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ichikitakahiro <e165713@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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1 title: GearsOSの分散ファイルシステムの設計
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ichikitakahiro <e165713@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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2 author: Takahiro Ikki, Shinji Kono
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ichikitakahiro <e165713@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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3 profile: 琉球大学理工学研究科情報工学専攻
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ichikitakahiro <e165713@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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4 lang: Japanese
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ichikitakahiro <e165713@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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5 code-engine: coderay
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ichikitakahiro <e165713@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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6
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7
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ichikitakahiro <e165713@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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8
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9 ## 継続を導入したGearsOS
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10 - GearsOSは関数遷移でなく、継続を導入したOS開発プロジェクトである
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11 - 関数遷移でなく、**CodeGear**と言う単位で記述する
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12 - 各CodeGearをjump命令で推移することで処理が実行される
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13 - OSの信頼性の向上を目指して開発されている
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14 - OSのプログラムは膨大なため検証が困難である
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15 - GearsOSはノーマルレベルとメタレベルの処理を分けて記述できる
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16 - メタレベルな処理を実行用や検証用なものに切り替えるができる
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17 - これによりユーザープログラムの検証を行う
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18 - 検証は定理支援証明系やモデル検査を用いる
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19
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20 ## GearsOSのファイルシステム開発
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21 - GearsOSは現段階で言語フレームワークとして実装されている
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22 - GearsOSの分散ファイルシステムを開発したい
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23 - ファイルシステムも同様にGear単位で操作したい
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24 - 煩雑な分散処理を簡潔に構成したい
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25 - 従来ではアプリケーションが持つ機能の一部を取り入れたい
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26 - Transaction
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27 - バックアップ
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28 - 分散フレームワークChrisiteの仕組みを用いることで
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ichikitakahiro <e165713@ie.u-ryukyu.ac.jp>
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29
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30 ## 分散フレームワークChristie
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31 - Javaで書かれた分散フレームワークである
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32 - GearsOSと近い, Gearと言うプログラミング概念を持つ
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33 - 自立分散を目指した設計となっている
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34 - 規格が決められたプロトコルを持たず、データのみの送信で通信する
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35 - 通信されるデータを意識しながら分散処理の記述が行える
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37
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38 ## Christieを用いたファイルシステム開発
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39 - Christieの通信構成をファイルシステムへの適用を行う
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40 - ファイルは複数のstreamで構成され、データの通信も行う
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41 - これによりファイルのデータ操作をDataGearの単位で行える
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42 - CodeGear単位の記述によりAPIはTransactionで提供される
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43 - 将来的に定理支援証明系agdaで信頼性検証を行う
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44 - Christie baseなファイル通信の評価を行いたい
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46
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47 ## ポスター発表
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48 - GearsOSのファイルシステムの設計と実装
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49 - ファイル構造
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50 - QueueとTreeを用いる
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51 - ファイルAPI
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52 - Put/Take/Peek
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53 - 複数streamを用いたファイル通信
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54 - WordCount例題
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55 - まとめと課題
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57 ## この先保留
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33
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58
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59 ## CodeGearとDataGear
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60 - CodeGear
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61 - 実行Codeの単位
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35
|
62 - 入力/出力のDataGearを持つ
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63 - goto文(jump命令)で遷移する
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64 - 割り込みが行われない(atomicity)
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33
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65 - DataGear
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66 - 変数にあたり、構造体の型を持つ
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35
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67
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68 ## CodeGearとDataGearの関係
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69 - InputDataGearを受け取って、CodeGearが処理し、OutputDataGearを出力する
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|
70 - OutputDataGearは次のCodeGearのInputDataGearとなる
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71 - CodeGear/DataGearはContextというオブジェクトで管理される
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72 <div style="text-align: center;">
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|
73 <img src="images/cg-dg.pdf" alt=cgdgの関係図 width="600">
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74 </div>
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75
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76 ## 研究概要
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77 - GearsOSの分散ファイルシステムの設計・実装を行った
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78 - ファイル構造の設計
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79 - ファイルAPIの設計
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80 - 複数streamを用いたファイル通信とデバイス保存
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81 - 最低限のデータを送信することにより通信が行える
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82 - 分散フレームワークChristieの仕組みを利用している
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83
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84
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85
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86 ## 本研究の目的
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87 - 分散フレームワークChristieのファイルシステムへの応用
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88 - プロトコルを用いず、最低限のデータの送受信で通信を構成する
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89 - 複雑な分散通信の見通しの改善
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90 - 自律分散通信を目指した設計
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91 - OSレベルなTransactionによるファイル通信記述の検証
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92 - GearsOSではAPIをTransactionとして構成できる
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93 - 従来のファイルシステムはアプリケーションレベルで実装される
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94
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95 ## GearsOS
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96 - OSの信頼性の向上と拡張性を目指している
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97 - CodeGear/DataGearという単位で記述される
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98 - ノーマルレベルとメタレベルを分離して記述できる
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|
