甲斐 宗徳

筆者らはクラスタにおける遠隔マシン上のメモリを利用して大容量メモリを提供する遠隔メモリページングシステムが,OS とは独立のユーザレベルソフトウェアとして実装することで高速かつ安定した動作が得られることを示してきた.遠隔メモリを利用する上で,遠隔スワップは最もクリティカルな処理であるため,OS の仮想メモリと同様に効率のよいページ置換アルゴリズムが求められる.しかし,ユーザレベルソフトウェアでは従来の OS で利用されてきたメモリアクセス情報を利用するページ置換アルゴリズムをそのまま用いることが難しい.擬似的なメモリアクセス情報を用いることで実装可能ではあるが,このコストや性能は十分に評価されていない.そこで今回,擬似的なメモリアクセス情報ビットとして参照ビットと変更ビットをユーザレベルで実装,評価を行い,実用可能であることを示した.更に,これを利用したユーザレベル実装のページ置換アルゴリズムとして Clock,NRU,擬似 LRU と,メモリアクセス情報を利用しない低コストのシンプルアルゴリズム,スワップイン履歴を用いたページ置換アルゴリズム,ランダムアルゴリズム,FIFO を実装し,比較・評価を行った.

筆者らはローカル物理メモリサイズに制限されず,クラスタの各ノードの遠隔メモリを集めて仮想的に大容量メモリとする分散大容量メモリシステムDLMを構築,評価してきた.従来までのDLMでは低コストのページ置換アルゴリズムとしてクロックアルゴリズムを適用していた.遠隔メモリを利用する上で,遠隔ページスワップは最もクリティカルな処理である.今回,これの高速化のために,筆者らはクロックアルゴリズムをベースにスワップインの履歴に注目した新しいページ置換アルゴリズムCASIN(Clock Algorithm with Swap-IN history)を提案する.LRU等のメモリアクセス履歴を利用したアルゴリズムはユーザレベルソフトウェアではその記録処理のコストが大きいが,今回提案するCASINのスワップイン履歴の記録はユーザレベルソフトウェアにおいても非常にコストが少ない.CASINをDLMに実装した結果,従来の方式よりも遠隔スワップの回数を最大で32%まで減らし,実行時間を最大2.7倍高速化することに成功した.本稿では,この新しいページ置換アルゴリズムの概要について述べ,様々なアプリケーションで性能評価を行ったので報告する.

筆者らはローカル物理メモリサイズに制限されず,クラスタの各ノードの遠隔メモリを集めて仮想的に大容量メモリとする分散大容量メモリシステムDLMを構築,評価してきた.従来のDLMでは遠隔メモリ利用のための動的メモリ割り当て機能のみを提供し,メモリ解放と再利用機能は備えていなかった.大容量メモリを必要とするアプリケーションには,始めに必要なデータ領域を確保して最後までそれを用いるものもあるが,実行中に動的割り当てと解放を繰り返し行うものもある。このため,DLMにおいてもメモリ解放と再利用を行う機構の導入が求められていた.今回,メモリ解放機能と効率的なメモリ利用を実現するための最小限のメモリ管理機構を設計し,DLMへ導入した.本稿ではメモリ管理機構の概要について述べ,Red-Black Treeへのランダムなノード挿入削除を行うマイクロベンチマークと、実応用である遺伝子情報処理におけるクラスタリング処理におけるメモリ割付・解放関数の初期性能評価を行ったので報告する.

大学のプログラミングの授業では,Javaなどの既存のプログラミング言語を題材とすることが多い.それらは習得が難しく,プログラミング嫌いを生む原因となる.初学者には,興味を惹く例題がすぐに書け,それでいて既存言語へ容易に移行できるプログラミング言語と環境を用いるのが適切である.そこで,オブジェクト指向のプログラミングにすぐ入れて,なおJavaへの移行も容易な言語Nigariとそのプログラミング環境を実際に開発して,授業に用いてみた.本発表では早稲田大学コンピュータ・ネットワーク工学科での,その試行結果を報告する.

大学のプログラミングの授業では，Javaなどの既存のプログラミング言語を題材とすることが多い．それらは習得が難しく，プログラミング嫌いを生む原因となる．初学者には，興味を惹く例題がすぐに書け，それでいて既存言語へ容易に移行できるプログラミング言語と環境を用いるのが適切である．そこで，オブジェクト指向のプログラミングにすぐ入れて，なおJavaへの移行も容易な%このような性質を持った言語Nigariとそのプログラミング環境を実際に開発して，授業に用いてみた．本発表では早稲田大学コンピュータ・ネットワーク工学科での，その試行結果を報告する．Programming lessons in universities start in a language widely used in practice, such as Java, of which richness in syntax and semantics tends to be rather an obstacle for students to learn and enjoy programming. We developed a programming language Nigari and its supporting system to present students an environment where they learn OOP fundamentals by writing attractive examples to be visualized on the screen from the beginning. Nigari is designed to lead to writing programs in Java. We report on our class experiment of applying Nigari and its system at the CS department in Waseda University.