Java 분산 공유 메모리(DSM)시스템의 설계 및 구현

Abstract

네트웍에 연결된 워크스테이션 (또는 PC) 클러스터 상에서 편리하고 효율적으로 사용될 수 있는 병렬컴퓨팅 환경을 구축하려는 노력이 최근 들어 매우 활발하게 진행되고 있다. 이러한 목적으로 현재까지 진행되어 온 연구는 편리하고 이식성 있는 메시지 패싱 (Message-Passing) 모델을 제공하거나 분산 메모리 상에서 가상의 공유메모리(Distributed Shared Memory, 이하 DSM) 모델을 제공하려는 연구로 크게 나누어 볼 수 있다. 이중에서 DSM 프로그래밍 모델은 모든 공유 데이터에 대하여 그 데이터의 위치에 관계없이 동일한 접근 인터페이스를 재공 함으로써, 분산된 데이터를 프로그래머가 사용하기 편리하게 해준다. 일반적으로 DSM 모델은 메시지 패싱 모델보다 사용하기 훨씬 편리하다고 간주된다. 최근 들어 Java를 병렬/분산 컴퓨팅 환경의 구축에 이용하려는 연구들이 매우 활발하게 진행되고 있다. Java의 플랫폼 독립성과 언어 자체가 제공하는 네트워킹 지원은 분산 메모리 환경에서 Java가 매우 적절한 프로그래밍 도구가 될 수 있음을 의미한다. 본 연구에서는 Jdsm (Java Distributed Shared Memory) 라는 Java 라이브러리를 설계하고 구현하였다. Jdsm은 분산 메모리 환경에서 DSM 모델로 프로그래밍 하기 위한 Java 라이브러리이다. Jdsm은 다른 DSM 시스템들과 달리 공유 데이터를 복합객체라는 특수한 구조로 사용하여 추가적인 하드웨어 지원이나 시스템의 변경이 없이 표준 Java 언어와 가상 머신 만 있으면 애플리케이션에 Jdsm 라이브러리를 임 포트(import)하여 DSM 인터페이스로 프로그래밍할 수 있다. 또 Jdsm은 캐쉬 읽기나 버퍼 갱신 등 효율적인 데이터 사용법을 제공하여 DSM 시스템에서 흔히 발생하는 성능 저하 문제를 개선한다. Jdsm을 이용한 예제 프로그램의 성능 측정을 통해 Jdsm의 성능을 분석하여 Jdsm의 실용성을 검증한다. ; Recently, many efforts are in progress to construct an efficient and convenient parallel computing environment on a cluster of the Workstations connected by a network. Such efforts are divided into two ways. One is to provide a portable message passing model and the other is to provide a virtual shared memory on the physically distributed memory (Distributed Shared Memory: DSM). Compared to message passing models, DSM models are regarded as an easier and more convenient paradigm. DSM models provide users with an uniform data access interface which is independent of the locations of actual data. In this work, we focus on developing an efficient parallel/distributed computing environment on a cluster of workstations. For our system, we chose Java since it is a good candidate for an adequate programming tool in a distributed memory environment Java is platform-independent and supports flexible networking. This thesis designs and implements Jdsm (Java Distributed Shared Memory) system. Jdsm is a Java library for DSM style programming on a distributed memory environment. In order for users to do parallel programming in Java on a DSM system, they only need to import the Jdsm library into their Java program. Jdsm uses a special structure called "composite object" for organizing shared data. In order to reduce the performance degradation which occurs quite often in a DSM system, Jdsm provides efficient methods for using shared data such as "cache read" and "buffer update". We analyze the performance of Jdsm by measuring the speedups of two sample programs. The test results show that Jdsm is a relatively practical parallel programming tool on a distributed memory system.