ライブ分散オブジェクト

ライブ分散オブジェクト(ライブ オブジェクトとも略される) とは、分散マルチパーティ (またはピアツーピア)プロトコルの実行中のインスタンスを指し、オブジェクト指向の観点から見ると、明確なIDを持ち、内部状態と実行スレッドをカプセル化でき、外部から見える明確に定義された動作を示す エンティティとして表示されます。

ライブ分散オブジェクトに適用される主要なプログラミング言語の概念は、次のように定義されます。

• アイデンティティ。ライブ分散オブジェクトのアイデンティティは、同じ分散プロトコルのインスタンスを区別する同じ要因によって決定されます。オブジェクトは、いくつかの物理マシン セットで物理的に実行され、相互通信を行うソフトウェア コンポーネントのグループで構成されます。各コンポーネントは、マルチキャスト グループの名前、パブリッシュ/サブスクライブ トピックの識別子、メンバーシップ サービスのアイデンティティなど、同じ一連の必須パラメータを使用して分散プロトコル コードを実行します。したがって、たとえば、パブリッシュ/サブスクライブチャネルとマルチキャスト グループはライブ分散オブジェクトの例です。チャネルまたはグループごとに、グループ内のチャネルまたはマルチキャストでパブリッシュされたデータを送信、転送、または受信するすべてのコンピューター間で実行される分散プロトコルのインスタンスが 1 つ存在します。この場合、オブジェクトのアイデンティティは、チャネルまたはグループの識別子によって決定され、特定のチャネルまたはグループを提供、制御、および管理する分散システムのアイデンティティで修飾されます。マルチキャストの場合、システムのアイデンティティは、たとえば、メンバーシップ サービス(マルチキャスト グループのメンバーシップを管理するエンティティ) のアドレスによって決定されます。
• プロキシ(レプリカ)。ライブ オブジェクトのプロキシまたはレプリカは、ライブ オブジェクトの分散プロトコルの実行に関係するソフトウェア コンポーネント インスタンスの 1 つです。したがって、オブジェクトは、通信、共同での分散状態の維持、および操作の調整を行うプロキシのグループとして定義することもできます。プロキシという用語は、単一のソフトウェア コンポーネント自体がオブジェクトを構成するのではなく、アプリケーションが一連のコンピューターにまたがる特定の機能または動作にアクセスするためのゲートウェイとして機能するという事実を強調しています。この意味で、ライブ分散オブジェクトプロキシの概念は、 RPC、RMI、または.NET リモート処理クライアント側プロキシスタブの概念を一般化します。
• 動作。ライブ分散オブジェクトの動作は、プロキシがローカルのランタイム環境と実行できる外部インタラクションの可能なパターンのセットによって特徴付けられます。これらのインタラクションは、明示的なイベント (メッセージ) の交換としてモデル化されます。
• 状態。ライブ分散オブジェクトの状態は、そのプロキシのすべての内部ローカル状態の合計として定義されます。定義により、分散され、複製されます。オブジェクトの状態の異なるレプリカは、プロトコルのセマンティクスに応じて、強い一貫性または弱い一貫性のみを持つ場合があります。コンセンサスプロトコルのインスタンスは、そのレプリカの状態が強い一貫性を持ちますが、リーダー選出プロトコルのインスタンスは弱い一貫性を持ちます。この意味で、ライブ分散オブジェクトという用語は、複製オブジェクトの概念を一般化します。後者は、Paxos、仮想同期、または状態マシン複製などのプロトコルを使用して、レプリカの内部状態間の強い一貫性を実現する特定の種類のライブ分散オブジェクトです。ライブ分散オブジェクトの状態は、動的な概念として理解する必要があります。つまり、特定の時間に特定の場所にある特定の値としてではなく、値のストリーム内のポイント (または一貫したカット) として理解する必要があります。たとえば、リーダー選出オブジェクトの外部から見える状態は、現在選出されているリーダーの ID として定義されます。アイデンティティは特定の場所に保存されるのではなく、ネットワーク全体に分散されたさまざまなマシン上で、このプロトコルの実行に関与するプロキシによって同時に生成され、このプロトコルを使用するアプリケーションのインスタンスによって同時に消費される、elected(x)形式のメッセージのストリームとして実現されます。
• インターフェイス(エンドポイント)。ライブ分散オブジェクトのインターフェイスは、そのプロキシによって公開されるインターフェイスの種類によって定義されます。これらには、イベント チャネルやさまざまな種類のグラフィカル ユーザー インターフェイスが含まれます。プロキシによって公開されるインターフェイスは、ライブ分散オブジェクトのエンドポイントと呼ばれます。エンドポイント インスタンスという用語は、単一の特定のプロキシによって公開される単一の特定のイベント チャネルまたはユーザー インターフェイスを指します。ライブ オブジェクトが特定のエンドポイントを公開するということは、その各プロキシがこのエンドポイントのインスタンスをローカル環境に公開し、各エンドポイント インスタンスが同じ種類のイベントを運ぶ (または同じ種類のグラフィカル表示にバインドする) ことを意味します。
• 参照。ライブ オブジェクトへの参照は、プロキシを構築するためのシリアル化された移植可能な命令の完全なセットです。参照を逆参照するということは、特定のコンピュータ上でこれらの命令をローカルに解析して従い、ライブ オブジェクトの実行中のプロキシを生成することを意味します。このように定義すると、ライブ オブジェクト参照は、Java参照、C/C++ポインター、またはWeb サービスのWSDL記述と同じ役割を果たします。つまり、特定のオブジェクトを見つけて対話するのに十分な完全な情報が含まれています。ライブ分散オブジェクトは特定の場所に常駐しない可能性があるため (動的に変化するコンピュータ セットにまたがる場合が多い)、ライブ分散オブジェクトの参照に含まれる情報はアドレスだけに限定することはできません。オブジェクトが何らかのグローバルに一意な識別子によって識別される場合 (パブリッシュ/サブスクライブ トピックやマルチキャスト グループの場合など)、参照は、適切な名前解決オブジェクトへの参照を再帰的に埋め込むことによって、この識別子の解決方法を指定する必要があります。
• 型。ライブ分散オブジェクトの型は、オブジェクトとの外部のやりとりのパターンを決定します。これは、オブジェクトのプロキシによって公開されるエンドポイントとグラフィカル ユーザー インターフェイスの型、およびエンドポイントで発生する可能性のあるイベントのパターンによって決まります。オブジェクトの型がイベント パターンに課す制約は、ネットワーク全体に及ぶ可能性があります。たとえば、atomicmulticast型は、 deliver(x)形式のイベントが 1 つのプロキシによって生成された場合、同様のイベントが最終的にすべての障害のないプロキシ (クラッシュすることがなく、実行が停止したりプロトコルから除外されたりしないコンピューター上で実行されるプロキシ。正確な定義は異なる場合があります) によって生成される必要があることを指定します。Java のような言語の型の場合と同様に、同じ型の非常に異なる実装が多数存在する可能性があります。したがって、たとえば、atomicmulticastに特徴的な動作は、仮想同期や Paxos などの分散プロトコルのインスタンスによって示される可能性があります。

