# GearsOS

• CbCを用いて記述されたOSである
  • CodeGearとその入出力であるDataGearを基本とする
• 現在は並列フレームワークとして実装されている
  • 実用的なOSのプロトタイプとして実装を目指している
• ノーマルレベルからではCodeGearの遷移は単純にCodeGearがDataGearをInput/Outputを繰り返し、コードブロックを移動するように見える
  • 実際にはCodeGearから別のCodeGearへの遷移の際、データ整合性の確認などのメタ計算が加わる
  • これをMetaCodeGearと呼ぶ
  • MetaCodeGearはCodeGearごとに実装される
  • MetaCodeGear内で参照されるDataGearをMetaDataGearと呼ぶ
• MetaCodeGearやMetaDataGearはプログラマが直接実装することはない
• 現在はPerlスクリプトにより、GearsOSのビルド時に生成される

# Christie

• Christieは並列分散フレームワークである
  • java言語で構成される
• GearsOSと似てはいるが別のGearというプログラミング概念をもつ
• Gearは以下の四種類が存在しする。
  • CodeGear (CG) : スレッド、クラス
  • DataGear (DG) : 変数データ
  • CodeGearManager (CGM) : ノード
  • DataGearManager (DGM) : データプール

# CodeGear(以下CG)

• DataGearを参照しながらプログラムを実行する
• 処理に必要なDataGearのkeyをプログラム内に記述する必要がある
• CGMがsetupという処理を行うことで待ち合わせが始まる
• プログラム(CG)内に記述された全てのDataGearのkeyにデータが格納されると実行される

# DataGear(以下DG)

• keyと変数データの組み合わせで構成される
• アノテーションを用いて記述する
  • アノテーションの種類によりkeyの変数データの参照方法が変わる

# CodeGearManager(以下CGM)

• CodeGear,DataGear,DataGearManagerを管理する
• 分散処理のノードに相当する
  • それぞれポートを持つ
• putという操作でDagaGearを任意のCGMの持つDataGearManagerに格納する

# DataGearManager(以下DGM)

• 各CodeGearManagerが1つづつ所持している
• データプールになっておりCGMが利用するDGを全て保持している
• LocalDGMとRemoteDGMの二種類存在する(後述)

# Christieのコード例

• Christieを用いてHelloWorldを記述した際のコードが以下となる。

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public class StartHelloWorld extends StartCodeGear {

    public static void main(String[] args){
        CodeGearManager cgm = createCGM(10000); 　//CGMの作成
        cgm.setup(new HelloWorldCodeGear());　//CGMにCGをsetupする
        cgm.getLocalDGM().put("hellokey","hello");　//setupされたCGが持つDGのkeyにデータを設定する
        cgm.getLocalDGM().put("hellokey","world");//同上
    }
}

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public class HelloWorldCodeGear extends CodeGear {

    @Take //アノテーション
    String hellokey; //待ち合わせ&プログラム内で使用するDataGear

    @Override
    protected void run(CodeGearManager cgm) { //CGの処理内容
        System.out.print(hellokey + " ");
        cgm.setup(new HelloWorldCodeGear());
    }
}

# LocalDGMとRemoteDGM

• LocalDGMは各ノード固有のデータプールである
• RemoteDGMは他ノードのLocalDGMに対応するプールである
  • 接続しているノードの数だけ存在する
• DGMのput操作を行う際にはLocalとRemoteのどちらかを選ぶ
  • Localであれば、LocalのCGMが管理するDGMに対しDGを格納する
  • RemoteDGMを指定してputすると、接続している任意のノードにDGを送信する
• CGMの接続をする=接続先のRemoteDGMを作成する

# TopologyManager

• Christieがもつ通信形成を簡潔に行う機能である
  • Topologyに参加を表明したノードを自動的に配線する
    • Topologyの形状に合わせ、各ノードにRemoteDGMを作成する
  • ノードは相対的に接続された別のノードにラベルをつけ参照することができる
• ソケット接続などの処理を全てTopologyManagerに任せることができる

# GearsOSのファイルアクセスAPI

• WordCount例題を通して構築する
  • WordCount
    • 指定したファイルの中身の文字列を読み取る
    • 文字数と行列数のcount
    • 加えて文字列を出力する
• WordCountのコードブロックは大きく分けて二つに分類できる
  • FileOpenスレッド
    • 指定した名前のファイルをFile構造体としてOpenする
    • ファイル内文字列を1行づつブロックとしてWordCountスレッドに送信する
  • WordCountスレッド
    • 文字列のブロックを受け取る
    • 文字列を表示する
    • 文字数と行列のCountUpをする
• WordCountとファイルの接続はプログラムの外で接続される
  • 将来的にChristieのTopologyManagerで接続を行いたい

# 競合アクセスを可能とするChristieAPI　

• GearsOS上のファイルは名前のついた大域的な資源として扱われる
  • 複数のCodeGearから競合的にアクセスされる場合がある
• 上記のAPIではファイルとWordCountが直接的に結合されている
  • 競合的なアクセスには対応していない
• Christieを元とした、DataGearsStreamに名前をつけてアクセスするAPIを導入する

• NodeAにて任意のファイルを開く
  • ファイルの中身を1行ごとに文字列をNodeBに送信する
• NodeBにてWordCountの処理(countup,文字列表示など)を行う
  • ackとしてフラグをNodeAに返信する
• 文字列ブロックの送信と受け取りのフラグのやり取りでループする
• NodeBがeofをフラグとしてNodeAから受け取った場合、WordCountの結果を表示する - 両ノードの処理の終了を行う
• NodeA,B間のファイル内文字列のBlockとフラグの送受信は、RemoteDGMを介して行う
  • RemoteDGMにはkeyとデータの組み合わせとなる(Christie仕様の)DataGearが必要となる。
  • DGのpushにあたる操作はmeta部分で実装を行う

# FileSystem Implementation

• GearsOS FileSystemは単なるDGのリストとなる
  • これはDataGearManagerにあたる
  • ファイルの中身を要求された際、リスト内部のDGを順次に送受信する形となる
• 別ノードからファイルを参照する際はRemoteDGMを通してファイルの中身を送受信する
• 持続的なファイルシステムとして保存する場合、DGのリストをSSDなどのデバイスに格納する
• メモリ領域において不要となったメモリはmeta部分にて回収を行う

# File Persistency

• 持続性のあるファイルとして保存されたDGMを操作するには、SSDなどデバイス上に保存されたDGMをLocalDGMとして呼び出せば良い