平成 24 年度情報処理学会関西支部支部大会に参加して

特集
学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 17
平成 24 年度情報処理学会関西支部支部大会に参加して
篠 本 一 昌
Kazumasa SHINOMOTO
情報メディア学専攻修士課程
1年
2. 1．Linux 上で動作する Java 仮想マシンのスレ
1．はじめに
ッド管理
私は，2012 年 9 月 21 日に大阪大学中之島センタ
Linux では，各々のスレッドに静的優先度と nice
ーで行われた平成 24 年度情報処理学会関西支部支
値の二つの優先度を設定することができる．静的優
部大会に参加した．私はこの大会のものづくり基盤
先度は，通常 0 に設定されており，schedsetscheduler
コンピューティングのセッションで「Java スレッ
システムコールを用いて 0 から 99 の範囲の値に変
ドへの Linux スケジューリングを活用するための
更することができる．スケジューリングにおいて
機能の提供」という題目で発表した．
は，静的優先度の高いスレッドから優先して実行権
を与えられる．また，スケジューリングはプリエン
2．研究内容
ティブに行われ，より高い優先度を持つスレッドが
最も広く利用されている仮想マシンのひとつに
Java がある．Java 仮想マシンもスレッドをサポー
実行可能になると，実行中のスレッドは実行権を取
り上げられる．
トしているが，3 D 映像の描画処理などのような
nice 値は，setpriority システムコールを用いて−20
CPU 負荷の思い処理を行いながらユーザ操作の応
から 19 の範囲の値に変更することができる．スケ
答性を確保する場合などにはスレッドの動作を制御
ジューリングにおいては，タイムクォンタムの計算
することが必要になる．スレッドの動作を制御する
にのみこの値は使用され，次に実行権を与えるスレ
とき，組み込み用途など厳密に時間制約を満たす必
ッドの選択には直接的には使用されない．
要がある場合には，RTSJ などの拡張された Java を
Linux 上で動作する HotSpot では，OS が提供す
用いることが多い．しかし RTSJ はリアルタイムス
るネイティブスレッドを作成し，これに Java スレ
レッドのクラスを新たに追加するものであり，標準
ッドの処理を割り当てている．Java スレッドの優
のクラスライブラリを使用しているプログラムはそ
先度が変更された場合，setpriority システムコール
の恩恵を受けることができない．これらのプログラ
を用いて，ネイティブスレッドの nice 値を対応す
ムを利用する場合には，標準クラスライブラリのス
る Java スレッドの優先度に合わせて設定する．こ
レッドを制御できることが望ましい．
のため，HotSpot 上で，より高い優先度を持つスレ
このような背景のもと，本稿では，まず，最も利
用されている Java 仮想マシンの実装の一つである
ッドが実行可能状態にあっても，低い優先度を持つ
スレッドに実行権が与えられる場合がある．
HotSpot において，Java 仮想マシンが Linux の持つ
可視化ツールなどで，compute-bound な処理をし
スケジューリング機能を有効に活用していない事に
ている場合でもユーザ操作に対する応答性を確保し
ついて指摘する．また，この問題を解決するために
たいときなど，高い優先度の Java スレッドを必ず
Java 仮想マシンに行った拡張について述べる．
優先して動作させたい場合がある．これを行うため
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表1
実験環境
プロセッサ
Intel Pentium 4（3.20 GHz）
物理メモリ
1 GB
カーネル
Linux 2.6.32
Java 仮想マシン
OpenJDK 1.7
に，Java スレッドの優先度に応じてネイティブス
レッドに静的優先度を設定するよう HotSpot のスレ
ッド管理部を拡張した．このとき，静的優先度の値
には Java スレッドの優先度と同じ値を設定するよ
図1
通常の仮想マシンで実験を行った場合の
Java スレッドのカウンタの値の変化
図2
拡張した仮想マシンで実験を行った場合
の Java スレッドのカウンタの値の変化
うにし，スケジューリングポリシにはラウンドロビ
ンを用いている．
2. 2．性能評価
Java スレッドがどのように動作しているのかを
調べるために，以下の処理を行うスレッドを同時に
複数動作させ評価を行った．本実験では，HyperThreading を有効にしたプロセッサを使用している
ため一度に 2 つのスレッドが動作可能である．今回
使用した環境を表 1 に示す．
（1）初期値が 0 であるカウンタを 1 ずつ増加させ
る．
（2）カウンタが 7000 万を越えると処理を終了する．
カウンタは，整数型の変数であり，それぞれの
通常の仮想マシンで実験を行った場合と異なり，優
Java スレッドに固有のものである．本実験では，4
先度の高いスレッド T 3, T 4 が動作している間，優
個の Java スレッド T 1, T 2, T 3, T 4 を動作させた．
先度が低いスレッド T 1, T 2 のカウンタの値は変化
このとき，各スレッドの優先度はそれぞれ 1, 3, 7, 9
せず 0 のままである．これは，各 Java スレッドに
である．
対応するネイティブスレッドの静的優先度を適切に
通常の仮想マシンで実験を行った場合の各 Java
設定することによって，OS よる静的優先度に基づ
スレッドのカウンタの値の変化を図 1 に示す．グラ
くスケジューリングが行われるようになったためで
フの横軸は経過時間，縦軸はカウンタの値を示して
ある．
いる．優先度の高いスレッド T 3, T 4 の処理が終了
する以前から，より優先度の低いスレッド T 1, T 2
3．おわりに
が動作している．このことから，優先度の高いスレ
今回の発表で多くの方々に意見をいただき大変参
ッドを完全に優先して実行することはできていない
考になりました．ご指摘いただいた点を再度熟考
ことが分かる．
し，今後の研究に活かしていきたいと思います．最
拡張 し た 仮 想 マ シ ン で 実 験 を 行 っ た 場 合 の 各
Java スレッドのカウンタの値の変化を図 2 に示す．
後に今回の発表にあたりご指導いただいた芝研究室
の方々に深くお礼申し上げます．
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