ライブ分散オブジェクトのセマンティクスと動作は、分散データフローの観点から特徴付けることができます。ライブオブジェクトのエンドポイントのインスタンスに表示されるメッセージまたはイベントのセットは、分散データフローを形成します ^[1] 。^[2]

ライブ分散オブジェクトの概念の根底にある初期のアイデアは、少なくとも1970年代初頭に開発されたアクターモデルにまで遡る、オブジェクト指向環境、プログラミング言語の埋め込み、プロトコル構成フレームワークに関する豊富な研究の影響を受けています。関連する先行研究の包括的な議論は、Krzysztof Ostrowskiの博士論文に記載されています。^[3]

ライブ分散オブジェクトという用語は、2006 年秋のICWSカンファレンス^[4]、STC カンファレンス^[5]、ワシントン州レドモンドのMSRラボ^{[6]での一連のプレゼンテーションで初めて非公式に使用され、その後 2007 年に IEEE Internet Computing の記事[7]}で正式に定義されました。元々この用語は、データ センターのサーバーでホストされるのではなく、エンド ユーザーのクライアント コンピューターに保存され、信頼性の高いマルチキャスト プロトコルのインスタンスによって内部的に実行される、動的でインタラクティブな Web コンテンツの種類を指すために使用されていました。ライブという言葉は、表示される情報が動的でインタラクティブであり、ユーザーによる最近の更新を反映した最新 のライブコンテンツ(事前に組み立てられた静的で読み取り専用のアーカイブコンテンツとは対照的) を表すことを表現しています。分散型という言葉は、情報がデータセンターのサーバーにホストされて保存されるのではなく、エンドユーザーのコンピューター間で複製され、コンテンツを消費するエンドユーザーによって直接生成されるマルチキャストメッセージのストリームを通じてピアツーピア方式で更新されるという事実を表しています。Web 開発のコンテキストにおけるライブオブジェクトの概念に関するより包括的な議論は、Krzysztof Ostrowski の博士論文に記載されています。^[3]

上記のより一般的な定義は、2008年にECOOPカンファレンスで発表された論文で初めて提案されました。 ^[8]この用語の拡張は、ライブオブジェクトを他のオブジェクトの組み合わせとしてモデル化する必要性から生まれました。この意味で、この概念は、すべてがオブジェクトであるという統一的な視点を開拓したSmalltalkと、サービスがオブジェクトであるというアイデアを開拓したJiniに触発されています。ライブ分散オブジェクトに適用する場合、この視点では、状態を複製するために内部で使用される分散マルチパーティプロトコルのインスタンスを含む構成要素もライブ分散オブジェクトとしてモデル化する必要があります。統一性の必要性は、ライブ分散オブジェクトの定義が、ライブWebコンテンツ、メッセージストリーム、分散マルチパーティプロトコルのインスタンスなどの概念を統一する必要があることを意味します。

^{ECOOP 論文[8]}で定義されたライブ分散オブジェクトの概念の最初の実装は、コーネル大学の Krzysztof Ostrowski が開発したLive Distributed Objects ^{[9]プラットフォームでした。このプラットフォームは、} Web ページに似た階層的なドキュメントを作成するための一連の視覚的なドラッグ アンド ドロップ ツールを提供し、XMLシリアル化されたライブ オブジェクト参照が含まれています。チャット ウィンドウ、共有デスクトップ、さまざまな種類のマッシュアップなどの視覚的なコンテンツは、ユーザー インターフェイスとプロトコル インスタンスを表すコンポーネントをデザイン フォームにドラッグ アンド ドロップし、それらを接続することで作成できます。作成以来、ライブ分散オブジェクトをMicrosoft Officeドキュメントに埋め込む拡張機能が多数開発され、^[10] Google マップなどのさまざまな種類のホスト コンテンツをサポートしました。^[11] 2009 年 3 月現在、このプラットフォームは作成者によって積極的に開発されています。^{[12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19]}

• アクティブオブジェクト