Pen 言語の進捗報告

@raviqqe

目次

• 進捗報告
  • 非同期 I/O の実装
• 今後の予定
  • Rust 側の FFI 強化
  • 並列・並行計算プリミティブの実装

進捗報告

非同期 I/O の設計

• Pen 言語側のコードは同期・非同期に関わらず同じ
  • Go と同じ設計
  • async・await キーワードのようなものはない
  • CPS によって実装
• システムパッケージ（メイン関数を実行するパッケージ）が独自に実装
  • I/O 等を非同期にするかは自由

非同期 I/O の実装

• os-async （仮）という標準パッケージに実装
  • os パッケージの API をすべて一度に実装するのは大変
  • 同期版も残したい（WASI 用）
• Rust の非同期実行の言語機能をそのまま利用
• タスクの実行には tokio のマルチスレッドランタイムを使用

メイン関数の実装

• tokio::main 属性でメイン関数をマーク
• poll_fn 関数 (まだ unstable)で Pen 側のメイン関数を包む

メイン関数の実装 (続)

#[tokio::main]
async fn main() {
    let mut trampoline: (
        ffi::cps::StepFunction<ffi::Number>,
        ffi::cps::ContinuationFunction<ffi::Number>,
    ) = (_pen_os_main, exit);
    let mut stack = ffi::cps::AsyncStack::new(INITIAL_STACK_CAPACITY);

    poll_fn::<(), _>(|context| {
        stack.set_context(context);

        let (step, continue_) = trampoline;
        unsafe { step(&mut stack, continue_) };

        trampoline = stack.resume();

        // We never get ready until the exit function is called.
        Poll::Pending
    })
    .await;

    unreachable!()
}

ライブラリ関数の実装

引数なしの場合

例 - 標準入力からの読み出し

#[no_mangle]
unsafe extern "C" fn _pen_os_read_stdin(
    stack: &mut ffi::cps::AsyncStack,
    continue_: ffi::cps::ContinuationFunction<ffi::Arc<FfiResult<ffi::ByteString>>>,
) -> ffi::cps::Result {
    let mut future = stack
        .restore()
        .unwrap_or_else(|| Box::pin(utilities::read(stdin())));

    match future.as_mut().poll(stack.context().unwrap()) {
        Poll::Ready(value) => continue_(stack, ffi::Arc::new(value.into())),
        Poll::Pending => {
            stack.suspend(_pen_os_read_stdin, continue_, future);
            ffi::cps::Result::new()
        }
    }
}

ライブラリ関数の実装 (続)

引数ありの場合

• ２つ関数を実装
  • Future の初期化用
  • Future の poll 用

例 - 標準出力への書き込み

初期化

#[no_mangle]
unsafe extern "C" fn _pen_os_write_stdout(
    stack: &mut ffi::cps::AsyncStack,
    continue_: ffi::cps::ContinuationFunction<ffi::Arc<FfiResult<ffi::Number>>>,
    bytes: ffi::ByteString,
) -> ffi::cps::Result {
    let mut future: WriteStdoutFuture = Box::pin(utilities::write(stdout(), bytes));

    match future.as_mut().poll(stack.context().unwrap()) {
        Poll::Ready(value) => continue_(stack, ffi::Arc::new(value.into())),
        Poll::Pending => {
            stack.suspend(_pen_os_write_stdout_poll, continue_, future);
            ffi::cps::Result::new()
        }
    }
}

例 - 標準出力への書き込み

ポーリング

unsafe extern "C" fn _pen_os_write_stdout_poll(
    stack: &mut ffi::cps::AsyncStack,
    continue_: ffi::cps::ContinuationFunction<ffi::Arc<FfiResult<ffi::Number>>>,
) -> ffi::cps::Result {
    let mut future: WriteStdoutFuture = stack.restore().unwrap();

    match future.as_mut().poll(stack.context().unwrap()) {
        Poll::Ready(value) => continue_(stack, ffi::Arc::new(value.into())),
        Poll::Pending => {
            stack.suspend(_pen_os_write_stdout_poll, continue_, future);
            ffi::cps::Result::new()
        }
    }
}

今後の予定

Rust 側の FFI 強化

• 非同期 API の実装も含め、Rust の FFI にボイラープレートが多い
• Proc マクロ等で自動生成?

並列・並行計算プリミティブの実装

• まだ構文やセマンティクス何も決まってない
  • 関数にするか、新しい構文にするか
  • タスク並列 vs データ並列

まとめ

• 非同期ランタイムの I/O が動いた
• 並列・並行計算プリミティブを早く実装したい