java distributed objects 3

2007 10 25

Java Distributed Java Distributed ObjectsObjects

33Masayuki [email protected]

©Msayuki Iwai

Table of contentsTable of contents

• 第 1 回 10 月 11 日木曜日 5 限– Distibuted objects の目指す世界– Rmi 以前 tutorial– Rmi tutorial

• 第 2 回 10 月 19 日金曜日 6 限• Rmi Advanced tutorial

– Rmi tutorial– custom socket package– Activatable

• 第 3 回 10 月 17 日木曜日 5 限– Jini programming– Java Space programming– Distributed Objects の世界

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Distibuted objectsDistibuted objects の目指す世界の目指す世界• タスクの依頼• 自由な連携 take

readwrite

take

write

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Local Method InvocationLocal Method Invocation

• Local Method InvocationLocalClass localClass=new LocalClass();

outputObj=localClass.method(inputObj);

– inputObj は primitive 型でない限りcall by reference として渡される。

LocalRuntime

LocalMainClass

192.168.0.1

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RMIRMI ：： Remote Method InvocationRemote Method Invocation

LocalRuntime

LocalMainClass

192.168.0.1

RemoteClass

RemoteRuntime

method

192.168.0.2

Remote Class の method をCallbyreference で呼びたいのが RMI

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ＲＭＩ：ＲＭＩ： BB の側にの側に CC のクラスファイルがない場合のクラスファイルがない場合

• Interface を利用した Cast だけではだめ

• B は C を保持しておく必要がないが最終的には C の情報が必要 ->NetworkClassLoader

A B

ObjectOutputStream

C Cserializable C’

C の情報をダウンロード

interface

0100101001010

NetworkClassServer NetworkClassLoaderC

C

VM_A VM_B

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RMI:RMI: すこし立ち止まってすこし立ち止まって• クラスサーバは果たして

LocalRuntime にある必要はあるのか？

A B

ObjectOutputStream

C Cserializable C’

C の情報をダウンロード

interface

0100101001010

NetworkClassServer NetworkClassServerC

C

VM_A VM_B

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RMI:Marshalled ObjectRMI:Marshalled Object

• MarshalledObject=serialized object+ そのロード元 ( 可能な場合 ) となるコードベース URL

• B は C を知る必要がない :webserver は何処にあってもよい：動作は VM_B 上

A BObjectOutputStream

C serializable C’

C クラスの解決情報C

CC

websrver

Chttp/get

VM_A VM_B

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RMI: MarshalledObjectRMI: MarshalledObject の実装の実装public final class MarshalledObject implements Serializable { /** * @serial Bytes of serialized representation. If <code>objBytes</code> is * <code>null</code> then the object marshalled was a

<code>null</code> * reference. */ private byte[] objBytes = null;

/** * @serial Bytes of location annotations, which are ignored by * <code>equals</code>. If <code>locBytes</code> is null, there were

no * non-<code>null</code> annotations during marshalling. */ private byte[] locBytes = null;

/** * @serial Stored hash code of contained object. * * @see #hashCode */}

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RMI:Object I/O StreamRMI:Object I/O Stream のの 22 つの問題つの問題– オブジェクト単位 public class Account implements Serializable{

public void setMoney(){….}

public Money getMony(){….}

public void addMony(){….}

public void subMony(){….}

}

================= 書き出す側 VM_A===================

Socket s = ss.accept();

ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(s.getOutputStream());

Account acc= Bank.getAccount(me);

oos.writeObject(acc);

s.close();

================= 読み出す側ＶM_B===================

ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(s.getInputStream());

Account acc= (Account) (ois.readObject());

acc.addMony(1000);

これって変更されるのＲｅｍｏｔｅの Account クラスだよねAccount クラスってＲｅｍｏｔｅに最新のものあるの？

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RMIRMI ：：• Socket/ObjectStream レベルのことは Stab が行う。• Stab クラスは rmic –v1.2 ServerClass のコマンド

で生成– 実は MarshalledObject を利用してＲＭＩは実装されている。– コードベースのため Webserver が必要– スタブオブジェクトが必要：動作は VM_A 上

VM_A VM_B

A B

RMI

CUnicastRemoteObject

C’C_stub C_stub

WEBSERVER

C クラスＣは必要ない

インタフェースＣ’C

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RMI:SocketProgrammingRMI:SocketProgramming ではない。ではない。

================= サーバ側 VM_A===================public class AccountImple extends UnicastRemoteObject

implements IAccount{}

AccountImple acc= Bank.getAccountImple (me); Naming.rebind(“registryhostname/Account_Iwai”,acc);

