分散システムとは

情報学類 分散システム					2008年12月02日

                                       筑波大学システム情報工学研究科
                                       コンピュータサイエンス専攻, 電子・情報工学系
                                       新城 靖
                                       <yas@is.tsukuba.ac.jp>

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■連絡事項

■今日の大事な話

集中システム（単一のコンピュータ）の有用な性質
仮想的な集中システム
透明性
ネットワーク・オペレーティング・システムと分散オペレーティング・システム

■分散システム以前、分散システムではないコンピュータ

◆単体のコンピュータ(集中システム)

メインフレーム、大型計算機

高価
TSS, batch で使う。マルチユーザ。
モデムを使った遠隔「端末」。ネットワークはある意味不要。

ミニコンピュータ

少人数で使う。メインフレームよりは安い。

ワークステーション

グラフィックスを備えたもの。一度に１人で使うが、複数人で交代で使うこともある。ＯＳは、Unix (マルチユーザ)
ネットワークを通じてファイルとアカウントの共有

PC (Personal Computer)

安価
(当初は)単一ユーザ
(当初は)ネットワークの機能はない

◆メインフレームと端末

図? メインフレームと端末

利用者は地理的に分散(distributed)しているが、プログラムは、すべて中央の１台のコンピュータで動作する。

文字端末の役目

キーボードで打たれた文字データの送信
受け取った文字データを画面に表示

「端末」は、メインフレーム（ホスト）と文字回線で接続されている。電話回線等を使ったモデムによる接続。2400bps-9600bps。 IBMのものは、半二重。

◆単体のコンピュータの性質

図? 集中型システムのハードウェアとＯＳ

ハードウェアやオペレーティング・システムの働きで、次のようなことが（ある程度のレベルで簡単に）実現できる。

一貫性(consistency)のある記憶
- メモリ
- ファイル
同期
- ロック、セマフォ、mutex
- 時計
安全なプロセス間通信
ユーザ認証
クラッシュする時には、全部まとめて落ちる

分散システムでは、どれも難しい。

◆ファイルの内容の一貫性

Process1()
{
  write(file1,buf,bytes);
  ...
  ...
}

Process2()
{
  ...
  ...
  read(file1,buf,bytes);
}

Process3()
{
  ...
  ...
  read(file1,buf,bytes);
}

あるプロセスがwrite() した結果は、他のプロセスがread() したら即座に読める。

■分散システムを動作させるためのハードウェア

分散システムは、複数のコンピュータ(CPUとメモリ)を使う。 CPU とメモリの接続の仕方には、さまざまな種類がある。

共有メモリがあるかないか
バス接続かスイッチ接続か
機種(CPUの種類)が同じか違うか

◆共有メモリ型マルチプロセッサ(shared memory multiprocessor)

図? 共有メモリ型マルチプロセッサ(バス共有)

Symmetric multiprocessor (SMP)とも言う。メモリへのアクセス時間がどの場所も対称的で均質。
分散システムには分類しないのが普通。集中システムのプログラムがそのまま動作するので。
キャッシュの親和性(affinity)まで考えると分散的な技術がいる。メモリのコンシステンシまで考えると、本当はかなり難しい。
マルチコアは、これに分類される。歴史的には古い。

◆LANに接続されたコンピュータ群

図? LANに接続されたPC

遠隔のメモリは、アクセスできない(no remote memory access)。機種が違うこともある。

◆ネットワーク

LAN
- Ethernet, 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps
- 無線
アクセスライン
- ADSL
- 光
- 無線、携帯電話、PHS
基幹
- 専用線、光、フレームリレー、ATM、イーサネット

◆ネットワーク速度の感覚

交通機関	ネットワーク
徒歩 4km/h	64kbps 電話回線
自動車 40km/h	640kbps ADSL(低速)
飛行機 800km/h	イーサネット(10Mbps), ADSL(中速), 無線LAN
人工衛星(第一宇宙速度) 28440km/h	450Mbps, イーサネット(100Mbps-10Gbps)

