アクターモデルの実装

コンピュータ サイエンスにおいて、アクター モデルの実装は、アクター モデルの実装に関する問題に関係します。

Caltech Cosmic Cube は、Caltech の Chuck Seitzらによって開発され、Actor システムのアーキテクチャ サポートを提供します。Cosmic Cube と他のほとんどの並列プロセッサとの大きな違いは、この複数命令複数データ マシンが、同時プロセス間の通信に共有変数ではなくメッセージ パッシングを使用していることです。この計算モデルはハードウェア構造とオペレーティング システムに反映されており、プログラマーが認識する明示的なメッセージ パッシング通信でもあります。Seitz [1985] によると:

Cosmic Cube 実験の前提は、ノード間の通信が膨大な数のノードにうまく対応できるはずである、というものでした。ハイパーキューブのような直接ネットワークは、多数の同時通信チャネルで達成される総帯域幅と実装の実現可能性の両方に関して、この要件を満たしています。ハイパーキューブは、実際には、共有ストレージ組織で使用される可能性のあるオメガ ネットワークやバンヤンネットワークのような間接対数スイッチング ネットワークの分散型です。ただし、ハイパーキューブでは、通信パスが通過するチャネルの数が異なるため、レイテンシが異なります。したがって、プロセスをノードに配置する際に通信の局所性を利用することができます。

J -Machine は、MIT のBill Dally らによって開発され、 Actor に適したアーキテクチャ サポートを提供します。これには次のものが含まれます。

• 非同期メッセージング
• 受信側アクターがローカルか非ローカルかに関係なく、同時にメッセージを送信できるアクターアドレスの均一な空間
• アクターパイプラインの形式（アクターモデルを参照）

Concurrent Smalltalk ( Actorsを使用してモデル化可能) は、J Machine をプログラムするために開発されました。

Hewitt [2006]は、アクターの行動の重要な側面を直接表現するという意味において、プロトタイプのアクタープログラミング言語を提示した。メッセージは、次の記法を使用してXMLで表現される。 :<tag>[<element>₁ ... <element>] for

“<”<tag>“>” <element>₁ ... <element>_n “<”/<tag>“>”

プログラミング言語のセマンティクスは、各プログラム構成要素を独自の動作を持つアクターとして定義することによって定義されます。実行は、実行中にプログラム構成要素間で Eval メッセージを渡すことによってモデル化されます。

各Evalメッセージには、プログラム識別子のバインディングを持つ環境として機能するアクターのアドレスがあります。環境アクターは不変です。つまり、変化しません。Request[Bind[identifier value] customer]がアクター環境によって受信されると、新しい環境アクターが作成され、新しい環境アクターが を受信すると、 Request[Lookup[identifier’] customer’]がidentifierと同じであればidentifier’を送信しcustomer’ Returned[value]、そうでない場合は を送信します。上記は、を受信するとを送信するEnvironment Request[Lookup[identifier’] customer’]アクターに基づいています。リクエストを受信すると、上記のように動作します。 EmptyEnvironmentRequest[Lookup[identifier] customer]customer Thrown[NotFound[identifier]]BindEmptyEnvironmentEnvironment

プロトタイプ プログラミング言語には、次の種類の式があります。

<識別子>

Request[Eval[environment] customer]受信したら送信environment Request[Lookup[<identifier>] customer]

送信<受信者> <通信>

を受け取ったらRequest[Eval[environment] customer]、 新しいアクターを送信します。<recipient> Request[Eval[environment] evalCustomer₁]evalCustomer₁

通信を受信したら送信するevalCustomer₁Returned[theRecipient]<communication>

Request[Eval[environment] evalCustomer₂]新たなアクターはどこにいるのかevalCustomer₂

通信を受信したら、 を送信します。evalCustomer₂Returned[theCommunication]theRecipient theCommunication

<受信者>.<メッセージ>

受信したらRequest[Eval[environment] customer]、次のように送信します<recipient> Request[Eval[environment] evalCustomer₁]

通信を受信したら、次のように送信します。evalCustomer₁Returned[theRecipient]<message> Request[Eval[environment] evalCustomer₂]

通信を受信したら送信するevalCustomer₂Returned[theMessage]theRecipient

Request[theMessage customer]

受信者... <パターン> _i <式> _i ...