起動方法>>java MainClass

java.rmi.server.codebase=http://codebasehost/accout.jar

================= クライアンド側ＶM_B===================

String location = "rmi://registryhostname/Account_Iwai" ;acc=(IAccount)Naming.lookup(location); acc.addMony(1000);

Socket プログラミングあらたな問題

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Remote Remote インタフェースの実装インタフェースの実装

public interface MoneyRemote extends Remote {

public void increment() throws RemoteException;

public void printMoney() throws RemoteException;

public int getMoney() throws RemoteException;

}

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MoneyLocalClientMoneyLocalClientpublic class MoneyLocalClient {

public static void main(String argv[]){

　　 MoneyRemote remotemoney; // インタフェースのみの宣言である点に注意 //codebase がなければキャスト例外を起すはず try { String location = "rmi://localhost/MoneyServer" ;

remotemoney=(MoneyRemote)Naming.lookup(location); System.out.println("Remote obj: " + remotemoney ); System.out.println("money local client:"+remotemoney.getMoney()); remotemoney.increment(); remotemoney.increment(); //remote//remote 呼び出し呼び出し remotemoney.printMoney();remotemoney.printMoney(); //remote//remote 呼び出し呼び出し } catch (Exception e) { System.out.println("err: " + e); e.printStackTrace(); } }

}

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MoneyRemoteImplMoneyRemoteImplpublic class MoneyRemoteImpl extends UnicastRemoteObjectUnicastRemoteObject

implements MoneyRemote {

// ここの public 必須 <- 　なぜか理由を考えてみてね。public MoneyRemoteImpl() throws RemoteException {super();}

int money = 0;

public void increment() throws RemoteException {money++;

}

public void printMoney() throws RemoteException {System.out.println("Remote Money is:" + money);

}

public int getMoney() throws RemoteException {return money;

}

}

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RemoteMainRemoteMainpublic class RemoteMain {

public static void main(String argv[]) {if (System.getSecurityManager() == null) {System.setSecurityManager(new RMISecurityManager());}try {MoneyRemoteImpl money = new MoneyRemoteImpl();money.increment();

Naming.rebind("rmi://localhost/MoneyServer", money);// 実は名前は何でもよい。

System.out.println("MoneyServer bound in registry");money.printMoney();

} catch (Exception e) {System.out.println(e.getMessage());e.printStackTrace();}}

}

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コマンドコマンド• Stub の生成

– rmic -v1.2 jp.ac.sfc.keio.sfc.tailor.rmi.test.remote.MoneyRemoteImpl

– Stub はクライアントにコピーが必要• Codebase のための jar 化

– jar cvf 1rmiMoneyRemoteImpl.jar jp\ac\sfc\keio\sfc\tailor\rmi\test\

• Rmiregistry の起動– jar cvf 1rmiMoneyRemoteImpl.jar jp\ac\sfc\keio\sfc\tailor\

rmi\test\• サーバの起動

– java -Djava.rmi.server.codebase=http://www.ht.sfc.keio.ac.jp/~tailor/rg/1rmiMoneyRemoteImpl.jar -Djava.security.policy=securitypolicy.txt jp.ac.sfc.keio.sfc.tailor.rmi.test.remote.RemoteMain

• クライアントの起動– java -Djava.security.policy=securitypolicy.txt

jp.ac.sfc.keio.sfc.tailor.rmi.test.local.MoneyLocalClient

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わざとわざと codebasecodebase でエラーを起す。でエラーを起す。• java -

Djava.rmi.server.codebase=http://www.ht.sfc.keio.ac.jp/~tailor/rgX/ -Djava.security.policy=securitypolicy.txt jp.ac.sfc.keio.sfc.tailor.rmi.test.remote.RemoteMain

• Rmiregistry の codebase に開発コードがないことを確認

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rmiregistryrmiregistry の正体の正体package jp.ac.sfc.keio.sfc.tailor.rmi.registry;import java.rmi.AlreadyBoundException;import java.rmi.Naming;import java.rmi.RemoteException;import java.rmi.registry.LocateRegistry;import java.rmi.registry.Registry;import jp.ac.sfc.keio.sfc.tailor.rmi.test.remote.MoneyRemoteImpl;public class RegistryMain {

/** * rmiregistry が何をしているか知るプログラム */public static void main(String[] args) {

MoneyRemoteImpl money;try {

money = new MoneyRemoteImpl();money.increment();Registry reg = LocateRegistry.createRegistry(1099);reg.bind("MoneyServer", money);

} catch (RemoteException e) {// TODO 自動生成された catch ブロックe.printStackTrace();

} catch (AlreadyBoundException e) {// TODO 自動生成された catch ブロックe.printStackTrace();

