並列に実行する。
17676e245515 add warp
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112 書き込んだ木構造はノードの数が整合しているかどうか確認する。その後正確に書き込まれてるタスクの数を出力する。
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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113 Haskell は遅延評価のため、出力などを挟むことで評価が行われるようにしなければならない。
17676e245515 add warp
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114
17676e245515 add warp
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115 \subsubsection{計測結果}
17676e245515 add warp
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116 非破壊的木構造データベース Jungle の書き込みの計測結果を表\ref{tab:par_write}に示す。
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
117
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
118 CPUコア数を増やしていくと、実行時間が短くなっていることが分かる。
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
119 シングルスレッドで実行した場合と比較して、2 スレッドで 1.55 倍、12 スレッドで 3.86 倍の性能向上が見られる。
21
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 18
diff changeset
120 読み込みと比べ、書き込みはJungleへの登録作業があるため並列化率が下がり、性能向上率が低いことが分かる。
18
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 16
diff changeset
121
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 16
diff changeset
122 ハイパースレッディングは効果がなく、13 スレッド以上では実行時間が遅くなっている。
13
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
123
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
124
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
125 \begin{table}[!htbp]
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
126 \begin{center}
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
127 \begin{tabular}{|c||r|} \hline
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
128 CPU数 & 実行時間 \\ \hline
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
129 1 & 52.68 s\\ \hline
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
130 2 & 33.92 s\\ \hline
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
131 4 & 20.11 s\\ \hline
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
132 8 & 15.31 s\\ \hline
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
133 12 & 13.62 s\\ \hline
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
134 16 & 14.92 s\\ \hline
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
135 20 & 18.62 s\\ \hline
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
136 24 & 16.63 s\\ \hline
11
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
137 \end{tabular}
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
138 \end{center}
42
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
139 \caption{書き込みの計測結果}
44
7ce8abcf0316 fix label
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 43
diff changeset
140 \label{tab:par_write}
11
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
141 \end{table}
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
142
13
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
143 性能向上率のグラフを図\ref{fig:benchmark_write}に示す。
43
aa6de0f67a0a add files
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 42
diff changeset
144 書き込みは性能向上率が低いことが分かる。
13
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
145
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
146 \newpage
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
147 \begin{figure}[!htbp]
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
148 \begin{center}
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
149 \includegraphics[width=90mm]{./images/write.pdf}
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
150 \end{center}
44
7ce8abcf0316 fix label
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 43
diff changeset
151 \caption{書き込みの性能向上率}
13
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
152 \label{fig:benchmark_write}
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
153 \end{figure}
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
154
42
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
155 Jungle へ木の登録する際に他のスレッドから登録があった場合、ソフトウェア・トランザクショナル・メモリが処理をやり直すため、並列度が下がっていると思われる。
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
156 また、GHC の問題も考えられる。
21
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 18
diff changeset
157 GHC の IO マネージャーは、マルチスレッドでうまくスケールしないという問題があり、並列度が下がってしまう。
25
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 24
diff changeset
158 GHCの次期バージョンではIO マネージャーが改善され、スケールするようになる見込みである\cite{iomanager}。
21
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 18
diff changeset
159
34
345eacdf29e4 add apendix
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 28
diff changeset
160 非破壊的木構造データベース Jungle は、書き込みは並列化率が低くなってしまっている。
13
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
161 読み込みが高速なため、書き込みより読み込みが多用されるシステムに向いているといえる。
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
162
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
163 \clearpage
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
164
42
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
165 \section{Web サービスに組み込んでの性能評価}
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
166 並列データベース Jungle が実用的なWeb サービスを提供できるのか調査する。
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
167 Web掲示板サービスに組み込んで、性能測定を行った。
13
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
168
42
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
169 \subsection{Web 掲示板サービスの実装}
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
170 木構造データベース Jungle と Haskell の HTTP サーバ Warp\cite{warp} を用いて Web 掲示板サービスを開発する。
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
171 Warp を用いたWeb サービスの構築法については付録に記載する。
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
172 Warp は、ハイパースレッディングの効果がなくハイパースレッディング利用時に遅くなるため、12 スレッドまでの計測とする。
11
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
173
42
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
174 Warp は並列に実行可能であり、並列に実行している Warp に対して、Jungle を繋げるだけで Jungle を並列に動かすことができる。
13
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
175 掲示板におけるデータベースへの書き込みは、板の作成と、板への書き込みがある。
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
176 Jungle において、板の作成は新しい木構造の作成、板への書き込みは木構造へのノードの追加で表現する。
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