■分散システムの目標

分散システムとは

ハードウェアは、複数の構成要素（コンピュータ、ノード）から構成される
ネットワークで接続されている
使っている人には、1台の集中システムのように見える。(仮想的な集中システム)

最後の性質が大事である。

仮想的(virtual): 事実上の。実と同じように使える。

実体が「ない」ということが主ではない。「仮想」は「透明性(透過性、transparency)」と関係が深い。

◆分散システムのアプリケーション

複数のコンピュータで一貫性のあるデータを持つ
- ゲームの最高点の維持
- 講義資料の配布
地理的な制約を超えた協調作業(複数人)
- 本店・支店間での顧客管理
- 旅行先情報の収集
地理的な制約からの解放（１人でも移動して別のコンピュータを使う時）
- どのコンピュータを使っても自分のファイルが読める
- どのコンピュータを使ってもパスワードが同じ（変更しても追随する）
資源の共有、場所の節約
- プリンタ
- スキャナ
偏在する物にコンピュータを埋め込む（ubiquitous）

◆分散システムの利点

安い－－マイクロプロセッサ
速い－－並列処理
本質的に分散－－ＷＷＷ、電子メール
がんばれば、信頼性を高くできる。システムの一部が故障しても、全体は動き続ける
段階的成長が可能。毎年買い足し。

◆分散システムの弱点

単体のコンピュータのハードウェアでは簡単だったことが、分散システムでは困難になる。

ソフトウェア技術が遅れている。一貫性、同期に関するプログラミングが難しい。
ネットワークが飽和したり、切断されたりする。
セキュリティの確保が難しい。

◆分散システムの設計目標

透明性
フォールト・トレランス
スケーラビリティ
できれば性能（並列処理）

分散は、「離れていても心は１つ」を目指す。そのためには、集中より遅くなっても許されることがある。並列処理は、単体のシステムより遅いことは許されない。

◆スケーラビリティ

構成要素の数が増えた時にどうなるか。 10台で動くものが100台、1000台で動くか。

◆分散システムを実現するための技術

プロセス間通信
- クライアント・サーバ・モデル
- RPC (Remote Procedure Call)
木構造
- スケーラビリティ
- 管理の手間の分散、設定個所を少なくする
キャッシング
複製
トレードオフ
認証、ディジタル署名

◆トレードオフ

完全を目指そうとすると、急激にコストが高くなる。

実用になり、かつ、利益に見合うコストで実現できる範囲を探すことが大事になる。

◆負荷分散

負荷分散(load sharing, load balancing)の分散と分散システム (distributed systems)の分散は、意味が違う。

■集中アプリケーションの例

ゲームのハイスコア（得点の高い人n人の得点と名前）の維持。

図? 単一のコンピュータでハイスコアをファイルに保存

ライブラリの機能

int get_highscore(score_record_t records[], int len): 現在のハイスコア(score_record_t型)を最大 len 個だけ取得する。実際に保存していた数を返す。
int put_score(int score, char *user): 新たにスコアを追加する。現在のものよりも得点が高ければ追加する。引数は、得点とユーザ名。

これを、集中システム(1台のコンピュータ)で動作させたい。（以下のプログラムは、分散システムのプログラムではない。）分散システムでは、困難なことも集中システムでは簡単になっている点に着目すること。

◆実行例

例題をコピーするには、cp コマンドを使うとよい。最後のディレクトリ名「.」を忘れないように。

% mkdir hiscore-c 
% cd hiscore-c 
% cp ~yas/dsys/highscore/centralized/highscore.h . 
% cp ~yas/dsys/highscore/centralized/highscore.c . 
% cp ~yas/dsys/highscore/centralized/add-hiscore.c . 
% cp ~yas/dsys/highscore/centralized/show-hiscore.c . 
% cp ~yas/dsys/highscore/centralized/Makefile . 
% ls 
Makefile	add-hiscore.c	highscore.c	highscore.h	show-hiscore.c
% make 
cc -g   -c -o add-hiscore.o add-hiscore.c
cc -g   -c -o highscore.o highscore.c
cc -g add-hiscore.o highscore.o -o add-hiscore
cc -g   -c -o show-hiscore.o show-hiscore.c
cc -g show-hiscore.o highscore.o -o show-hiscore
% ls 
Makefile	add-hiscore.c	highscore.c	highscore.o	show-hiscore.c
add-hiscore	add-hiscore.o	highscore.h	show-hiscore	show-hiscore.o
%

