タプルスペース

タプルスペースは、並列/分散コンピューティング用の連想メモリパラダイムの実装です 。同時にアクセスできるタプルのリポジトリを提供します。説明例として、データを生成するプロセッサ グループと、そのデータを使用するプロセッサ グループがあるとします。生成側はデータをタプルとしてスペースに投稿し、消費者は特定のパターンに一致するデータをスペースから取得します。これは、黒板のメタファーとも呼ばれます。タプル スペースは、分散共有メモリの一形態と考えることができます。

タプル空間は、1986 年にイェール大学のDavid Gelernterと Nicholas Carrieroによって開発されたLinda言語の理論的基礎でした。

タプル スペースの実装は、 Java ( JavaSpaces )、Lisp、Lua、Prolog、Python、Ruby、Smalltalk、Tcl、および.NET Framework向けにも開発されています。

オブジェクト スペースは、分散コンピューティングアプリケーションの開発パラダイムです。オブジェクト スペースと呼ばれる論理エンティティが存在するのが特徴です。分散アプリケーションのすべての参加者は、オブジェクト スペースを共有します。サービスのプロバイダーは、サービスをオブジェクトとしてカプセル化し、オブジェクトスペースに配置します。サービスのクライアントは、オブジェクト スペースにアクセスし、必要なサービスを提供するオブジェクトを見つけて、そのオブジェクトによって要求を処理します。

オブジェクト スペースは、コンピューティング パラダイムとして、1980 年代にイェール大学のDavid Gelernterによって提唱されました。Gelernter は、グローバル オブジェクト調整の概念をサポートするために Lindaと呼ばれる言語を開発しました。

オブジェクト スペースは、ネットワーク サービスのプロバイダーとアクセサー間で共有される仮想リポジトリと考えることができます。ネットワーク サービス自体もオブジェクトとして抽象化されています。プロセスは、必要に応じてオブジェクトの状態を更新することで、これらの共有オブジェクトを使用して相互に通信します。

オブジェクトは、スペースに置かれるときに、オブジェクト スペース内のオブジェクト ディレクトリに登録される必要があります。その後、プロセスは、プロパティ検索を使用して、オブジェクト ディレクトリからオブジェクトを識別できます。ここで、オブジェクトの検索基準を指定するプロパティは、オブジェクトの名前、またはオブジェクトを一意に識別するその他のプロパティです。必要なオブジェクトがまだ存在しない場合、プロセスは、オブジェクトがオブジェクトスペースに配置されるまで待機することを選択できます。

オブジェクトは、オブジェクト スペースに格納されるとパッシブになります。つまり、オブジェクトがオブジェクト スペースにある間は、そのメソッドを呼び出すことはできません。代わりに、アクセスするプロセスは、オブジェクトをオブジェクトスペースからローカル メモリに取得し、オブジェクトが提供するサービスを使用して、オブジェクトの状態を更新し、オブジェクトスペースに戻す必要があります。

このパラダイムは本質的に相互排他性を提供します。オブジェクトがアクセスされると、 オブジェクト スペースから削除され、解放された後にのみ元に戻されるからです。つまり、あるプロセスがオブジェクトを使用している間は、他のプロセスはそのオブジェクトにアクセスできないため、相互排他性が保証されます。

JavaSpaces は、 Javaオブジェクト用の分散オブジェクト交換および調整メカニズム (永続的である場合とそうでない場合があります) を提供するサービス仕様です。これは、分散システムの状態を保存し、分散アルゴリズムを実装するために使用されます。JavaSpace では、すべての通信パートナー (ピア) が状態を共有して通信および調整を行います。

JavaSpaces は並列処理によるスケーラビリティを実現するために使用できます。また、分散レプリケーションによる信頼性の高いオブジェクトのストレージを提供するためにも使用できます。ただし、これはディスクのように完全な電源障害には耐えられません。電源が信頼できる限り、信頼性が高いと多くの人に考えられています。分散はリモート ロケーションにも行えますが、JavaSpaces は通常、信頼性の高いオブジェクト キャッシュではなく、低レイテンシで高性能なアプリケーションに使用されるため、これはまれです。

