メッセージ (コンピュータ)と分散コンピューティング

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メッセージ (コンピュータ)と分散コンピューティングの違い

メッセージ (コンピュータ) vs. 分散コンピューティング

メッセージ（message）とは、言付け、伝言、伝送文などの意味がある。 計算機科学におけるメッセージパッシングとは並列コンピューティング、オブジェクト指向、プロセス間通信で使われる通信方式である。プロセスもしくはオブジェクトといったモデルではメッセージ(ゼロ以上のバイト、複雑なデータ構造、プログラムコードも)を送ったり受けたりできる。メッセージを待つことによって同期 (計算機科学)することも出来る。メッセージパッシングに基づく主なモデルとしてアクターモデルやプロセス代数がある。 Microsoft Windows などのオペレーティングシステムにおいて、メッセージとは、オペレーティングシステム上で動くアプリケーションで、オペレーティングシステムが管理しているデバイスからの入力をアプリケーションまで伝えることまたはその内容のことである。 オペレーティングシステムはメッセージをメッセージキューに保管し、アプリケーションはメッセージキューに保管されていたメッセージを受け取り、それを元に処理を行う。例えば「(10, 20) 左クリック」という情報をオペレーティングシステムが感知したらオペレーティングシステムはその情報をメッセージキューに保管する。アプリケーションはそのメッセージを受け取って対応した処理を行う。 アプリケーションは常にオペレーティングシステムからのメッセージを待機するようなプログラムになっており、この一連のプログラムの機構をメッセージループという。. 分散コンピューティング（ぶんさんコンピューティング、英: Distributed computing）とは、プログラムの個々の部分が同時並行的に複数のコンピュータ上で実行され、各々がネットワークを介して互いに通信を行いながら全体として処理が進行する計算手法のことである。複雑な計算などをネットワークを介して複数のコンピュータを利用して行うことで、一台のコンピュータで計算するよりスループットを上げようとする取り組み、またはそれを実現する為の仕組みである。分散処理（ぶんさんしょり）ともいう。並列コンピューティングの一形態に分類されるが、一般に並列コンピューティングと言えば、同時並行に実行する主体は同じコンピュータシステム内のCPU群である。ただし、どちらもプログラムの分割（同時に実行できる部分にプログラムを分けること）が必須である。分散コンピューティングではさらに、それぞれの部分が異なる環境でも動作できるようにしなければならない。例えば、2台の異なるハードウェアを使ったコンピュータで、それぞれ異なるファイルシステム構成であっても動作するよう配慮する必要がある。 問題を複数の部分問題に分けて各コンピュータに実行させるのが基本であり、素数探索や数多く試してみる以外に解決できない問題の対処として用いられているものが多い。分散コンピューティングの例としてBOINCがある。これは、大きな問題を多数の小さな問題に分割し、多数のコンピュータに分配するフレームワークである。その後、それぞれの結果を集めて大きな解を得る。一般的に処理を分散すると一台のコンピュータで計算する場合と比べ、問題データの分配、収集、集計するためのネットワークの負荷が増加し、問題解決の為のボトルネックとなるため、部分問題間の依存関係を減らすことが重要な課題となる。 分散コンピューティングは、コンピュータ同士をネットワーク接続し、効率的に通信できるよう努力した結果として自然に生まれた。しかし、分散コンピューティングはコンピュータネットワークと同義ではない。単にコンピュータネットワークと言った場合、複数のコンピュータが互いにやり取りするが、単一のプログラムの処理を共有することはない。World Wide Web はコンピュータネットワークの例であるが、分散コンピューティングの例ではない。 分散処理を構築するための様々な技術や標準が存在し、一部はその目的に特化して設計されている。例えば、遠隔手続き呼出し (RPC)、Java Remote Method Invocation (Java RMI)、.NET Remoting などがある。.

