1月29日 マルレク「分散合意アルゴリズム -- Paxos」へのお誘い

【 1月29日 マルレク「分散合意アルゴリズム -- Paxos」へのお誘い 】

今回のマルレクのテーマは、代表的な「分散合意アルゴリズム」であるPaxosの紹介です。https://paxos.peatix.com/

なんで今頃Paxosなのかと感じる人もいると思います。IT系の話題を取り上げるのは久しぶりなので、最初に、このセミナーの背景を述べておこうと思います。それは、現在の日本で、大規模なシステム障害が連続して起きていることと、すこし関係しています。

21世紀初頭のIT技術とITビジネスの大きな変化は、膨大な計算資源を集中してネットワークを通じてサービスを提供するクラウドと呼ばれる巨大なシステムの成立によって特徴づけられます。こうしたクラウドへのリソースの集中に対応して、クラウドのサービスを利用するクラウド・デバイスとしてのスマートフォンが拡散し、ほとんど全人類に普及します。

技術者のライフサイクルからみれば、このクラウド時代への移行は、驚くほど短期間に急速に進行しました。

大規模システムというのは、単に、システムの規模が大きいことを意味しません。今日では、大規模システムは、設計者がそれを意識するか否かに関わらず、クラウドと同じようにネットワークをまたいだ大規模分散システムの形を取ります。

プログラミングのスタイルも大きく変わりました。サーバーサイドでサービスを作るプログラマも、クライアントサイドでアプリを作るプログラマも、本人がそれを意識すると否とに関わらず、今日のプログラマの大部分は、ネットワーク・プログラマです。

クラウド技術はもちろんネットワーク技術なのですが、クラウド技術成立の前提には、「ネットワーク上で規模を拡大しながら、システム全体としては障害を起こさないシステムを作ることは難しい」という認識があったことです。この認識は「ハードウェアの障害は起きるものだ」という障害観の成立とともに、重要なものだと思います。

クラウドの技術は、まさにこうした困難を乗り越える技術として登場しました。また、それは、冒頭でも見たように、大きな成功を収めました。

ただ、僕は、変化のスピードが早すぎて --- 繰り返しますが、技術者のライフサイクルから見ればということですが --- ネットワーク上でシステムを構築するというクラウド時代の中心的変化の技術的な意味が、クラウド以前の技術者にもクラウド以降の技術者にも、きちんと伝わっていないのではという心配をもっています。

それは、クラウド以前の技術者だけの問題ではありません。若い技術者は、必ずしもクラウド技術の一時代を画したGoogleの"Google File System (GFS)" や"BigTable" に関心を持っているわけではないように思えます。

GFSとBigTableは、直接的には異なる目的のために開発されたものです。ただ、両者で共通に利用されている "Chubby"と呼ばれた「分散ロック・サービス」は、Paxosの実装にほかなりません。見かけは地味ですが、こうした形での「分散合意アルゴリズム」の利用には、クラウド技術のエッセンスが詰まっていると僕は考えています。

10年以上前の技術の昔話をするつもりはありません。「風が吹けばオケ屋が儲かる」式に「Paxosがわかればクラウド技術がわかる」という話をするつもりもありません。ただ、知らないままに通り過ぎる訳にはいかない技術は存在します。

その上、「分散合意」技術、けっして完成した過去の枯れた技術ではありません。その重要性は、現代のIT技術においても、新しい装いのもとに引きつがれています。

今回のセミナーは、次のような構成を考えています。

　第一部　ネットワーク・プログラミングの難しさ
　第二部　Paxosアルゴリズム
　第三部　分散アルゴリズムの形式的記述

第一部では、「ローカルなプログラミングとリモートなプログラミングをはっきりと区別すべき」だという立場を明確にしたJim Waldoの洞察に依拠して、ネットワーク・プログラミングの「難しさ」を振り返ってみようと思います。

　● Jim Waldo
　“A Note on Distributed Computing”  
   　http://www.sunlabs.com/techrep/1994/smli_tr-94-29.pdf
　"Complexity Quanta and Platform Definition"
　　https://wstrange.wordpress.com/2006/10/05/summary-jim-waldos-keynote-at-the-10th-jini-community-meeting/ 

第二部は、Paxos アルゴリズムを紹介します。

　● Jim Gray and Leslie Lamport
　"Consensus on Transaction Commit"
　　https://arxiv.org/pdf/cs/0408036.pdf

この論文自体は、決して読みやすいものではないのですが、ネットワーク環境での Two-Phase Commitの失敗例や、クラウド環境でPaxosのアルゴリズムがどう利用されるのかのシナリオベースで、わかりやすく解説できればいいと考えています。

第三部では、Paxos のような分散合意アルゴリズムを、どのように記述するのかという問題を扱います。今回は、先の論文のAppendixに出てくる、Lamportが開発した State Machine ベースのTLA+ という形式的言語を紹介します。