}

}

}

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万能万能 rmirmi サーバを作成する。サーバを作成する。

public interface Compute extends Remote {

Object executeTask(Task t) throws RemoteException;

}

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TaskTask

import java.io.Serializable;

public interface Task extends Serializable {

Object execute();}

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TaskMillisTaskMillis

public class TaskMillis implements Task {

public Object execute() {

//execute は Object を返しますので、プリミティブ・タイプの long ではなく、そのラッパーのLong が返り値

return new Long(System.currentTimeMillis());}

}

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ComputeEngineComputeEnginepublic class ComputeEngine extends UnicastRemoteObject implements Compute

{ public ComputeEngine() throws RemoteException { super(); }

public Object executeTask(Task t) { return t.execute();t.execute(); }

public static void main(String[] args) { if (System.getSecurityManager() == null) { System.setSecurityManager(new RMISecurityManager()); } try { String name = "rmi://localhost/Compute"; Compute engine = new ComputeEngine(); Naming.rebind(name, engine); System.out.println("ComputeEngine bound"); } catch (Exception e) { System.err.println("ComputeEngine exception: " + e.getMessage()); e.printStackTrace(); } }}

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ComputeClientMillisComputeClientMillispublic class ComputeClientMillis {

static void main(String[] args) {if (System.getSecurityManager() == null) {

System.setSecurityManager(new RMISecurityManager());}try {

String name = "rmi://localhost/Compute";Compute comp = (Compute) Naming.lookup(name);

// ここからは、処理に応じて変わる。これは、サーバ時計を表示する例。

Long millis = (Long) (comp.executeTask(new TaskMillis()));System.out.println("Remote Date : " + new

Date(millis.longValue()));System.out.println("Local Date : " + new Date());

} catch (Exception e) {System.err.println("ComputePi exception: " +

e.getMessage());e.printStackTrace();

}

}

}

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実行コマンド実行コマンド• rmic -v1.2

jp.ac.sfc.keio.sfc.tailor.rmi.compute.ComputeEngine

• jar cvf 2rmiCompute.jar jp\ac\sfc\keio\sfc\tailor\rmi\compute\

• start rmiregistry• java

-Djava.rmi.server.codebase=http://www.ht.sfc.keio.ac.jp/~tailor/rg/2rmiCompute.jar -Djava.security.policy=securitypolicy.txt jp.ac.sfc.keio.sfc.tailor.rmi.compute.ComputeEngine

• java -Djava.security.policy=securitypolicy.txt jp.ac.sfc.keio.sfc.tailor.rmi.compute.ComputeClientMillis

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ComputeClientPrimeComputeClientPrimeublic class ComputeClientPrime {

public static void main(String[] args) {if (System.getSecurityManager() == null) {

System.setSecurityManager(new RMISecurityManager());}try {

String name = "rmi://localhost/Compute";Compute comp = (Compute) Naming.lookup(name);

TaskPrime taskprime =new TaskPrime();//taskprime.setPrimenum("69143");taskprime.setPrimenum(args[0]);

// ここからは、処理に応じて変わる。これは、サーバ時計を表示する例。Boolean ansprime = (Boolean) (comp.executeTask(taskprime));System.out.println("prime : " + ansprime.booleanValue());

} catch (Exception e) {System.err.println("ComputePi exception: " + e.getMessage());e.printStackTrace();

}

}

}

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TaskPrimeTaskPrimepackage jp.ac.sfc.keio.sfc.tailor.rmi.compute;

import java.math.BigInteger;

public class TaskPrime implements Task {

String primenum="69127";

public Object execute() {return new Boolean(getPrime(primenum));}

private boolean getPrime(String prime) {

BigInteger n = new BigInteger(prime); if (n.compareTo(BigInteger.ZERO) <= 0) { System.out.println(" 自然数を入力して下さい "); System.exit(1); } System.out.println(" 入力された数は " + n.toString()); if (n.compareTo(BigInteger.ONE) == 0) { System.out.println(" 素数ではありません "); return false; } else if (n.compareTo(BigInteger.valueOf(2)) == 0) { System.out.println(" 素数です "); return false; }