同期 (計算機科学)

同期（どうき、Synchronization）とは、コンピュータ関係（コンピュータ科学でも重要なテーマであるが、話題の広がりとしてはそれに留まらない）では、プロセスなどといった複数のエージェントの動作について、時系列的にタイミングを合わせる制御のことや、複数個所に格納された同一であるべき情報を同一に保つことである。.

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並列計算

並列計算（へいれつけいさん、parallel computing）は、コンピュータにおいて複数のプロセッサで1つのタスクを動作させること。並列コンピューティングや並列処理とも呼ばれる。問題を解く過程はより小さなタスクに分割できることが多い、という事実を利用して処理効率の向上を図る手法である。また、このために設計されたコンピュータを並列コンピュータという。ディープ・ブルーなどが有名。 関連する概念に並行計算（へいこうけいさん）があるが、並行計算は一つのタスクの計算を並列化することにとどまらず、複数の相互作用しうるタスクをスレッドなどをもちいて複数の計算資源にスケジューリングするといった、より汎用性の高い処理をさす。 特に、並列計算専用に設計されたコンピュータを用いずに、複数のパーソナルコンピュータやサーバ、スーパーコンピュータを接続することで並列計算を実現するものをコンピュータ・クラスターと呼ぶ。このクラスターをインターネットなどの広域ネットワーク上に分散させるものも、広義には並列計算に属すが、分散コンピューティングあるいはグリッド・コンピューティングと呼び、並列計算とは区別することが多い。.

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並行計算

並行計算（へいこうけいさん、concurrent computing）とは、コンピュータプログラムにおいて複数の相互作用を及ぼす計算タスクの（同時）並行的実行を指す。.

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プログラム (コンピュータ)

ンピュータプログラム（英：computer programs）とは、コンピュータに対する命令（処理）を記述したものである。コンピュータが機能を実現するためには、CPUで実行するプログラムの命令が必要である。 コンピュータが、高度な処理を人間の手によらず遂行できているように見える場合でも、コンピュータは設計者の意図であるプログラムに従い、忠実に処理を行っている。実際には、外部からの割り込み、ノイズなどにより、設計者の意図しない動作をすることがある。また設計者が、外部からの割り込みの種類を網羅的に確認していない場合もある。.

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プロセス

プロセスとは、情報処理においてプログラムの動作中のインスタンスを意味し、プログラムのコードおよび全ての変数やその他の状態を含む。オペレーティングシステム (OS) によっては、プロセスが複数のスレッドで構成される場合があり、命令を同時並行して実行する。.

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プロセス間通信

プロセス間通信(IPC、interprocess communication)はコンピュータの動作において複数のプロセス間（の複数のスレッド間）でデータをやりとりするための仕組み。通信するプロセスは同一コンピュータ上にある場合と、ネットワークで接続された別のコンピュータ上にある場合がある。そのようなローカル内対リモート間といったような分類以外にも多くの観点から分類でき、また、スレッド間の通信の帯域幅とレイテンシは様々であり、やりとりされるデータの種類も様々である。メッセージパッシング、同期、共有メモリ、RPCなどといったメカニズムやプリミティブがある。 プロセス間通信の目的・理由には以下のようなものがある。.

