Mercurial > hg > Papers > 2015 > sugi-master

comparison paper/chapter2.tex @ 12:ddab34e04068

Find changesets by keywords (author, files, the commit message), revision number or hash, or revset expression.
add pdf and modify chapter2
author sugi
date Sun, 11 Jan 2015 23:00:07 +0900
parents 0b3e5436fa48
children ef47dab5764f
comparison
equal deleted inserted replaced
11:0b3e5436fa48 12:ddab34e04068
1 \chapter{Aliceを使った例題} \label{chapter:chapter2} 1 \chapter{Aliceを使った例題} \label{chapter:chapter2}
2 この章ではAliceを用いて作成されたアプリケーションを紹介する。これらのアプリケーションでAliceの性能テスト、必要な機能の洗い出しを行っている。
2 \section{AliceVNC} \label{section:AliceVNC} 3 \section{AliceVNC} \label{section:AliceVNC}
4 AliceVNCは、当研究室で開発を行っているTreeVNCをAliceを用いて実装された、授業向け画面共有システムである。
5
6 授業でVNCを使う場合、１つのコンピュータに多人数が同時につながるため、性能が大幅に落ちるという問題がある(図\ref{fig:vnc})。この問題をノード同士を接続させ、木構造を構成することで負荷分散を行い解決したものがTreeVNCである(図\ref{fig:treestructure})。TreeVNCは、TightVNCのソースコードを利用して開発されている。
7
8 \begin{figure}[htbp]
9 \begin{minipage}{0.5\hsize}
10 \begin{center}
11 \includegraphics[width=80mm]{images/vnc.pdf}
12 \end{center}
13 \caption{VNCの構造}
14 \label{fig:vnc}
15 \end{minipage}
16 \begin{minipage}{0.5\hsize}
17 \begin{center}
18 \includegraphics[width=80mm]{images/treestructure.pdf}
19 \end{center}
20 \caption{TreeVNC, AliceVNCの構造}
21 \label{fig:treestructure}
22 \end{minipage}
23 \end{figure}
24
25 しかし、TreeVNCにも問題が存在する。ノードを木構造にするためアプリケーション内で管理する必要があるが、不特定多数のノードを管理することは容易ではない。また、通信プロトコルは、TightVNCのプロトコルを拡張して利用している。アプリケーション層でプロトコルを拡張する場合、サーバとクライントの両方のプログラムコードを変更する必要があり、プロトコル処理部の保守性を維持していくことが難しい。
26
27 実際に、プロトコルを拡張したことにより予想外のエラーでTreeVNCが強制終了することがある。
28
29 さらに、TighVNCのアップデートに対応する必要がある。だが、アップデートによってはパッケージ構成が変更され、元のコードが残っていないことも考えられる。この場合、新しいTightVNCに作成した機能を１つずつ移行するしなければならないためコストが高い。
30
31 %分散アプリケーションは、デバックが行い難くエラーを再現することですら難しい。
32
33 これらの問題は、分散フレームワークAliceを使うことで解決することができる。ノードの管理は全てAliceが行なうため、プログラマーは画面共有の処理のみ記述すれば良い。プロトコルはAlice上で構築することでTightVNCのプロトコルと干渉することがないため、エラーが起こった場合はAliceで記述したコードのみを確認すればよい。
34 アップデートの問題に関しては、TightVNCに必要なデータをputする処理さえ追加すれば良いため、問題なく対応できるはずである。
35
36 Aliceが以上の問題に対応できることを証明するため、また実用的なアプリケーションの記述が可能であるかを検証するためAliceVNCの開発を行った。
37
38 \subsection{AliceVNCの原理}
39 従来のVNCとTreeVNCの構造を比較した図を(図\ref{fig:comparenormalandtree})に示す。
40
41 \begin{figure}[!htbp]
42 \begin{center}
43 \includegraphics[width=130mm]{./images/comparenormalandtree.pdf}
44 \end{center}
45 \caption{AliceVNCの構造}
46 \label{fig:comparenormalandtree}
47 \end{figure}
48
49
50 表\ref{tb:oneporttraffic}はポート一本あたりの通信量である。従来のVNCの場合、ポート一本あたりの負荷はノード数に比例して増える。しかし、AliceVNCの場合はTreeの子供の数が一定なので、Node数に関係なく一定である。通信量が増えるほど、CPUに負荷がかかり性能が低下する。AliceVNCの場合、通信量は一定なので性能が低下せず使用することができる。
51
52 \begin{table}[htbp]