make コマンドを実行すると、Makefile の記述に従い2つの実行形式のファイル add-hiscore と add-hiscore が作られる。

例題を実行するには、環境変数 hiscoredata にファイル名を設定する。その方法は、make help で表示される。

% make help 
setenv hiscoredata `mktemp /tmp/coins-dsys-XXXXXXXXXX`
ls -l $hiscoredata

./add-hiscore score name
./show-hiscore num

rm $hiscoredata
%

help に従い、/tmp の下に予測が困難なファイル名でデータファイルを作成する。(ホーム・ディスクの下に作成した場合は、うまく動作しない。理由は後述。)

mktemp コマンドを実行し、その出力で、環境変数 hiscoredataを設定する。

% setenv hiscoredata `mktemp /tmp/coins-dsys-XXXXXXXXXX` 
% printenv hiscoredata 
/tmp/coins-dsys-8ofae8kMu4
% echo $hiscoredata 
/tmp/coins-dsys-8ofae8kMu4
% ls -l $hiscoredata 
-rw-------   1 yas  wheel  0 Nov 30 20:10 /tmp/coins-dsys-8ofae8kMu4
%

この例では、mktemp コマンドは、 /tmp/coins-dsys-8ofae8kMu4 というファイルを作成し、そのファイル名を標準出力に出力する。実験が終了したら rm コマンドで削除すること。

バッククォート(` `は、シェルの文法で、コマンドの出力をコマンド行に持ってくる。上の例では、以下のコマンドと同じである。

% setenv hiscoredata /tmp/coins-dsys-8ofae8kMu4

環境変数は、csh の組み込みコマンド printenv で表示できる。シェルでは、$ をつけて参照することもできる。プログラムの中では、getenv() ライブラリ関数で参照できる。

環境変数 hiscoredata を設定した後は、add-hiscore コマンドと show-hiscore を実行することができる。

% ./add-hiscore 10 "Yasushi Shinjo" 
% ls -l $hiscoredata 
-rw-------   1 yas  wheel  32 Nov 30 20:11 /tmp/coins-dsys-8ofae8kMu4
% ./show-hiscore 10 
        10 Yasushi Shinjo
% ./add-hiscore 20 "Kazuhiko Kato" 
% ./show-hiscore 10 
        20 Kazuhiko Kato
        10 Yasushi Shinjo
% ls -l $hiscoredata 
-rw-------   1 yas  wheel  64 Nov 30 20:24 /tmp/coins-dsys-8ofae8kMu4
%

実験が終了したら、rm コマンドで削除する。

% ls -l $hiscoredata 
-rw-------   1 yas  wheel  64 Nov 30 20:24 /tmp/coins-dsys-8ofae8kMu4
% rm $hiscoredata 
%

◆show-hiscore.c

get_highscore() 関数を呼び出す簡単なプログラム。 [show-hiscore.c]

   1:	
   2:	/*
   3:	        show-hiscore.c -- The main function for get_highscore().
   4:	        Created on: 2008/11/28 18:40:56
   5:	        ~yas/dsys/highscore/centralized/show-hiscore.c
   6:	*/
   7:	
   8:	#include <stdio.h>      /* stderr, fprintf() */
   9:	#include <stdlib.h>     /* strtol() */
  10:	#include "highscore.h"
  11:	
  12:	static void show_score( int top );
  13:	
  14:	static void usage( char *comname ) {
  15:	        fprintf(stderr,"Usage: %% %s n\n", comname);
  16:	        exit( 1 );
  17:	}
  18:	
  19:	main( int argc, char *argv[], char *envp[] ) {
  20:	    int top;
  21:	    char *name ;
  22:	        if( argc != 2 )
  23:	            usage( argv[0] );
  24:	        top = strtol( argv[1], 0, 10);
  25:	        show_score( top );
  26:	}
  27:	
  28:	static void show_score( int top ) {
  29:	    score_record_t records[HIGHSCORE_MAX_RECORDS];
  30:	    int n, i ;
  31:	        if( top > HIGHSCORE_MAX_RECORDS ) {
  32:	            fprintf(stderr,"Warning: top too large: %d\n",top);
  33:	            top = HIGHSCORE_MAX_RECORDS;
  34:	        }
  35:	        n = get_highscore( records, top );
  36:	        for( i=0; i<n; i++ ) {
  37:	            printf("%10d %s\n", records[i].score, records[i].name );
  38:	        }
  39:	}