コメント

コメントを投稿

このブログの人気の投稿

マルレク・ネット「エントロピーと情報理論」公開しました。

イメージ
前回の秋葉原でのマルレクのネット配信が始まりました。 https://crash.academy/class/156 タイトルを「エントロピーと情報理論 -- 量子情報理論入門 -- 」に変更しました。最初の30分は、無料です。 次回のマルレク「量子コンピュータとは何か？」の導入となるコンテンツです。 講演資料は、こちらです。 https://goo.gl/CKayix  あわせて、ご利用ください。 　　　--------------------------------- 　　　マルレク・ネット　ビデオ・コンテンツ　 　　　--------------------------------- 　「エントロピーと情報理論」 　　　　 https://crash.academy/class/156 　「人工知能の歴史を振り返る」 　　　　 https://crash.academy/class/139/ 　「ニューラル・コンピューターとは何か？」 　　　　 https://crash.academy/class/101/ 　「Google ニューラル機械翻訳」 　　　　 https://crash.academy/class/76/ 　「RNNとLSTMの基礎」 　　　　 https://crash.academy/class/66/
続きを読む

初めにことばありき

旧約の「創世記」の「光よあれ」は、ビッグバンを思わせて、物理学者はちょっと萌えるかもしれないのだが、新約の「ヨハネによる福音書」には、言語学者が喜びそうなフレーズがある。 「初めに言があった。言は神と共にあった。言は神であった。」 僕が知っていたのは、「はじめにことばありき」という訳だったのだが。この口語訳での「言」は、英訳だとこうなっている。 "In the beginning was the Word, and the Word was with God, and the Word was God." 「言」= "Word" である。はじめにあったのは、Wordであって、Language ではない。だから、新しい口語訳では、普段、あまり馴染みない「言」という訳語を使ったのかも。「初めに語があった」では、なんかしまらないんだろうな。（僕は、「はじめにことばありき」というフレーズの方が好きだ。） ちなみに、「ヨハネによる福音書」は、英語では、"Gospel of John" という。「ジョンのゴスペル」である。でも、そう日本語に訳してしまうと、ジョン・レノンがバラードではなく、ゴスペルを歌っているようで、まずいんだろうな。 「ことば」・「言」・"Word" と訳されている、元々の言葉を調べてみると面白い。 キリスト教のオーソドックスな原典であるラテン語訳聖書では、この部分は、こうなる。 "In principio erat Verbum, et Verbum erat apud Deum, et Deus erat Verbum" 「イン・プリンキピオー・エラト・ウェルブム」 英訳 Word のラテン語の原語は、Verbum である。この単語、英語に直訳すれば、Verbである。「初めに、動詞があった。」　言語学の「従属性文法 (Dependency Grammar) 」理論の人たち、喜びそう。 もっとも、英語のVerbは、元々は、動詞というより広く言葉全体をさしてたらしい。そのことは、「ノンバーバル・コミュニケーション (Non-Verbal Communication) 」というのが、動詞を使わないコミュニケーション...
続きを読む

宇宙の終わりと黒色矮星

イメージ
【宇宙の終わりと黒色矮星】 図のようなストーリーで、「宇宙の終わりとエントロピー」という投稿を準備していたのだが、いろいろ雑念が湧いて気がすすまなくなる。その理由は別稿で。 この図は、「閉じられた部屋でのガスの拡散」というわかりやすいモデルで理解されるエントロピーの増大の法則が、あるフェーズから、宇宙規模でみれば、「全ての物質のブラックホールへの吸収・収斂」として現れると言うことを主張している。最初、ペンローズのこの話を読んだときには、目からウロコだった。 このストーリーにはもっと先がある。最近のシミュレーションでは、指数関数的に膨張する宇宙では、巨大なブラックホールに捕捉されるのは、宇宙全体の物質の10%程度だという。恒星起源のブラックホールは 10^67 年で、銀河系中心の巨大ブラックホールも 10^99年で、ホーキング放射で「蒸発」し姿を消す。 ブラックホールに捕捉されなかった宇宙の残りの90%の物質は、元それが属した銀河系から孤立したまま星の一生の進化を続ける。太陽の1.2倍程度の質量を持つ星は「白色矮星」になるのだが、「白色矮星」は 10^17年で「黒色矮星」に変わる。 「黒色矮星」は、現代の「宇宙の終末論」では、もっとも注目されている天体なのだが、それはまだ観測されていないと言う。というのも、この天体は光を出さないからだ。「黒色矮星」の中心は、最も安定な原子である鉄の「結晶」でできていて、温度は絶対零度近くに冷却されている。 「黒色矮星」は、とても長生きする天体である。陽子崩壊がおきるなら、黒色矮星の寿命は 10^32年程度だが、もし陽子が安定しているとすれば、太陽の 1.24倍程度の質量を持つ「黒色矮星」は、10^1600年後に突然崩壊して超新星爆発を起こす。もっと軽い、太陽の1.16倍程度の質量を持つ「黒色矮星」は、10^32000 年後（！）に超新星爆発を起こす。 このシナリオによれば、宇宙は、とてつもなく長い長い退屈な時間をかけて、その死を迎える。「黒色矮星」の超新星爆発は、宇宙の死を飾る最後の打ち上げ花火である。その後には、宇宙には何も起こらない。 この記事は、ジョン・バエズの "Black Dwarf Supernovae" を基にしたものだ。https://johncarlosbaez.wordpress.com/202...
続きを読む