マルチユーザ・コンテキストアウェアサービス環境における

柔軟な機器排他制御手法

慶應義塾大学 環境情報学部４年米澤拓郎

takuro@ht.sfc.keio.ac.jptakuro@sfc.wide.ad.jp

機器利用方法の変化• 変化する生活環境

• 機器利用方法の変化

Ubicomp を実現するスマートスペース

コンテキストアウェアサービス• コンテキストアウェアサービス

– 人の動きや、空間状態の変化に応じた機器制御• 個人の嗜好にあった環境を構築可能

– 「部屋に入ったら、音楽を流す」– 「眠ったらライトを消す」

環境変化

マルチユーザ環境• 研究室、オフィス、家庭

– 複数ユーザがコンテキストアウェアサービスを利用する環境

• マルチユーザ・コンテキストアウェアサービス環境

問題意識

• マルチユーザ・コンテキストアウェアサービス環境

　→機器に対して複数ユーザの要求衝突が発生

• 同時に複数の要求を満たすことのできない機器– 排他制御の必要性

• 誰の要求を優先すべきか？

優先ユーザの決定方法

• ユーザ同士の話し合い– 多数の機器– 大変

• 要求が衝突する機器上で優先ユーザを決定すべき– どういう基準で決定すればよいのか？？

シナリオ• move!

公共的な機器Takuro の机にある機器公共的な機器takuro の机の上に

ある機器

o208

公共的な機器

優先ユーザの決定基準• 要求を行うユーザ同士の関係で、優先ユーザの

決定基準が違う– ユーザの立場

• 階層的な構成

• 機器が置かれた空間によって、決定基準が違う– 誰が優先されるべき場所か

• o208• ι208• SSLab

これらの要素を反映して優先ユーザを決定し、排他制御を行わなければならない

関連研究• 要求衝突回避の方法

– OS• スケジューリング

– ラウンド・ロビン・スケジューリング– 優先順位スケジューリング etc..

– 分散 OS• ゲーム理論を用いた資源取得 [T.W.Malone 1988]

– コンテキストアウェアサービス• コンテキストアウェアサービスを定義する文章レベルで要

求衝突の回避 [T.Zhang 2004]

　マルチユーザ・コンテキストアウェアサービス環境に適した、柔軟な排他制御方法ではない。

本研究の目的

• 要求を行うユーザ同士の関係と機器が置かれた空間を考慮した排他制御を実現するフレームワークの構築

アプローチ• 要求を行うユーザ同士の関係を反映

– マルチレベル優先順位決定ポリシによる排他制御

• 機器が置かれた空間を反映– 空間単位ポリシ配布手法

マルチレベル優先順位決定ポリシ• マルチレベル優先順位決定ポリシ（ MPD

P ）– 階層的にグループを構築– グループごとに優先順位決定方法 (PDAlgo) を適用

• 自由に定義することが可能

• 管理者が設定– XML で記述

MPDP: Multi-level Priority Determination Policy

PDAlgo: Priority Determination Algorithm

：ユーザ

： PDAlgo：グループ

move!

master

bachelor

B4

B3

B2B1

並び順が優先順位

並び順が優先順位

要求到着順要求到着順

並び順が優先順位

並び順が優先順位

ランダムに決定

ランダムに決定

要求到着順要求到着順

要求到着順要求到着順

空間単位 MPDP 配布手法• 空間単位 MPDP 配布手法

– 機器の存在する空間を考慮して，ポリシを配布

• 空間の定義– 管理者自身で定義可能

• 部屋単位か• デスク単位か

空間単位 MPDP 設定手法

空間単位 MPDP 配布手法

• マルチレベル優先順位決定ポリシによる排他制御

• 空間単位 MPDP 設定手法

この２つを実現したシステムDAREGAYA の構築

設計

DAREGAYA の設計• DAREGAYA

– MPDP を用いた排他制御機構 DARE

– 空間単位 MPDP 配布機構 GAYA

DARE: Do the Adaptable Require mutual Exclusion used MPDP

GAYA: Give MPDP Adapt for each activitY spAce

DAREGAYA の概要

DARE

GAYAサーバ MPDPMPDP

コンテキストアウェアサービス

コンテキストアウェアサービス

情報機器

DARE

情報機器

MPDP 配布ホスト

機器制御要求

GAYAクライアント

MPDPMPDP

GAYAクライアント

MPDPMPDP

機器情報・所属空間情報

空間 A

空間 B

サブネットに１台

DARE 構成図

GAYA 構成図

所属空間通知

機器情報（所属空間、 IP 、機器 ID.. ）

MPDP

MPDP MPDP

実装

DAREGAYA の実装• 実装環境

項目 環境OS Windows XP Pro SP2

JDK Java2Platform SE 5.0

DAREGAYA の実装• DARE

– PDAlgo インタフェイスの定義• 実装した PDAlgo

– 要求到着順、明確な優先づけ、ランダム、多数決

• GAYA– 機器所属空間認識モジュール

• RFCODE 社製 RF-ID を用いて実装

評価

評価• 評価方針

– 定量的評価• DARE の排他制御を完了するまでの実行時間

– 柔軟性の対価となるオーバヘッド• GAYA の MPDP を配布完了するまでの実行時間

– 空間数の増加による実行時間の変化

– 定性評価• 単純なポリシによる排他制御との比較

– 明確な優先順位だけ– 要求到着順だけ

評価環境• DARE 及び GAYA サーバモジュール実行環境

• GAYA クライアントモジュール実行環境

OS CPU Memory 接続形態WindowsXP SP2

Intel PentiumM 1.8Ghz 1.0GB IEEE802.11g

OS CPU Memory 接続形態

WindowsXP SP2 Intel PentiumM 1.6Ghz 768MB IEEE802.11g

DARE の排他制御を完了するまでの実行時間

• ランダムにユーザの要求を発生させ、それぞれ５０回ずつ計測• 平均実行時間 15 ミリ秒

– 100 ミリ秒（ユーザが処理を意識してしまう時間）以下なため、有効な時間である

• 参考： http://www.bohmann.dk/articles/response_time_still_matters.html

空間数の変化による GAYA のMPDP 配布時間変化

• 空間数を変化させて配布時間を測定– 608 バイトの MPDP を配布する。

• 測定結果– 近似： y = 0.19x + 22.12 ( ミリ秒 )– 100 個の空間があったとして，約 41 ミリ秒

定性評価

• DAREGAYA– ユーザが階層的なグループとして存在し，様々な空間から構成される環境において有効

• 単純なポリシ– ユーザが皆同じ立場で，１つの空間から構成される環境において有効

比較項目 DAREGAYA 単純なポリシユーザの関係考慮 　　　○ 　　　 ×

機器が存在する空間の考慮

　　　○ 　　　 ×

設定のしやすさ 　　　△ 　　　○

まとめ• マルチユーザ・コンテキストアウェアサービス

環境のための柔軟な排他制御手法– MPDP による排他制御及び空間単位 MPDP 配布手法

の提案• DAREGAYA システムの設計・実装• 評価

– 実用的な実行時間– 環境に適応した排他制御を実現したい場合に有効

今後の課題• 多様な PDAlgo の用意• MPDP 記述の柔軟性の強化

– 不特定多数のユーザが機器利用を行う際の対応• 公共空間等

ご清聴有難う御座いました