引数は、1個。最大何個までハイスコアを表示するか。
それを引数にして、get_highscore()関数を呼び出す。
結果を１つひとつ表示する。

◆add-hiscore.c

put_score() 関数を呼び出す簡単なプログラム。 [add-hiscore.c]

   1:	
   2:	/*
   3:	        add-hiscore.c -- The main function of put_score().
   4:	        Created on: 2008/11/28 17:22:21
   5:	        ~yas/dsys/highscore/centralized/add-hiscore.c
   6:	*/
   7:	
   8:	#include <stdio.h>      /* stderr, fprintf() */
   9:	#include <stdlib.h>     /* strtol() */
  10:	#include "highscore.h"
  11:	
  12:	void usage( char *comname ) {
  13:	        fprintf(stderr,"Usage: %% %s score \"User Name\"\n", comname);
  14:	        exit( 1 );
  15:	}
  16:	
  17:	main( int argc, char *argv[], char *envp[] ) {
  18:	    int score ;
  19:	    char *name ;
  20:	        if( argc != 3 )
  21:	            usage( argv[0] );
  22:	        score = strtol( argv[1], 0, 10);
  23:	        name  = argv[2];
  24:	        put_score( score, name );
  25:	}

引数は、2個。スコア(10進数)と名前。
それを引数にして、put_score()関数を呼び出す。

◆データ構造とインタフェース

[highscore.h]

   1:	
   2:	/*
   3:	        highscore.h -- Hiscore Library for centralized systems.
   4:	        Created on: 2008/11/28 11:49:18
   5:	        ~yas/dsys/highscore/centralized/highscore.h
   6:	*/
   7:	
   8:	#ifndef _HIGHSCORE_LIB_CENTRALIZED_H_
   9:	#define _HIGHSCORE_LIB_CENTRALIZED_H_
  10:	
  11:	#define HIGHSCORE_MAX_RECORDS   10
  12:	#define HIGHSCORE_NAME_LEN      28
  13:	#define HIGHSCORE_FILE_ENV      "hiscoredata"
  14:	
  15:	struct score_record {
  16:	        int      score;
  17:	        char     name[HIGHSCORE_NAME_LEN];
  18:	};
  19:	typedef struct score_record score_record_t;
  20:	
  21:	extern int get_highscore(score_record_t records[], int len);
  22:	extern put_score(int score, char *user);
  23:	
  24:	#endif  _HIGHSCORE_LIB_CENTRALIZED_H_

１つのスコアを構造体score_record_tで表現する。この構造体は、全体で32バイトある。の最初の4バイトは、整数型で、得点、残りの28バイトは、文字の配列。ASCII で最大27文字まで保存できる。文字が含まれない部分は、0が入る。
ハイスコア全体を score_record_t 型の配列で表す。
ハイスコア全体は、ファイルに保存する。ファイル名は、環境変数 hiscoredata に設定する。

◆ライブラリ

[highscore.c]