177 掲示板へ実装した機能を表\ref{tab:bbs_func}に示す。
5
658281be77ec describe the abstract
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents:
diff changeset
178
11
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
179 \begin{table}[!htbp]
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
180 \begin{center}
13
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
181 \begin{tabular}{|c||c|} \hline
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
182 関数名 & 概要 \\ \hline \hline
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
183 showBoard & 板の一覧を表示 \\ \hline
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
184 createBoard & 板の作成 \\ \hline
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
185 showBoardMessage & 板への書き込みの一覧を表示 \\ \hline
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
186 createBoardMessage & 板への書き込み \\ \hline
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
187 editMessage & 板への書き込みの編集 \\ \hline
11
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
188 \end{tabular}
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
189 \end{center}
42
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
190 \caption{Web掲示板サービスへ実装した機能一覧}
44
7ce8abcf0316 fix label
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 43
diff changeset
191 \label{tab:bbs_func}
11
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
192 \end{table}
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
193
42
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
194 \begin{figure}[!htbp]
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
195 \begin{center}
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
196 \includegraphics[width=90mm]{./images/request.pdf}
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
197 \end{center}
44
7ce8abcf0316 fix label
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 43
diff changeset
198 \caption{Warp を用いたWeb掲示板サービス}
42
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
199 \label{fig:request}
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
200 \end{figure}
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
201
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
202
14
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
203 \subsection{読み込み}
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
204 \subsubsection{計測方法}
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
205 掲示板に対して読み込みを行い、負荷をかける。
34
345eacdf29e4 add apendix
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 28
diff changeset
206 掲示板を立ち上げるサーバと、性能測定ツール weighttp\cite{weighttp} を用いて負荷をかけるサーバの 2 台ブレードサーバを用いて測定を行った。
13
17676e245515 add warp
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 12
diff changeset
207
34
345eacdf29e4 add apendix
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 28
diff changeset
208 weighttpの設定は、リクエストの総数 100 万、同時に接続するコネクションの数 1,000、実行時のスレッド数 10、HTTP Keep-Alivesを有効とする。
14
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
209
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
210 \subsubsection{計測結果}
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
211
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
212 掲示板の読み込みの計測結果を表\ref{tab:bbs_read}に示す。
11
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
213
14
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
214 並列で実行した場合、実行時間が短くなっているが性能向上率が低いことが分かる。
43
aa6de0f67a0a add files
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 42
diff changeset
215 シングルスレッドで実行した場合と比較して、12 スレッドで 2.14 倍の性能向上が見られる。
14
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
216 これは HTTP サーバ Warp がボトルネックとなってしまっているためだと考えられる。
11
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
217
43
aa6de0f67a0a add files
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 42
diff changeset
218 Warp のボトルネックがどれぐらいあるのか調査するために、アクセスした際に "hello, world" という文字列を返すだけのプログラムを作成し測定する。
14
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
219 結果を表\ref{tab:warp}に示す。
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
220 1 スレッドで実行した場合は、Jungle と組み合わせた掲示板より速い。
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
221 しかしながら、スレッド数が増えていくと掲示板の読み込みとあまり結果が変わらなくなってしまう。
42
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
222 Warp は現状あまり並列化効果がでていない。
14
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
223
11
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
224 \begin{table}[!htbp]
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
225 \begin{center}
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
226 \begin{tabular}{|c||r|} \hline
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
227 CPU数 & 実行時間 \\ \hline
14
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
228 1 & 60.72 s\\ \hline
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
229 2 & 37.74 s\\ \hline
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
230 4 & 28.97 s\\ \hline
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
231 8 & 27.73 s\\ \hline
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
232 12 & 28.33 s\\ \hline
11
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
233 \end{tabular}
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
234 \end{center}
42
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
diff changeset
235 \caption{掲示板を利用した読み込みの計測結果}
44
7ce8abcf0316 fix label
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 43
diff changeset
236 \label{tab:bbs_read}
11
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
237 \end{table}
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
238
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
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239 \begin{table}[!htbp]
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
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240 \begin{center}
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
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241 \begin{tabular}{|c||r|} \hline
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
242 CPU数 & 実行時間 \\ \hline
14
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
243 1 & 49.28 s\\ \hline
