Download as PDF, PPTX
Uploaded bymatsu_chara
Pony concurrency built into the type system
歌舞伎座.tech#9「異種プログラミング言語格闘勉強会」 Pony枠 http://kbkz.connpass.com/event/26677/
Pony concurrency built into the type system
- 1. Pony concurrency built into thetype system @matsu_chara 2016/3/20 kbkz_tech#9
- 2.
- 3.
- 4.
- 5.
- 6. 自己紹介 • @matsu_chara • ドワンゴ一年目 •好きな言語：PHP • ブログ: http://matsu-chara.hatenablog.com/
- 7.
- 8.
- 9.
- 10.
- 11. Ponyとは • 2015年4月に0.1がリリースされた言語 • Causalityというロンドンの会社が開発。 •元はImperial Collegeで研究されていた。 • 論文 A String of Ponies Transparent Distributed Programming with Actors s.blessing 2013
- 12.
- 13.
- 14.
- 15. Ponyとは • アクターモデルに特化 • 速さと（型による）安全性を追求 •pony philosophy • capability-secure
- 16.
- 17.
- 18.
- 19. Ponyとは • アクターモデルに特化 • 速さと（型による）安全性を追求 •pony philosophy • capability-secure
- 20. Pony哲学(抜粋) https://github.com/ponylang/ponyc/wiki/Philosophy • Fullytype safe. There is no "trust me, I know what I'm doing" coercion. • 型安全！ • Fully memory safe. There is no "this random number is really a pointer, honest.” • 危険なポインタ操作とかは無し！ • No crashes. A program that compiles should never crash (although it may hang or do something unintended). • コンパイル通ったらクラッシュもハングもしない！
- 21.
- 22. Ponyとは（再掲） • アクターモデルに特化 • 速さと（型による）安全性を追求 •pony philosophy • capability-secure
- 23.
- 24.
- 25.
- 26.
- 27.
- 28.
- 29.
- 30.
- 31.
- 32. shared nothing is神 • 各アクターでデータを共有しないからデータ競合 しない！ • ロックも必要ないからデッドロックのリスクもない！
- 33. アクターモデルで書ける言語 • 色々ある • Erlang/Elixir,Scala, C++,… • Erlangは神 • 軽量スレッドに最適化されたVM • ノンブロッキングな標準ライブラリ群
- 34.
- 35. shared nothing の課題 •Erlangなどの言語ではメッセージをコピーして渡す必 要がある。間違いでした(※1, ※2) • コピーしなくても良い物も含まれるので当然オーバー ヘッドがある。 • ※1: 特定Byte数以上のBinaryは参照とのことです。 https://twitter.com/ voluntas/status/711486384406552576 • ※2: http://www.ponylang.org/papers/fast-cheap.pdf のintroductionを 読んで書いたのですが”全部”のデータがコピーされるわけではないようです。
- 36. • Scala/akkaではアクターで書きつつshared memoryっぽくデータを共有できる • しかしデータを共有したが最後、データ競合・デッ ドロックのリスクが発生してしまう •アクターモデルとは何だったのか・・・ shared nothing の課題
- 37. 全部コンパイル時に保証して欲しい・・・ • 「shared memory方式の効率の良さ」と「shared nothingの安全性」を両立したい。 •data-raceとdead-lockが二大天敵 • shared memoryなんだけどコンパイル時にdata- raceとdead-lockが無いことを保証してくれる言 語があればできそう・・・
- 38.
- 39. Ponyとは（再掲） • アクターモデルに特化 • 速さと（型による）安全性を追求 •pony philosophy • capability-secure
- 40.
- 41. capabilities-secure 以下の要素を満たす（という定義）http://tutorial.ponylang.org/ • 型安全 • メモリー安全 •例外安全 • デッドロックなし • データ競合なし ←コンパイル時に保障
- 42.
- 43. object capabilities • オブジェクトへのアクセス権を細かく分割して型で 表現 •全6種 • 例）複数アクターから同時にWriteできる参照が あったらコンパイルエラー 論文 http://www.ponylang.org/papers/fast-cheap.pdf
- 44.
- 45.
- 46.
- 47.
- 48.
- 49.
- 50.
- 51.
- 52.
- 53.
- 54. iso: read/writeユニークな参照 • 他の参照が無いので自由に書き換え可能 •参照を破棄することで、他アクターに安全にread/ write権限を渡すことが出来る
- 55.
- 56.
- 57.
- 58.
- 59.
- 60. trn: writeユニーク • 他アクターからはreadできない •自アクターからはreadできる • 権限を破棄すると、writeがもう存在しなくなるこ とを保証できる。=> (readする参照が別にあっても)他 アクターに安全に渡せる
- 61.
- 62. trn: writeユニーク new isoからnewtrn に書き換えただけなので略
- 63.
- 64.
- 65.
- 66.
- 67.
- 68. • read専用（not ユニーク） •自分のアクターでtrnが書き換えるかも • 他のアクター内にある定数かも • とりあえず値が読めれば気にしない box: read参照
- 69.
- 70.
- 71.
- 72.
- 73. val, ref, tag(説明略) • val: immutable • ref: mutable • tag: 参照が同じかどうかの比較しかできない。 (read/writeどちらもNG)
- 74. 型システムがアクターを前提とするメリット • data-race freeをコンパイル時に保障できるようになる •writeするなら他アクターはreadしちゃダメ。自アクターからはread OK • writeしないなら他アクターもreadしてOK。もちろん自分もread OK • write uniqueなら書き換え件を放棄したら他のアクターに定数として渡してOK • read/write uniqueなら権限放棄しつつ他アクターに渡せば、そっちでまたwriteできる • 別のアクターに渡す・自分のアクター内で処理するなど の情報が型システムで扱える。
- 75. 型システムがアクターを前提とするメリット • zero-copyなので大きいデータをメッセージとして やり取りしてもオーバーヘットがない • 標準ライブラリがこの機能をガンガン使っているこ とによる恩恵も受けられる •処理系がデータ競合のケアをしなくて良くなる。 GC での性能改善などに寄与している（らしい） https:// www.youtube.com/watch?v=KvLjy8w1G_U
- 76.
- 77.
- 78. GCもすごい (付録) • Pony-ORCA(Ownership and Reference Counting based gc for Actor?) • stop-the-world lessな並行GC • one Actor GC/cross Actor GC/Actor GC • data-race freeを前提に出来る強さ。 • 詳しくは論文(https://github.com/ponylang/ponylang.github.io/blob/master/papers/OGC.pdf)
- 79.
- 80. Ponyお役立ち資料集 (付録) • とりあえず公式Tutorial& 発表 • http://tutorial.ponylang.org/ • https://www.youtube.com/watch?v=KvLjy8w1G_U • 論文 • http://www.doc.ic.ac.uk/teaching/distinguished-projects/2013/s.blessing.pdf • https://github.com/ponylang/ponylang.github.io/tree/master/papers
- 81. まとめ • shared nothingとsharedmemoryを統合して高速化を図りつつ 安全に並行処理を記述できる • アクターを前提にした言語＆処理系のメリット • zero-copy & data-race free & dead-lock free • Pony-ORCA GC • 完全な研究用ではなく実用を目指している。 • 真の狙いは分散システムにある。(distributed ponyに期待)