BigInteger r = n.mod(BigInteger.valueOf(2)); if (r.compareTo(BigInteger.ZERO) == 0) { System.out.println(" 除算可能な数は 2"); System.out.println(" 素数ではありません "); return false; } BigInteger s = this.bigIntegerSqrt(n); for (BigInteger d = BigInteger.valueOf(3); d.compareTo(s) <= 0; d = d.add(BigInteger.valueOf(2))) { r = n.mod(d); if (r.compareTo(BigInteger.ZERO) == 0) { System.out.println(" 除算可能な数は " + d.toString()); System.out.println(" 素数ではありません "); return false; } } System.out.println(" 素数です ");

return true;}

public static BigInteger bigIntegerSqrt(BigInteger x){ BigInteger b1 = new BigInteger(x.toString()), b2 = (b1.pow(2).add(x)).shiftRight(1).divide(b1); while(b2.compareTo(b1) < 0){ b1 = new BigInteger(b2.toString()); b2 = (b1.pow(2).add(x)).shiftRight(1).divide(b1); }return b1; }

public String getPrimenum() {return primenum;}

public void setPrimenum(String primenum) {this.primenum = primenum;}

}

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素数計算をさせる素数計算をさせる• java -Djava.security.policy=securitypolicy.txt

jp.ac.sfc.keio.sfc.tailor.rmi.compute.ComputeClientPrime 69143

• java -Djava.security.policy=securitypolicy.txt jp.ac.sfc.keio.sfc.tailor.rmi.compute.ComputeClientPrime 69149



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MissionMission• AttendanceTask クラスを作成しなさい。

• execute() メッソッドに• サーバの私に• 学籍番号 , ログイン名 , 名前• を println する機能を実装

• 岩井の立てている comp クラスに対して• 通信を行え。

• rmi:// 岩井のマシンの IP アドレス /Compute

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ActivationActivation

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RMIRMI 準備準備

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Jini: RmiregistryJini: Rmiregistry のホスト名の発見のホスト名の発見• SocketProgramming は主に相手のホ

スト名 /IP をあらかじめ知っている。• RMI は rmiregistry をおいている。

– Rmiregistry のホスト名と– そのため通信相手の登録名を知っていればい

い– Ex “Accoount_Iwai”

• どうやって Rmiregistry のホスト名をどうやって見つけるのか？

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JiniJini のレイヤ構造のレイヤ構造

TCP/UDP/IP

Socket

RMI/HTTP

Jini

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JiniJini の特徴で本日話すことの特徴で本日話すこと

•Discovery•Lease

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Jini:Doscovery and JoinJini:Doscovery and Join

• サービスが登録される時

LookupService

サービスサービス

① 自分のＩＰをネットワークにマルチキャストで流す

②感知

③感知確認のUnicast 応答（ディスカバリ）

④サービス情報の登録（ジョイン）

AB

C

C

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Jini:Service LookupJini:Service Lookup

LookupService

サービスサービス

⑦サービス間と直接やり取り（ＲＭＩ）

⑥利用プログラムの入手

④サービス情報検索

⑤要求がある事を通知（ activation?）

AB

C C

C

LookupService の発見（前ページ①～③）までは一緒

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サーバ側サーバ側 CC クラスクラス

public class AccountImle extends UnicastRemoteObjectimplements Account {public int getMony() throws

RemoteException {return mony;

}}

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サーバ側サーバ側 AA クラスクラス

public class MainClassimplements DiscoveryListener, Serializable {lookupDiscovery = new LookupDiscovery(“Bank”);lookupDiscovery.addDiscoveryListener(this);public void discovered(DiscoveryEvent evnt) {

ServiceRegistrar[] regs = evnt.getRegistrars(); AccountImple acc = new AccountImple();

ServiceItem item = new ServiceItem(null, acc , attrs );regs[i].register(item, Lease.FOREVER); // 登録

}}

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クライアント側　クライアント側　 BB クラスクラス

ServiceTemplate tmpl = new ServiceTemplate(null, classes , null);

acc = (Account)(regs[i].lookup(tmpl));acc. getMony();// テンプレートにそうものが見つからなかった// 場合は通知依頼通知依頼を登録できる。reg[i].notify(template, transitions, tellme, mo, Lease.ANY);

何の通知を依頼できるか？新規登録、ステータス変化、消去の３種類

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Ｊｉｎｉ：ＬｅａｓｅＪｉｎｉ：Ｌｅａｓｅ• Ｌｏｏｋｕｐに登録されたＯｂｊｅｃｔ

はたまっていく一方なのか？　→ LookupService がわの都合で定期的に強制削除されます。

LookupService

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

そこでずっと登録してほしければサービス側から常にＬｅａｓｅ延長要求をだす。

サービス

Lease renew

サービス障害

Lease expire

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JavaSpacesJavaSpaces ：：

• Space プログラミングモデル• たまっていくオブジェクトの概念を使った分散システム構築方法

• Linda– author = "D. Gelernter",– title = "{Generative Communication in Linda}",– note = " ACM Transactions on Programming– Languages and Systems, 7(1):80--112, 1985.",– year = "1985"