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
244 2 & 35.45 s\\ \hline
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
245 4 & 25.70 s\\ \hline
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
246 8 & 27.90 s\\ \hline
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
247 12 & 29.23 s\\ \hline
11
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
248 \end{tabular}
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
249 \end{center}
42
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
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250 \caption{Warpの計測結果}
44
7ce8abcf0316 fix label
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 43
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251 \label{tab:warp}
11
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
252 \end{table}
31df2d4d0e9c add ch04
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 6
diff changeset
253
42
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
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254 Web サービスを用いて実験する場合、データベースだけがボトルネックとなるように負荷をかけるのは難しい。
21
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 18
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255 ただ単にデータを大きくするだけでは、文字列をHTMLに変換するコストが大きくなってしまうためである。
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 18
diff changeset
256
14
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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257 \subsection{書き込み}
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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258 \subsubsection{計測方法}
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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259 掲示板に対して書き込みを行い、負荷をかける。
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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260 掲示板を立ち上げるサーバと、weighttpを用いて負荷をかけるサーバの 2 台ブレードサーバを用いて測定を行った。
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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261
42
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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262 weighttpでは、GET しかできないためURLのクエリ文字列でデータを書き込めるようにWeb掲示板サービスを変更した。
28
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 25
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263 weighttp起動時のオプションは、読み込みと同じである。
14
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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264 \subsubsection{計測結果}
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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265
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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266 掲示板の書き込みの計測結果を表\ref{tab:bbs_write}に示す。
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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267 並列で実行した場合、実行時間が短くなっているが性能向上率が低いことが分かる。
43
aa6de0f67a0a add files
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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268 シングルスレッドで実行した場合と比較して、12 スレッドで 1.65 倍の性能向上が見られる。
42
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
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269 読み込みに比べて、書き込みのほうが全体的に遅くなっている。
14
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
270
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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271 \begin{table}[!htbp]
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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272 \begin{center}
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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273 \begin{tabular}{|c||r|} \hline
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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274 CPU数 & 実行時間 \\ \hline
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
275 1 & 54.16 s\\ \hline
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
276 2 & 36.71 s\\ \hline
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
277 4 & 31.74 s\\ \hline
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
278 8 & 31.58 s\\ \hline
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
279 10 & 32.64 s\\ \hline
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
280 12 & 32.68 s\\ \hline
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
281 \end{tabular}
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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282 \end{center}
42
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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283 \caption{掲示板を利用した書き込みの計測結果}
44
7ce8abcf0316 fix label
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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284 \label{tab:bbs_write}
14
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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285 \end{table}
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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286
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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287 \subsection{Javaを用いた非破壊的木構造データベースとの比較}
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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288 非破壊的木構造データベースは、Haskell 版と Java 版の2つ存在する。
42
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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289 Web 掲示板サービスを両方の言語で実装し、比較を行う。
14
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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290 Haskell ではフロントエンドとして Warp を利用したが、Java では Jetty を利用する。
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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291 Jetty のバージョンは 6.1.26 を用いる。
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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292
42
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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293 Haskell 版と Java 版の Web 掲示板サービスをブレードサーバ上で実行し、
14