99 - メタレベル処理を切り替えることで、信頼性検証やデバッグを行う
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100 - 将来的に本研究の成果物も信頼性の検証を行う
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33
|
101
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102 ## CodeGearとDataGear
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35
|
103 - CodeGear
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104 - 実行Codeの単位
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105 - 入力/出力のDataGearを持つ
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106 - goto文(jump命令)で遷移する
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107 - DataGear
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108 - 変数にあたり、構造体の型を持つ
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109
|
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|
110 ## CodeGearとDataGearの関係
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33
|
111 - InputDataGearを受け取って、CodeGearが処理し、OutputDataGearを出力する
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|
112 - OutputDataGearは次のCodeGearのInputDataGearとなる
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35
|
113 - CodeGear/DataGearはContextというオブジェクトで管理される
|
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33
|
114 <div style="text-align: center;">
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|
115 <img src="images/cg-dg.pdf" alt=cgdgの関係図 width="600">
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116 </div>
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117
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118
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35
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119 ## 分散フレームワークChristie
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120 - Javaで記述された分散フレームワーク
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121 - GearsOSと似たGearという概念を持つ
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122 - CodeGearManagerと言うノードがCodeGear/DataGearを管理する
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123 - DataGearはDataGearManagerと言うデータプールに記録される
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124 - DataGearをノード間で送り合うことで通信を行う
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125
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126 ## Christieの通信
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127 - LocalDGM
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128 - そのノードに対応するデータプール
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129 - CodeGearはLocalDGMからDataGearを参照する
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130 - RemoteDGM
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131 - 他のノードのLocalDGMに対応するproxy
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132 - RemoteDGMに書き込むと対応したLocalDGMに送信される
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133 - DataGearManagerの仕組みをGearsOSのファイルに利用する
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134
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135 ## RemoteDGMによる通信
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136 - 任意の相手のRemoteDGMを作成することで接続が形成される
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137 - RemoteDGMに書き込むと相手のLocalDGMに書き込みが行われる
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138 <div style="text-align: center;">
|
|
|
139 <img src="images/Remote_DataGearManager.pdf" alt="RemoteDGMの関係図" width="550">
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|
|
140 </div>
|
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141
|
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142
|
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143 ## ポスター発表概要
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144 - Christieの仕組みを用いたファイルシステム設計/実装の解説
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145 - QueueとTreeを用いたファイル構造
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146 - ファイルAPI
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147 - Put/Take/Peek
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148 - 複数socketを用いたファイル通信の構成
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149 - WordCount例題
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150 - まとめと課題
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151
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152
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153
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154
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155 ## まとめ
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156 - GearsOSの通信を含めたファイルシステムの設計・開発を行った
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157 - DataGear単位によるファイル操作
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158 - 複数のstreamを用いた通信の設計
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|
159 - 現時点では単一streamによる通信のみ開発済み
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160 - 課題
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161 - WordCount例題の再現
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162 - API/プロセスの信頼性や性能の調査
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163
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164 ## GearsOSのファイルシステム
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33
|
165 - ファイルデータの最小単位はDataGearとなる
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166 - ファイルデータとなるDataGearはQueueに格納される
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35
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167 - APIはPut/Take/Peekの三つで操作する
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33
|
168 <div style="text-align: center;">
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169 <img src="images/QueueElement.pdf" alt=Queue width="800">
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170 </div>
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171
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172 ## GearsOSにおけるファイル
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173 - ファイルは複数のQueueを持つ赤黒木である
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35
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174 - Queueはkeyでアクセスされる
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175 - Queueはstreamの役割を持つ
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33
|
176
|
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177 <div style="text-align: center;">
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|
178 <img src="images/newGearsFile.pdf" alt=Queue width="400">
|
|
|
179 </div>
|
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180
|
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35
|
181 ## ファイルによる通信の構成
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182 - GearsOSのファイルは通信も担当する
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183 - 通信先のファイルのproxyを生成し通信する
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|
184 - proxyに対してデータを書き込むことで通信が行われる
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|
185 - WordCount例題を通して設計を行った
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186 <div style="text-align: center;">
|
|
|
187 <img src="images/slideGearsWC.pdf" alt=Queue width="500">
|
|
|
188 </div>
|
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34
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189
|
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33
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190 ## GearsOSの分散ファイルシステム
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191 - GearsOSのファイルは通信の役割も持つ
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34
|
192 - 遠隔上のファイルに対応するproxyを作成して通信を行う
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193 - 対象ファイルとproxyはsocketで接続される
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194 - proxyの操作はLocalなファイルと相違なく行える
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195 - 記録デバイスへの保存も同様な仕組みで行う
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33
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196
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34
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197 ## GearsFSの展望
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198 - ノードの配線を担当するTopologyManagerの実装
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199 - 参加表明したノードを任意の形のTopologyへ配線する
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200 - 将来的にAPIと通信プロセスは定理支援証明系Agdaで検証を行う
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201 - 複数streamにより制御を行う分散ファイル通信の検証
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202 - GearsOSによるOSレベルTransactionの信頼性/実用性調査
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203 - 従来ではアプリケーションレベルにより実装される
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