JavaSpaces で使用される最も一般的なソフトウェア パターンは、マスター ワーカー パターンです。マスターは作業単位を「スペース」に渡し、ワーカーはこれを読み取り、処理してスペースに書き戻します。一般的な環境には、複数の「スペース」、複数のマスター、および多数のワーカーがあります。ワーカーは通常、汎用的に設計されています。つまり、スペースから任意の作業単位を取得してタスクを処理できます。

JavaSpaces は Java Jiniテクノロジの一部ですが、それ自体は商業的に成功していません。^[1] このテクノロジは長年にわたって新しいユーザーを獲得し、維持しており、一部のベンダーは JavaSpaces ベースの製品を提供しています。JavaSpaces は、主に金融サービスや通信業界で使用されているニッチなテクノロジであり、忠実な支持者を維持しています。Jini/JavaSpaces の発表は大きな話題を呼びましたが、Sun の共同設立者でチーフ Jini アーキテクトのBill Joy は、この分散システムの夢は「思考の飛躍」を遂げるだろうと明言しました。^[2]

次の例は、JavaSpaces を使用して作成されたアプリケーションを示しています。まず、オブジェクト スペースで共有されるオブジェクトが作成されます。このようなオブジェクトは、JavaSpace 用語ではエントリと呼ばれます。ここで、エントリは、Hello World!文字列を返すサービスをカプセル化し、それが使用された回数を追跡するために使用されます。このサービスを提供するサーバーは、オブジェクト スペース、つまりJavaSpaceを作成します。次に、エントリはJavaSpaceに書き込まれます。クライアントは、 JavaSpaceからエントリを読み取り、そのメソッドを呼び出してサービスにアクセスし、その使用回数を更新します。更新されたエントリは、 JavaSpaceに書き戻されます。

// Entry クラス
public class SpaceEntry implements Entry { public final String message = "Hello World!" ; public Integer count = 0 ; public String service () { ++ count ; return message ; } public String toString () { return "Count: " + count ; } }     
          
         
 
        
         
          
     
 
        
            
     

// Hello World! server 
public class Server { public static void main ( String [] args ) throws Exception { SpaceEntry entry = new SpaceEntry (); // Entry オブジェクトを作成しますJavaSpace space = ( JavaSpace ) space (); // オブジェクト スペースを作成します// Entry を登録してスペースに書き込みます space . write ( entry , null , Lease . FOREVER ) ; // 10 秒間一時停止してから Entry を取得してその状態を確認しますThread . sleep ( 10 * 1000 ); SpaceEntry e = space . read ( entry , null , Long . MAX_VALUE ); System . out . println ( e ); } }   
            
                         
                       
         
                   
         
           
              
         
     

//クライアントpublic class Client { public static void main ( String [ ] args ) throws Exception { JavaSpace space = ( JavaSpace ) space ( ) ; SpaceEntry e = space.take ( new SpaceEntry ( ) , null , Long.MAX_VALUE ) ; System.out.println ( e.service ( ) ) ; space.write ( e , null , Lease.FOREVER ) ; } }​​​   
            
             
               
         
           
     

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• Phil Bishop、Nigel Warren: JavaSpaces in Practice。Addison Wesley、2002年、ISBN 0-321-11231-8 
• Max K. Goff:ネットワーク分散コンピューティング: フィットスケープと誤謬、2004 年、Prentice Hall、ISBN 0-13-100152-3 
• Sing Li 他著: Professional Java Server Programming、1999 年、Wrox Press、ISBN 1-86100-277-7 
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• 宇宙ベースの建築
• リンダ（調整言語）
• サン・マイクロシステムズのJavaSpaces主任エンジニア、ケン・アーノルド氏
• Rinda 、 Rubyの JavaSpaces 類似品

• ジェラーンター、デイビッド。「Linda における生成的コミュニケーション」。ACM Transactions on Programming Languages and Systems、第 7 巻、第 1 号、1985 年 1 月
• 分散コンピューティング（インド初版、2004年）、ML Liu

• c2.comの「TupleSpace」
• jini.orgの「JavaSpace 仕様」