   1:	
   2:	/*
   3:	        highscore-lib-centralized.c -- Hiscore Library for centralized systems.
   4:	        Created on: 2008/11/28 11:45:58
   5:	        ~yas/dsys/highscore/centralized/highscore-lib-centralized.c
   6:	*/
   7:	
   8:	#include <fcntl.h>      /* open() */
   9:	#include <sys/types.h>  /* fstat() */
  10:	#include <sys/stat.h>   /* fstat() */
  11:	#include <string.h>     /* memcpy(), memset() */
  12:	#include <stdio.h>      /* snprintf(), perror() */
  13:	#include <stdlib.h>     /* getenv() */
  14:	#include <sys/file.h>
  15:	
  16:	#include "highscore.h"
  17:	
  18:	static int insert_score( score_record_t records[], int len, int nelement,
  19:	                         int score, char *user );
  20:	static int find_posision( score_record_t records[], int len, int nelement,
  21:	                          int score );
  22:

ヘッダファイルを読み込む。
内部的に score_record_t の配列を扱うための 2 つの関数を使う。

◆get_highscore()

  23:	int get_highscore(score_record_t records[], int len) {
  24:	    int fd;
  25:	    struct stat stat;
  26:	    ssize_t bytes;
  27:	    char *filename;
  28:	
  29:	        if( (filename=getenv(HIGHSCORE_FILE_ENV)) == NULL ) {
  30:	            fprintf(stdout,"No environment: %s\n",HIGHSCORE_FILE_ENV );
  31:	            return( 0 );
  32:	        }
  33:	        if( (fd = open(filename,O_RDONLY)) < 0 ) {
  34:	            perror( filename );
  35:	            return( 0 );
  36:	        }
  37:	        if( flock(fd,LOCK_SH) < 0 ) {
  38:	            perror("flock");
  39:	            goto error0;
  40:	        }
  41:	        if( fstat(fd,&stat) < 0 ) {
  42:	            perror("fstat");
  43:	            goto error1;
  44:	        }
  45:	        bytes = (stat.st_size <= len*sizeof(score_record_t)) ?
  46:	                 stat.st_size :  len*sizeof(score_record_t) ;
  47:	        if( read(fd, records, bytes)!=bytes ) {
  48:	            perror("read");
  49:	            goto error1;
  50:	        }
  51:	        if( flock(fd,LOCK_UN) < 0 ) {
  52:	            perror("flock");
  53:	            goto error0;
  54:	        }
  55:	        close( fd );
  56:	        return( bytes/sizeof(score_record_t) );
  57:	
  58:	error1: flock( fd,LOCK_UN );
  59:	error0: close( fd );
  60:	        return( 0 );
  61:	}
  62:

環境変数 hiscoredata (HIGHSCORE_FILE_ENV) からファイル名を取得する。
ファイルを O_RDONLY で開く。
ファイルを shared (LOCK_SH)でロックする。
ファイルの大きさを fstat() で調べる。
ファイルをバイト数だけ読み出す。
ファイルをアンロックする。
ファイルを閉じる。
読み出したレコード数を返す。

◆読み書きロック

flock() システム・コールは、BSD系Unixにあるシステム・コールで、読み書きロックを実現する。

LOCK_SH (shared lock または read lock): 読み込むだけのプロセスならば、複数同時に実行できる。 (読むだけでもロックする必要がある。さもないと、読んでいる途中で変化することがある。 )
LOCK_EX (exclusive lock または write lock): 書き込むプロセスは、１度に１つだけに制約する。

図? 普通のロックと読み書きロック

注意: 最近では、flock() ではなくて、fcntl() を使うのが一般的。 fcntl() では、ファイルの一部をロックできる。

◆put_score()