53 \caption{ポート一本あたりの通信量(NはNode数、MはTreeの子供の数)}
54 \label{tb:oneporttraffic}
55 \begin{center}
56 \begin{tabular}{|c|c|c|} \hline
57 & 従来のVNC & AliceVNC \\ \hline
58 通信量 & N * データ量 & (M + 1) * データ量 \\ \hline
59 \end{tabular}
60 \end{center}
61 \end{table}
62
63 \subsection{表示画面の切り替え}
64 ゼミなど発表者が多数いる場合、発表者が変わるたびにアプリケーションを立ち上げ直すのは手間である。
65 そのため、アプリケーションに切り替えの機能を実装するのが望ましい。そこで、AliceVNCに切り替えの機能を実装した。
66
67 TreeVNCにも同様に切り替え機能が存在するが、AliceVNCの切り替え機能と挙動が異なる(図\ref{fig:changeTree} \ref{fig:changeAlice})。
68
69 \begin{figure}[htbp]
70 \begin{minipage}{0.5\hsize}
71 \begin{center}
72 \includegraphics[width=80mm]{images/changeTreeVNC.pdf}
73 \end{center}
74 \caption{TreeVNCにおける切り替え}
75 \label{fig:changeTree}
76 \end{minipage}
77 \begin{minipage}{0.4\hsize}
78 \begin{center}
79 \includegraphics[width=80mm]{images/changeAliceVNC.pdf}
80 \end{center}
81 \caption{AliceVNCにおける切り替え}
82 \label{fig:changeAlice}
83 \end{minipage}
84 \end{figure}
85
86
87 %図の変更
88 TreeVNCの場合、Root Nodeが切り替えを要求したノードに対して接続を行う。AliceVNCの場合、切り替えを要求したノードが自分自身に対して接続を行う。そのため、AliceVNCは、VNC Serverとノード間の通信が速いという利点がある。しかし、図 \ref{fig:changeAlice}のように底辺にいるノードが配信を行った場合、全体に行き渡るまでにルートノードが配信する場合の2倍の時間がかかるという欠点も存在する。
89
3 \section{水族館の例題(JavaFx)} 90 \section{水族館の例題(JavaFx)}
91
92
4 \section{Jungle} 93 \section{Jungle}
94
5 \section{bitonic sort} 95 \section{bitonic sort}
96 bitnic sortは並列ソートであり、Aliceがマルチコアに対応していることを確認するため実装した。
97
98 \begin{figure}[htbp]
99 \begin{center}
100 \includegraphics{images/sortflow.pdf}
101 \end{center}
102 \caption[width=100mm]{sort flow}
103 \label{fig:sortflow}
104 \end{figure}
105
106 \subsection{処理の流れ}
107 指定された数の乱数を生成し、Sortを行う例題である。
108 また、図\ref{fig:bitonicSort}はSortされるまでの流れをコラボレーションダイアグラムで示したものである。
109 \begin{enumerate}
110 \item SetTask (Code Segment)が乱数列を分割してarray1とarray2にputする。
111 \item \label {fig:start}replyされたData SegmentをSort (Code Segment)で昇順に整列させる。
112 \item \label {fig:end}整列された配列を分割する。上半分をarray1-F、下半分をarray1-Bにputする。
113 \item 分割した各数列(array2)に対しても同様に \ref{fig:start}と\ref{fig:end}を行う。
114 \item \label {fig:start2}replyされた2つのData Segment(array1-B、array2-F)を合体させ、整列させる。
115 \item 整列された配列の上半分をarray1-B、下半分をarray2-Fにputする。
116 \item \label {fig:start1}replyされた2つのData Segment(array1-F、array1-B)を合体させ、整列させる。
117 \item \label {fig:end1}整列された配列の上半分をarray1-F、下半分をarray1-Bにputする。
118 \item \label {fig:end2}array2に対しても操作 \ref {fig:start1} と\ref {fig:end1} を行う。
119 \item \ref {fig:start2} - \ref {fig:end2} を繰り返し行うことで全体がSortされる。
120 \end{enumerate}
121
122 \begin{figure}[htbp]
123 \begin{center}
124 \includegraphics{images/bitonicsort.pdf}
125 \end{center}
126 \caption{Aliceにおけるbitonic sortの動き}
127 \label{fig:bitonicSort}
128 \end{figure}