を受け取ったらRequest[Eval[environment] customer]、customer新しいアクターをtheReceiver送信して

theReceiver通信を受信するとcom、新しいbindingCustomer環境を作成して送信します

Request[Bind[<pattern>_i com] bindingCustomer]そして

bindingCustomer受信したらReturned[environment’]送信<expression>_i

Request[Eval[environment’]]

bindingCustomerそれ以外の場合はThrown[...]、<pattern>_i+1

動作... <パターン> _i <式> _i ...

受信したらRequest[Eval[environment] customer]、顧客に新しいアクターを送信しますtheReceiver。

theReceiverを受け取ったらRequest[message customer’]、新しいものを作成しbindingCustomerて送信しますenvironment

Request[bind[<pattern>_i message] customer’]そして

1. bindingCustomer受信したらReturned[environment’]送信<expression>_i

   Request[Eval[environment’] customer’]

2. bindingCustomerそれ以外の場合はThrown[...]、<pattern>_i+1

{<式> ₁、 <式> ₂ }

を受信したらRequest[Eval[environment] customer]、 を送信し、同時に を送信します。<expression>₁ Request[Eval[environment]]<expression>₂ Request[Eval[environment]] customer]

<識別子> = <式>_値 、 <式>_本体とする

受信したらmessage[Eval[environment] customer]、新しいものを作成しevalCustomerて送信します<expression>_value

Request[Eval[environment] evalCustomer₁。

evalCustomerを受け取ったらReturned[theValue]、新しいものを作成しbindingCustomerて送信しますenvironment

Request[bind[<identifier> theValue] bindingCustomer]

bindingCustomer受信したらReturned[environment’]送信<expression>_body Request[Eval[environment’] customer]

シリアライザー<式>

が受信されるとRequest[Eval[environment] customer]、送信先は新しいアクターであり、送信された通信はcustomer Returned[theSerializer]FIFO順で処理され、最初は動作アクターであり、theSerializertheSerializer<expression>.Eval[environment]

通信comが によって受信されるとtheSerializer、動作 Actor を送信します。Request[com customer’]ここで、 はcustomer’新しいアクターであり、

customer’が受信するとReturned[theNextBehavior]、theNextBehaviorが受信する次の通信の動作アクターとして が使用されますtheSerializer。

任意の Actor アドレスを格納できる単純なストレージ セルのプログラム例は次のとおりです。

セル ≡

受信機

リクエスト[[初期]顧客の作成]

顧客への送信Returned[ serializer ReadWrite(initial)]

ストレージ セルを作成する上記のプログラムは、次のように定義される ReadWrite 動作を利用します。

読み取り書き込み(コンテンツ) ≡

行動

リクエスト[読み取り[]顧客]

{顧客に Returned[contents]を送信し、ReadWrite(contents) を実行します}

リクエスト[write[x] customer]

{顧客に Returned[], ReadWrite(x)を送信します}

上記の動作はパイプライン化されています。つまり、動作は、後続の読み取りまたは書き込みメッセージを処理している間も、前の読み取りまたは書き込みメッセージを処理している可能性があります。たとえば、次の式は、初期コンテンツ 5 を持つセル x を作成し、次に値 7 と 9 を同時に書き込みます。

x = Cell.Create[5]を{x.write[7], x.write[9], x.read[]}で記述する

上記の式の値は 5、7、または 9 です。

• アクターモデルとプロセス計算
• アクターモデル理論

• Henry Bakerと Carl Hewittプロセスの増分ガベージ コレクション、人工知能プログラミング言語に関するシンポジウムの議事録。SIGPLAN 通知 12、1977 年 8 月。
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