  63:	int put_score(int score, char *user) {
  64:	    int fd, n;
  65:	    struct stat stat;
  66:	    ssize_t bytes;
  67:	    off_t offset ;
  68:	    score_record_t records[HIGHSCORE_MAX_RECORDS];
  69:	    char *filename;
  70:	
  71:	        if( (filename=getenv(HIGHSCORE_FILE_ENV)) == NULL ) {
  72:	            fprintf(stdout,"No environment: %s\n",HIGHSCORE_FILE_ENV );
  73:	            return( 0 );
  74:	        }
  75:	        if( (fd = open( filename,O_RDWR|O_CREAT, 0666)) < 0 ) {
  76:	            perror( filename );
  77:	            return( 0 );
  78:	        }
  79:	        if( flock(fd,LOCK_EX) < 0 ) {
  80:	            perror("flock");
  81:	            goto error0;
  82:	        }
  83:	        if( fstat(fd,&stat) < 0 ) {
  84:	            perror("fstat");
  85:	            goto error1;
  86:	        }
  87:	        bytes = (stat.st_size <= HIGHSCORE_MAX_RECORDS*sizeof(score_record_t))?
  88:	                 stat.st_size  : HIGHSCORE_MAX_RECORDS*sizeof(score_record_t) ;
  89:	        if( read(fd, records, bytes)!=bytes ) {
  90:	            perror("read");
  91:	            goto error1;
  92:	        }
  93:	
  94:	        n = insert_score( records,HIGHSCORE_MAX_RECORDS,bytes/sizeof(score_record_t),
  95:	                          score, user );
  96:	
  97:	        if( n > 0 ) {
  98:	            offset = 0L;
  99:	            if( lseek( fd, offset, SEEK_SET )< 0 ) {
 100:	                perror("lseek");
 101:	                goto error1;
 102:	            }
 103:	            bytes = n * sizeof(score_record_t);
 104:	            if( write(fd, records, bytes)!=bytes ) {
 105:	                perror("write");
 106:	                goto error1;
 107:	            }
 108:	        }
 109:	        
 110:	        if( flock(fd,LOCK_UN) < 0 )  {
 111:	            perror("flock");
 112:	            goto error1;
 113:	        }
 114:	        close( fd );
 115:	        return( 1 );
 116:	
 117:	error1: flock( fd,LOCK_UN );
 118:	error0: close( fd );
 119:	        return( 0 );
 120:	}
 121:

環境変数 hiscoredata (HIGHSCORE_FILE_ENV) からファイル名を取得する。
ファイルを O_RDWR (read-write) で開く。
ファイルを exclusive (LOCK_EX)でロックする。
ファイルの大きさを fstat() で調べる。
ファイルをバイト数だけ読み出し、配列に保存する。
メモリ中の配列にレコードを追加する (insert_score())。
何らかの追加が行われた時には、配列を書き戻す。
- ファイルの読み書き位置を 0 (先頭)にもどす。
- ファイルをバイト数だけ書く。
ファイルをアンロックする。
ファイルを閉じる。
成功の意味で 1 を返す。

◆その他

 122:	static int insert_score( score_record_t records[], int len, int nelement,
 123:	                         int score, char *user ) {
...
 140:	static int find_posision( score_record_t records[], int len, int nelement,
 141:	                          int score ) {
...

insert_score() は、スコアの配列に、要素を追加する。先頭が一番高得点になるようにソートして入れる。空きがない場合には、一番小さなスコアの場所をつぶす。
find_posision() は、ソートされた配列でどの場所に要素を挿入すればよいかを探す。

内容は、データ構造とアルゴリズムの範囲であり、分散システムでは省略する。

[Makefile]

■分散アプリケーションの作り方

集中システム用に記述したアプリケーション・プログラムを、共有メモリがない複数のコンピュータで動作させる方法。

ネットワーク・オペレーティング・システムを使う。アプリケーション自らが通信を行う。
分散型オペレーティング・システムを使う。集中システム用のプログラムを一切変更することなくそのまま分散システムで動作する。
分散システム構築を支援するミドルウェアを使う。アプリケーションのわずかな修正が必要になる。
分散型プログラミング言語で記述する。元の言語の分散版があれば、アプリケーションのわずかな修正でよい。元の言語の分散版がなければ、全面的な書き直しになる。

◆ネットワーク・オペレーティング・システム(network operating system)

ネットワーク通信の機能を提供したオペレーティング・システム。

システム・コール
- pipe <-> socket API, TCP/IPによるネットワーク通信機能
コマンド
- r系コマンド
  - sh <-> rsh (remote shell) 遠隔のコンピュータでのコマンドの実行
  - login <-> rlogin (remote login) 遠隔のコンピュータへのログイン
  - cp <-> rcp (remote copy) 遠隔のコンピュータとのファイルのコピー
- ls, less <-> WWW ブラウザ
- インターネット関連のアプリケーションが動作(Web, mail, etc.)

