Pen 言語における並列計算

目次

  • 並列計算の目的
  • 多言語での並列計算の仕組み
  • Pen 言語での設計（未実装）

世はマルチコア時代

  • マルチコア CPU を使って処理を速くしたい
    • データ並列: 複数の（同種の）データを同時に処理したい <- 今日はこっち
    • タスク並列: 異なるコードを同時に実行したい

Go 言語のチャネル

  • いわゆる concurrent queue
  • スレッドセーフ
  • 用途：HTTP サーバ、バッチ処理

例

  • チャネル型: chan int
  • エンキュー: c <- 42
  • デキュー: x := <- c
  • チャネルの作成: make(chan int, 64)
  • チャネルのクローズ: close(c)

Go 言語のチャネルの利点・欠点

利点

  • 高パフォーマンス
  • スレッドのような概念と相性がいい

欠点

  • 関数型言語と相性が悪い
    • ミュータブルで状態を持つ
    • 手続き的な操作

Cloe 言語とは

遅延リストの性能

  • HTTP のサーバーを実装
    • HTTP リクエストをコンカレントに受け付ける
  • Go, Node.js, Cloe で比較

結果

  • Go >>> Node.js > Cloe
  • Cloe が Node.js より 20 ~ 30%遅い
  • 実際の HTTP サーバーの実装では、各リクエストの処理で時間がかかる
    • 実用に耐える？
  • CPU 処理過多な用途では確実に負けそう

遅延リストによる並列計算の制限

  • サンクの実装にパフォーマンスが律速される
  • 全ての値が帰納的 -> 再帰ができない
    • Pen 言語特有の問題
    • 大体のコンカレンシーパターンは実装できる
      • 内部的には concurrent queue を使うので、それはそう
      • "Concurrency in Go" by Katherine Cox-Buday
    • ある種のデッドロックを防げる
    • e.g. タスクがタスクを生む場合、バックプレッシャ
  • スペースリーク

Pen 言語での設計

必要条件

  • ジェネリクス
  • 決定性を破壊しない -> コンテキストを渡す

例

import Core'Parallel

foo = \(ctx ConcurrencyContext, xs [number]) [number] {
  concurrency = 200

  Parallel'Map(ctx, concurrency) ~ xs
}

色々なコンカレンシーパターン

Parallel'Map(ctx, c) # [number] -> [number]
Parallel'Race(ctx, c) # [number] -> [number]

Parallel'Split(ctx, n) # [number] -> [[number]]
Parallel'Join(ctx) # [[number]] -> [number]

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