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移動コードのための言語機構 Code Mobility Support for Stock Programming Languages

移動コードのための言語機構 Code Mobility Support for Stock Programming Languages. 渡部卓雄 JAIST. バックグラウンド. オブジェクト，高階関数や再帰記述とも直交できる移動コード機構 reasoning 可能な記述を支援 現在の計算状態を含めて移動させる 既存の ( 逐次的な）プログラムに入れるだけで移動コードにできる，簡単な機構. “ go ” によるマイグレーション. スレッドの全状態（＝継続）の転送 通常，移動する範囲は制限された範囲で十分では？ → 部分継続.

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Presentation Transcript

  1. 移動コードのための言語機構Code Mobility Support for Stock Programming Languages 渡部卓雄 JAIST SMAF Workshop

  2. バックグラウンド • オブジェクト，高階関数や再帰記述とも直交できる移動コード機構 • reasoning可能な記述を支援 • 現在の計算状態を含めて移動させる • 既存の(逐次的な）プログラムに入れるだけで移動コードにできる，簡単な機構 SMAF Workshop

  3. “go”によるマイグレーション • スレッドの全状態（＝継続）の転送 • 通常，移動する範囲は制限された範囲で十分では？ → 部分継続 SMAF Workshop

  4. call/ppc （call-with-placed-partial-continuation） • (call/ppc placefunction) • 現時点における部分継続を placeに置き，それに functionを適用する． • functionの適用自体は call/ppc の呼び出しと同じ場所において行われる． SMAF Workshop

  5. % ： 同期プロンプト g f (f (g a)) (f (% (g (call/ppc p (lambda (k) (k a)))))) a g f SMAF Workshop

  6. & : 非同期プロンプト (f (& (g (call/ppc p (lambda (k) (k a)))))) dummy a g f SMAF Workshop

  7. go • (% (begin A (go p1) B (go p2) C)) • (& (begin A (go p1) B (go p2) C)) (define (go place) (call/ppc place (lambda (k) (k (current-place))))) SMAF Workshop

  8. A : (f (% (g (call/ppc B (lambda (k1) (& (k1 (h (call/ppc C (lambda (k2) (k2 a)))))))))) B C A h g f SMAF Workshop

  9. (f (g (h a))) (% (f (call/ppc A (lambda (k) (& (k (g (call/ppc B (lambda (k) (& (k (h (call/ppc C (lambda (k) (& (k a))))) ))))))))))) SMAF Workshop

  10. @マクロ (@ p e) ||| (call/ppc p (lambda (k) (& (k e))))) (f (g (h a))) ↓ (% (f (@ p1 (g (@ p2 (h (@ p3 a))))))) ∥ (% (f@p1 (g@p2 (h@p3 a)))) SMAF Workshop

  11. (% (f@A (g@B (h@C a)))) (% (begin (set! tmp a) (go C) (set! tmp (h tmp)) (go B) (set! tmp (g tmp)) (go A) (f tmp))) (% (f (prog1 (g (prog1 (h (prog1 a (go C))) (go B))) (go A))) 上のような go の使い方との違いは？ SMAF Workshop

  12. goの場合 B C A h g f SMAF Workshop

  13. h g f @の場合 B C A SMAF Workshop

  14. (# (f@A (g@B (h (call/ppc C (lambda (k) (ntimes n k a))))))) (define (ntimes n f a) (if (= n 0) a (ntimes (- n 1) f (f a)))) SMAF Workshop

  15. SMAF Workshop

  16. SMAF Workshop

  17. SMAF Workshop

  18. SMAF Workshop

  19. 実装!? • λクロージャのある言語 • 引数フレームは無限エクステントを持つ． • 制御スタックの増減と同期しない． • Java の場合，inner classで代用できる． • call/cc (call/pc) • 制御フレームも無限エクステントを持つので，setjmpなどでは代用できない． • プログラム変換によって消去可能 SMAF Workshop

  20. 実装!? • 制御フレーム・引数フレーム • オブジェクトとして実現 → Actor • 制御フレームから辿れるオブジェクトをシリアライズして転送(HORB) • CPS変換もどきで Java のクラスを生成 • 高階関数 → 無名クラス • 関数呼び出し → メッセージ送信 SMAF Workshop

  21. CPS変換 f(x) = x+1 → f’(x,k) = k(x+1) f(x,y) = g(h(x),y) → f’(x,y,k) = h’(x, λv.g’(v,y,k)) f(x) = begin g(x); h(x) end → f’(x,k) = g(x,λv.h(x,k)) SMAF Workshop

  22. プロトタイプ • Java -> Java のソースコード変換 • 継続・部分継続をオブジェクトにする • serializeして転送 • 現在は手で変換 • 自動化： • 素直にCPS変換を行うと変換後のコードが莫大になる．そこでFriedman, Haynes, Danvyらによる最適化手法を用いる． SMAF Workshop

  23. 継続・部分継続オブジェクト interface Continuation { public void fire (Object value); } interface PartialContinuation { public Continuation compose (Continuation cont); } class FinalCont implements Continuation { public void fire (Object value) { System.out.println("value = " + value); } } SMAF Workshop

  24. (define (fact n k) (if (< n 1) (k 1) (fact (- n 1) (lambda (value) (k (* n value)))))) public void fact (int n, Continuation k) { if (n < 1) k.fire(new Integer(1)); else this.fact (n-1, new Continuation () { public void fire (Object value) { k.fire(n * (int)value); }}); } SMAF Workshop

  25. public void fact (int n, Continuation k) { if (n < 1) k.fire(new Integer(1)); else { final int nn = n; final Continuation kk = k; this.fact (n-1, new Continuation () { public void fire (Object value) { kk.fire(new Integer(nn * ((Integer)value).intValue())); }}); } } SMAF Workshop

  26. (+ 1 #(* 2 (call/pc (lambda (k) (k (k 3)))))) = (+ 1 (* 2 (* 2 3))) => ((k (k c0)) 3) where c0 = (lambda (v) (+ 1 v)) k = (lambda (c) (lambda (v) (c (* 2 v)))) SMAF Workshop

  27. PartialContinuation k = new PartialContinuation () { public Continuation compose (Continuation cont) { final Continuation _cont = cont; return (new Continuation () { public void fire (Object value) { _cont.fire(new Integer(2 * ((Integer)value).intValue())); }}); } }; final Continuation _cont0 = cont0; Continuation c0 = new Continuation () { public void fire (Object value) { _cont0.fire(new Integer(1 + ((Integer)value).intValue())); } }; (k.compose(k.compose(c0))).fire(new Integer(3)); SMAF Workshop

  28. 動的な名前空間の実現 • 一級環境オブジェクト（クロージャ） • ライブラリ・位置に依存するコード • 疑似静的スコープ(Lee & Friedman)，動的環境(Queinnec)，一級文脈(Lee,橋本） • 移動先で未定義 • 代用品（disconnected operation) • 移動元に要求 SMAF Workshop

  29. 関連研究 • Sekiguchi & Yonezawa (semantics) • Communication Passing Style (CmPS) • Jagganathan (NEC Research) 1997 • Linda 風の Cooordination Language • put/read/get するたびにスレッドが移動 • 移動の範囲をプロンプトで指定 • Facile (ECRC) 1995 SMAF Workshop

  30. 他の研究テーマ • 移動コードの形式的仕様 • フォールトトレランスのためのアブストラクション • エージェントを監視するレベル（デーモン）の導入 • AgentSpace上に実装（しようとしている） • 動的コード生成による高速化 SMAF Workshop

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