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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294 weightttpで負荷をかけ100万リクエストを処理するのにかかる時間を計測する。
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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295 Haskell と Java の測定結果を表\ref{tab:compare}に示す。
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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296
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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297 \begin{table}[!htbp]
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
298 \begin{center}
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
299 \begin{tabular}{|c||r|r|} \hline
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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300 測定 & Haskell & Java \\ \hline \hline
15
a551888363cb describe type
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301 読み込み & 28.33 s & 53.13 s \\ \hline
14
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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302 書き込み & 32.68 s & 76.4 s \\ \hline
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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303 \end{tabular}
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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304 \end{center}
42
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 35
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305 \caption{HaskellとJavaの比較}
44
7ce8abcf0316 fix label
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 43
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306 \label{tab:compare}
14
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
307 \end{table}
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
308
43
aa6de0f67a0a add files
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 42
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309 Haskell 版は、Java 版と比較して読み込みで 1.87 倍、書き込みで 2.3 倍の性能差が出ている。
14
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
310
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
311 書き込みが読み込みより性能差が出ている理由として遅延評価が考えられる。
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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312 Haskell では書き込みを行う際、完全に評価せず thunk として積み上げていく。
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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313 thunkとは、未評価の式を追跡するのに使われるものである。
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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314 遅延評価は、グラフ簡約があるため先行評価より簡約ステップ数が増えることはない。
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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315 また、不要な計算が省かれるので簡約ステップ数が少なくなることもある。
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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316 しかしながら、計算の所用領域が増えてしまうのが難点で、
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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317 ハードウェアが効率的に利用できるメモリの範囲内に収まらなければ即時評価より実行時間が遅くなってしまうことがあるので注意が必要である。
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
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318 本実験では、潤沢にメモリを割り当てているためそういった問題は起きない。
729ec8d5a16d finish benchmark chapter
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 13
diff changeset
319
43
aa6de0f67a0a add files
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320 \subsection{書き込みごとに読み込みを行った場合}
aa6de0f67a0a add files
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321 書き込みごとに毎回読み込みを挟むことで、遅延評価ではなく即時評価させる。
aa6de0f67a0a add files
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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322 計測結果を表\ref{tab:write_read}に示す。
aa6de0f67a0a add files
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323
aa6de0f67a0a add files
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324 \begin{table}[!htbp]
aa6de0f67a0a add files
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325 \begin{center}
aa6de0f67a0a add files
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parents: 42
diff changeset
326 \begin{tabular}{|c||r|} \hline
aa6de0f67a0a add files
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327 CPU数 & 実行時間 \\ \hline
aa6de0f67a0a add files
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328 1 & 141.40 s\\ \hline
aa6de0f67a0a add files
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
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diff changeset
329 2 & 70.87 s\\ \hline
aa6de0f67a0a add files
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 42
diff changeset
330 4 & 54.32 s\\ \hline
aa6de0f67a0a add files
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 42
diff changeset
331 8 & 55.13 s\\ \hline
aa6de0f67a0a add files
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 42
diff changeset
332 12 & 58.60 s\\ \hline
aa6de0f67a0a add files
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 42
diff changeset
333 \end{tabular}
aa6de0f67a0a add files
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 42
diff changeset
334 \end{center}
aa6de0f67a0a add files
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 42
diff changeset
335 \caption{書き込みを行うたびに読み込みを挟んだ場合の計測結果}
44
7ce8abcf0316 fix label
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 43
diff changeset
336 \label{tab:write_read}
43
aa6de0f67a0a add files
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 42
diff changeset
337 \end{table}
aa6de0f67a0a add files
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 42
diff changeset
338
aa6de0f67a0a add files
Daichi TOMA <toma@cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
parents: 42
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339 結果が明らかに遅くなっている。
aa6de0f67a0a add files
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parents: 42
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340 12 スレッドで実行した際、 Java との書き込みの性能差は、1.30 倍である。
aa6de0f67a0a add files
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parents: 42
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341 シングルスレッドで実行した場合と比較した場合、12 スレッドで 2.40 倍の性能向上が見られる。