• T-Spaces(ibm)

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Java SpacesJava Spaces

take

readwrite

分散された仮想オブジェクト置き場内部的にはＪｉｎｉの Lease 機構

take

write

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Java SpacesJava Spaces• write(obj)• read()• readIfExist()• take()• taleIfExist()• notify()• snapshot()

• 問題点– ObjectHeavyEater クラスを作成されたら– 広域ネットワークでつかえるか？

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Ｎａｐｓｔｅｒ：ログインプロセスＮａｐｓｔｅｒ：ログインプロセス• どうやって広域ネットワークで相手と通信するか？

リダイレクトサーバ群ログインサーバ群

サーバンド

②ログインサーバの要求

① 自らのサーバント情報の構築

③ログインサーバの指定

④ＩＤ、ＰＡＳＳ

⑤自らのサーバント情報の登録

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NapsterNapster ：検索プロセス：検索プロセス

ログインサーバ

サーバンド

②検索結果

①検索要求

③詳細要求

④サーバンドのＩＰ、Ｐｏｒｔなど

⑤自らのサーバントコネクト要求

サーバント⑥直接ダウンロード

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NapsterNapster ：ダウンロードプロセス：ダウンロードプロセス

ログインサーバ

サーバンド

②逆転送要求＋自分のＩＰアドレス

① 自らのサーバントコネクト要求

サーバント

③逆転送要求＋相手サーバントＩＰアドレ

ス

④サーバントへのアップロード開始接続要求

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GnutellaGnutella ：ＧｎｕｔｅｌｌａＮｅｔへの参：ＧｎｕｔｅｌｌａＮｅｔへの参加加ＷＥＢやキャッシュから neighbor を見つけるその Neighbor のさらに neighbor をおくってもらう。自分の子供が 7人になるまで安定させる。

©Msayuki Iwai

GnutellaGnutella ：用語：用語• Ping

– ネットワーク上でホストを探す。ピングのデスクリプターを受け取ったサーバントは１つ以上の Pong のデスクリプターを返す。

• Pong– Pingへの返答。接続されたサーバントのア

ドレス、及び、ネットワークへと利用可能なデータの総量とみなされる情報を含む。

• Push – ファイアウォール化されたサーバントが、

ネットワークへのファイルベースのデータを提供することを可能にするメカニズム

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Gnutella:Gnutella: 用語用語• Query

– 分散型ネットワークを検索するために必要となる主要なメカニズム。もしローカルのデータの中に検索にふさわしいものが見つかったら、クエリーのデスクリプターを受け取ったサーバントはクエリーヒットを返信。

• QueryHit – クエリーの返信。一致したクエリーのマッチ

ングを行うデータを手 \に入れるために、このデスクリプターは十分な情報を持つ受け取り人を提供

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Ｇｎｕｔｅｌｌａ：Ｇｎｕｔｅｌｌａ： The Grid Self-The Grid Self-Organizing ProtocolsOrganizing Protocols

• 各サーバントに論理的に東西南北のコネクションの概念を持たせる。

• 自分を基点とする場合は東西南北も４方向へ伝達

• 北から受けたメッセージは東西南へ• 南から受けたメッセージは東西北へ• ….

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JXTA:rendezvous-peerJXTA:rendezvous-peer

• 待ち合わせ場所を使った間接通信

Peer1

rendezvous-peerrendezvous-peer2

Peer3

Peer4

Peer5

Peer6


TTL3 TTL2

TTL1

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JXTA:rendezvous-peerJXTA:rendezvous-peer

Peer1


Peer3

Peer4

Peer5

Peer6


rendezvous-peerrendezvous-peer は徐々に賢くなる。は徐々に賢くなる。

下流に転送もするおいら Peer5 とＰ

ｅｅｒ６のこと知っているよ。

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JXTA:router-PeerJXTA:router-Peer• NAT の中にいるＰｅｅｒを外側にＰｅｅｒと同等な世界に引き上げる仲立ち• 内と外の電送手段の差異を吸収

Peer1

Router Peer

Peer2

Ｍｅｓｓａｇｅ１

Router-peer に対する定期的問い合わせで見つかれば peer１は Peer2 からのＭｅｓｓａｇｅをみれる。

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ＪＸＴＡ：優れた抽象化！ＪＸＴＡ：優れた抽象化！

• Peer Discovery Protocol • ピアの発見• Peer Resolver Protocol

クエリの送受信• Peer Information Protocol • ピアの状態• Peer Membership Protocol • メンバーシップグループの管理• Pipe Binding Protocol

ピア間のパイプ構築• Peer Endpoint Protocol

ピア間の経路の情報

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