priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2023-66-2-112-117pribor-107Research ArticleСИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИSYSTEM ANALYSIS, MANAGEMENT AND INFORMATION PROCESSINGОсобенности реализации распределенной виртуальной машины при построении коммуникационной инфраструктуры общего назначенияFeatures of the Implementation of a Distributed Virtual Machine When Building a General-purpose Communication InfrastructureКулешовС. В.KuleshovS. V.

Сергей Викторович Кулешов — д-р техн. наук, профессор РАН; Санкт-Петербургский федеральный исследовательский центр Российской академии наук, лаборатория автоматизации научных исследований; главный научный сотрудник

Санкт-Петербург

Sergey V. Kuleshov — Dr. Sci., Professor of the RAS; St. Petersburg Institute for Informatics and Automation, Research Automation Laboratory; Chief Researcher

St. Petersburg

kuleshov@iias.spb.suШальневИ. О.ShalnevI. O.

Илья Олегович Шальнев — Санкт-Петербургский федеральный исследовательский центр Российской академии наук, лаборатория автоматизации научных исследований; младший научный сотрудник

Санкт-Петербург

Ilуa O. Shalnev — St. Petersburg Institute for Informatics and Automation, Research Automation Laboratory; Junior Researcher

St. Petersburg

shalnev.i@iias.spb.suСанкт-Петербургский федеральный исследовательский центр Российской академии наукРоссияSt. Petersburg Federal Research Center of the RASRussian Federation202326112024662112117Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/107

Решается задача построения архитектуры распределенной виртуальной машины. Предложена техническая реализация распределенной виртуальной машины, обеспечивающей построение инфокоммуникационной инфраструктуры на новых принципах. Передача данных между узлами сети при этом происходит как программное взаимодействие между отдельными узлами виртуальной машины, что позволяет разработчику приложений в рамках распределенной системы абстрагироваться от коммуникационного уровня. Предложены минимально достаточный набор инструкций виртуальной машины для обеспечения удаленного вызова функций, а также механизм расширения набора инструкций прикладными функциями. Отличительной особенностью архитектуры является использование объектно-ориентированного подхода для построения расширяемой среды выполнения байт-кода с возможностью обращения к объектам, расположенным удаленно на узлах сети. Подход применим в ряде практических задач, в частности, для построения распределенных интерактивных приложений, информационных систем, а также для организации коммуникации между робототехническими комплексами в роевых сценариях их применения.

The problem of building the architecture of distributed virtual machine is being solved. A technical implementation of a distributed virtual machine is proposed, which provides the construction of an infocommunication infrastructure based on new principles. In the case under consideration, data transfer between network nodes occurs as a software interaction between individual nodes of a virtual machine, which allows the application developer within a distributed system to abstract from the communication level. A minimally sufficient set of instructions for a virtual machine is proposed to provide remote function calls, as well as a mechanism for extending the set of instructions with application functions. A distinctive feature of the architecture is the use of an object-oriented approach to build an extensible bytecode execution environment with the ability to access objects located remotely on network nodes. The approach is applicable in a number of practical tasks, in particular, for building distributed interactive applications, information systems, as well as for organizing communication between robotic systems in swarm scenarios of their use.

виртуальная машинатранспортный пакетинфокоммуникациябайт-кодинтерпретаторvirtual machinetransport packetinfocommunicationbytecodeinterpreterРабота поддержана Государственным заданием № FFZF-2022-0005Тhe work was supported by State Assignment No. FFZF-2022-0005ReferencesШальнев И. О. Подход к построению распределенной виртуальной машины на основе объектноориентированного программирования // Изв. Тульского гос. ун-та. Технические науки. 2020. Вып. 9. С. 40—47.Shalnev I.O. Izvestiya Tula State University (Izvestiya TulGU), 2020, no. 9, pp. 40–47. (in Russ.)Smith J. E., Nair R. The Architecture of Virtual Machines // Computer. 2005. Vol. 38, N 5. Р. 32—38, 395–396. DOI: 10.1109/MC.2005.173.Smith J.E., Nair R. Computer, 2005, no. 5(38), pp. 32–38, 395–396, DOI:10.1109/MC.2005.173.Турилин И. И., Галалу В. Г., Дагаев А. В. Виртуальные машины, операционные системы и приложения. Таганрог, 2015. 64 с.Turilin I.I., Galalu V.G., Dagaev A.V. Virtual'nyye mashiny, operatsionnyye sistemy i prilozheniya (Virtual Machines, Operating Systems and Applications), Taganrog, 2015, 64 р. (in Russ.)Лафоре Р. Объектно-ориентированное программирование в С++. СПб: Питер, 2016. 928 с.Lafore R. Object-Oriented Programming in C++, Sams Publishing, 2002.Радченко Г. И. Распределенные вычислительные системы. Челябинск, 2012. 176 с.Radchenko G.I. Raspredelennyye vychislitel'nyye sistemy (Distributed Computing Systems), Chelyabinsk, 2012, 176 р. (in Russ.)Thomborson C. D., Nicolescu R. Test bed for Distributed Object Technologies using Java. The University of Auckland, Information Technology Faculty, 1999. 263 p.Thomborson C.D., Nicolescu R. Test bed for Distributed Object Technologies using Java, The University of Auckland, Information Technology Faculty, 1999, 263 p.Lindholm T., Yellin F., Bracha G., Buckley A. The Java Virtual Machine Specification. Oracle America, Inc., 2015. 604 р.Lindholm T., Yellin F., Bracha G., Buckley A. The Java Virtual Machine Specification, Oracle America, Inc., 1997, 2015, 604 р.Zaleski M. YETI: a graduallY Extensible Trace Interpreter // Proc. of the 3rd Intern. Conf. on Virtual Execution Environments (VEE 2007). San Diego, California, USA, 13—15 June 2007. 155 р. DOI:10.1145/1254810.1254823.Zaleski M. Proceedings of the 3rd International Conference on Virtual Execution Environments, VEE 2007, San Diego, California, USA, June 13–15, 2007, 155 р., DOI:10.1145/1254810.1254823.Шальнев И. О. Подход к построению распределенных систем на основе балансировки объема исполняемого кода между сетевыми узлами // Матер. 4-й Междунар. науч. конф. „Технологическая перспектива: новые рынки и точки экономического роста“. СПб: Центр науч.-информ. техн. „Астерион“, 2018. С. 151—158.Shalnev I.O. Tekhnologicheskaya perspektiva: novyye rynki i tochki ekonomicheskogo rosta (Technological Perspective: New Markets and Points of Economic Growth), Proceedings of the 4th International Scientific Conference, St. Petersburg, 2018, рр. 151–158. (in Russ.)Шальнев И. О. Объектно-ориентированный подход к описанию взаимодействия группы робототехнических средств // Изв. ЮФУ. Технические науки. 2021. № 1. С. 125—137. DOI 10.18522/2311-3103-2021-1-125-137.Shalnev I.O. Izvestiya SFEDU. Engineering Sciences, 2021, no. 1, pp.125–137, DOI 10.18522/2311-3103-2021-1-125-137. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.