ネットワーク・オペレーティング・システムでは、利用者は、遠隔のコンピュータを使うためには、明示的にコンピュータを示す必要がある。

注意：r系コマンドは、ネットワーク上を生パスワードが流れて危険なので、使われない。その代わりに、ssh, slogin, scp が使われる。

現在、広く使われているオペレーティング・システムで、ネットワーク通信機能があるものは、これに分類される。

Unix, Linux, BSD, MacOSX
Microsoft Windows

◆ネットワーク・オペレーティング・システムでの分散アプリケーションの実行

図? ネットワークOSでのアプリケーションの実行

コンピュータは、複数で、それぞれにネットワーク・オペレーティング・システムが動作する。
分散アプリケーションは、コンピュータの境界を意識する。分散アプリケーションから見てネットワークは、透明ではない。プログラムの中に通信処理(send, receive)が含まれる。

◆分散型オペレーティング・システム

ネットワーク・オペレーティング・システムが発展したもの。

目標

利用者はどのコンピュータを使っているのかを意識しなくてもよくなる。分散透明性、ネットワーク透明性(network transparency) が実現される。r系コマンドはなくなる。集中型システムで開発されたプログラムを一切変更することなく、ネットワーク上の資源を利用することができるようになる。
負荷均衡(load balncing)。プログラムを走らせると、自動的に空いている計算機に送られ、実行される。
フォールト・トレランス。障害が発生したとしても、自動的に復旧させたり、自動的に他の計算機に仕事を回す。

分散ＯＳの種類

Mach
Amoeba
Spring
Chorus
V-System
LOCUS

実装は困難。Microsoft でも Sun Microsystems でも作れない。

◆分散型オペレーティング・システムでの分散アプリケーションの実行

図? 分散OSでのアプリケーションの実行

コンピュータは、複数で、オペレーティング・システムは１つ。
（集中）アプリケーションからは、コンピュータの境界が見えない。
集中アプリケーションがそのまま分散ハードウェア環境で利用できる。

分散アプリケーションを分散オペレーティング・システムで走せると、やや矛盾がある。

◆現状の分散オペレーティング・システム的な機能

ファイル・サービス NFS (Network File System), SMB/CIFS: 遠隔にあるファイルとローカル・ファイルを同じように扱える。
名前サービス NIS (Network Information System), LDAP (Lightweight Directory Access Protocol): パスワード・ファイルを複数のコンピュータで共有できる。一カ所で変更すると全てのコンピュータで変更される。

◆ミドルウェア

オペレーティング・システムとアプリケーションの間に入り、 (主に通信に関する)サービスを提供する。下位層のオペレーティング・システムとは独立している。

種類

RPC, SunRPC, OSF RPC, Microsoft COM, DCOM
ORB, CORBA, HORB, Java RMI
XML Web Services
相互接続サービス Jini, JavaSpaces, UPnP
移動エージェント

◆ミドルウェアを用いた分散アプリケーションの実行

図? ミドルウェアを用いた分散アプリケーションの実行

コンピュータは、複数で、それぞれにネットワーク・オペレーティング・システムが動作する。
ミドルウェアが、コンピュータの境界を隠す。
アプリケーションは、コンピュータの境界を意識しなくてもよい。

◆分散型プログラミング言語

集中システム用のプログラムと同じように書いたプログラムが、自動的に分散アプリケーションになる。言語処理系が、ネットワークの存在や通信をさまざまな度合いで隠す。

どこまで隠せば分散型プログラミング言語と呼んでもよいか？「socket があれば、分散型プログラミング言語」とは、定義したくない。永続言語との比較。

Emerald, Argus
分散○○
分散Java, Dejay, Voyager (Javaのクラス・ライブラリ)

Last updated: 2008/12/14 15:00:28

Yasushi Shinjo / <yas@is.tsukuba.ac.jp>