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オペレーティングシステム

ペレーティングシステム（Operating System、OS、オーエス）とは、コンピュータのオペレーション（操作・運用・運転）のために、ソフトウェアの中でも基本的、中核的位置づけのシステムソフトウェアである。通常、OSメーカーが組み上げたコンピュータプログラムの集合として、作成され提供されている。 オペレーティングシステムは通常、ユーザーやアプリケーションプログラムとハードウェアの中間に位置し、ユーザーやアプリケーションプログラムに対して標準的なインターフェースを提供すると同時に、ハードウェアなどの各リソースに対して効率的な管理を行う。現代のオペレーティングシステムの主な機能は、ファイルシステムなどの補助記憶装置管理、仮想記憶などのメモリ管理、マルチタスクなどのプロセス管理、更にはGUIなどのユーザインタフェース、TCP/IPなどのネットワーク、などがある。オペレーティングシステムは、パーソナルコンピュータからスーパーコンピュータまでの各種のコンピュータや、更にはスマートフォンやゲーム機などを含む各種の組み込みシステムで、内部的に使用されている。 製品としてのOSには、デスクトップ環境やウィンドウシステムなど、あるいはデータベース管理システム (DBMS) などのミドルウェア、ファイル管理ソフトウェアやエディタや各種設定ツールなどのユーティリティ、基本的なアプリケーションソフトウェア（ウェブブラウザや時計などのアクセサリ）が、マーケティング上の理由などから一緒に含められていることもある。 OSの中で、タスク管理やメモリ管理など特に中核的な機能の部分をカーネル、カーネル以外の部分（シェルなど）をユーザランドと呼ぶ事もある。 現代の主なOSには、Microsoft Windows、Windows Phone、IBM z/OS、Android、macOS（OS X）、iOS、Linux、FreeBSD などがある。.

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クライアントサーバモデル

ライアントサーバ（client-server）モデルは、クライアントとサーバを分離する、コンピュータネットワークのソフトウェアモデルである。単にクライアント・サーバと呼ばれたり、俗にクラサバと略称されたり、などと表記されることも多い。.

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Common Object Request Broker Architecture

Common Object Request Broker Architecture（コモン オブジェクト リクエスト ブローカー アーキテクチャー、略称CORBA）とは、Object Management Group(OMG)が定義した標準規格であり、様々なコンピュータ上で様々なプログラミング言語で書かれたソフトウェアコンポーネントの相互利用を可能にする（分散オブジェクト技術）ものである。.

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Distributed Component Object Model

Distributed Component Object Model（DCOM）は、ネットワーク上に分散配置されたコンピュータ上のソフトウェアコンポーネント間通信（分散オブジェクト技術）のためのマイクロソフト独自の技術。.

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HyperText Markup Language

HyperText Markup Language（ハイパーテキスト マークアップ ランゲージ、HTML（エイチティーエムエル））は、ハイパーテキストを記述するためのマークアップ言語の1つである。World Wide Web (WWW)において、ウェブページ（1990年代後半頃からはコンテンツという語も利用されている。「中身」という意味の語であり、大層な意味は無い）を表現するために用いられる。ハイパーリンクや画像等のマルチメディアを埋め込むハイパーテキストとしての機能、見出しや段落といったドキュメントの抽象構造、フォントや文字色の指定などの見た目の指定、などといった機能がある。 2012年7月以降、WHATWG により仕様が作られ、それを元に W3C により勧告が行われるという流れになっている。W3C は、XML ベースの規格である XHTML の勧告も行っている。.

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Java Remote Method Invocation

Java Remote Method Invocation API (Java RMI) は、Javaで書かれたプログラム間のORB（オブジェクトリクエストブローカー） であり、RPCのオブジェクトに相当する機能を果たすためのJavaアプリケーションプログラミングインタフェース。.

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Webサービス

アーキテクチャ Webサービス（ウェブサービス）とは、HTTPなどのインターネット関連技術を応用して、SOAPと呼ばれるXML形式のプロトコルを用いメッセージの送受信を行う技術、またはそれを適用したサービス。W3Cにおいては、Webサービスとは、さまざまなプラットフォーム上で動作する異なるソフトウェア同士が相互運用するための標準的な手段を提供するものと説明されている。 類似の用語としてWeb API（ウェブエーピーアイ）があるが、ほぼ同義語である。.

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.NET Remoting

.NET Remoting は、.NET Framework 1.0の一部としてリリースされたマイクロソフトのプロセス間通信APIである。様々なアプリケーションドメインやプロセス、そして様々なコンピュータ上に存在するオブジェクトが、互いにシームレスに通信するための高性能かつ拡張性の高いフレームワークを提供する。 16ビット版Windowsの時代から、.NET Remotingに至るまでには以下のような技術が開発されてきた。.

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