[論文レビュー] On the Use of CORBA in High Level Software Applications at the SLS

M. Boege, J. Chrin|arXiv (Cornell University)|Nov 2, 2001

Distributed and Parallel Computing Systems被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、スイス光科学研究所（SLS）における高レベルビームダイナミクス応用のためのCORBAベースのミドルウェアフレームワークを提示する。このフレームワークにより、加速器物理学、制御システム、データベース、ログ記録サービスへの分散型で相互運用可能かつ永続的なアクセスが可能となる。フレームワークは、CORBAのポータブルオブジェクトアダプタ（POA）、実装リポジトリ（IMR）、イベントサービスを活用し、スケーラブルで信頼性が高く、言語やプラットフォームに依存しない通信を実現しており、SLSの起動段階および初回運用において最小限のオペレータ介入で安定稼働が確認された。

ABSTRACT

Beam dynamics applications at the Swiss Light Source (SLS) have benefitted from a distributed computing environment in which the Common Object Request Broker Architecture (CORBA) forms the middleware layer and access point to several different software components.A suite of remote CORBA server objects provides the client with a convenient and uniform interface to the CDEV (Common DEVice) controls library, the TRACY accelerator physics package, the Oracle database, and en event logging facility. Use is made of methods provided by the CORBA Portable Object Adaptor for accessing ORB functions, such as object activation and object persistence, the Implementation Repository for the automatic reactivation of servers, and the CORBA Event Service for the propagation of controls and physics data. An account of the CORBA framework, as used by applications in the commissioning and first operation of the SLS, is presented.

研究の動機と目的

• SLSにおける高レベルビームダイナミクス（BD）応用のためのスケーラブルで分散型のコンピューティング環境を開発すること。
• 異なるプログラミング言語で記述され、異なるプラットフォーム上で実行されるソフトウェアコンポーネント間のシームレスな相互運用性を実現すること。
• 加速器モデリング、デバイス制御、データベース、イベントログ記録のための永続的かつリモートからアクセス可能なサービスを提供すること。
• CORBAの標準化されたインターフェース層により、低レベルの通信プロトコルやAPIの抽象化を実現し、クライアント側の複雑さを軽減すること。
• SLSの起動段階および運用中に、システムの信頼性を確保するとともに、オペレータ介入を最小限に抑えること。

提案手法

• 分散コンポーネント間でのリモートメソッド呼び出しを可能にするために、CORBAのオブジェクトリクエストブローカ（ORB）をコア通信ミドルウェアとして採用した。
• 型安全なインターフェースを定義するため、CORBAインターフェース定義言語（IDL）を用い、C++およびJava用のスタブおよびスケルトンにコンパイルした。
• ポータブルオブジェクトアダプタ（POA）を活用し、オブジェクトのアクティベート、永続性、リクエストディスパッチを、設定可能なポリシーで管理した。
• 実装リポジトリ（IMR）を用いて、必要に応じて自動的にCORBAサーバーを再アクティベートさせ、サービスの可用性を確保した。
• 非同期的でプッシュベースの制御および物理データの伝達を可能にするために、CORBAイベントサービスを実装し、イベントチャネルを通じてクライアントに配信した。
• ORBマーシャリングを用いてデータ転送を実現するCORBAブリッジサーバーを介して、レガシーシステム（EPICS、Oracle）を統合した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準化された、プラットフォームや言語に依存しないミドルウェアは、SLSにおける異種ビームダイナミクスソフトウェアコンポーネントの統合をどのように改善できるか？
• RQ2 CORBAのPOAおよびIMR機能は、リアルタイム加速器環境において、どのように永続的でスケーラブルかつ自己回復可能なサーバー運用を実現できるか？
• RQ3 CORBAベースのリモートメソッド呼び出しとイベント駆動型通信は、パフォーマンスと信頼性を維持したまま、クライアント側の複雑さをどのように軽減できるか？
• RQ4 データベース操作において、CORBAベースのデータアクセスは、ネイティブAPI（例：JDBC）と比較して、パフォーマンス面でどの程度優れているか？
• RQ5 CORBAイベントサービスは、加速器制御システムにおけるリアルタイム監視およびデータ配信を実現するために、果たす役割は何か？

主な発見

• CORBAフレームワークは、SLSの起動段階および初回運用において、複数のビームダイナミクス応用の信頼性の高い、オペレータ介入が最小限の運用を成功裏に実現した。
• POAベースのサーバント管理と組み合わせた実装リポジトリ（IMR）の使用により、サーバーの自動再アクティベートが実現され、システムの頑健性と可用性が向上した。
• CORBAのマーシャリング機構によるデータベースアクセスは、JDBC APIを用いた場合と比較して約50％高速であったことが観察され、CORBAの最適化されたデータ転送によるパフォーマンスメリットが示された。
• CORBAイベントサービスにより、再キャリブレーションデータおよびデバイス監視イベントの効果的な非同期伝達が可能となり、プッシュおよびプルベースの通信両方をサポートした。
• フレームワークは、低レベルの通信およびAPIの差異を抽象化したため、開発者はシステム統合の低レベルの実装に煩わされず、アプリケーション論理やユーザインタフェース設計に集中することができた。
• システム全体は安定性とスケーラビリティを示し、3 Hzのグローバルオービットフィードバックシステムを含む、複雑でリアルタイム性が求められる応用を効果的にサポートした。