🥋 🛀 👩🏽‍🏫 40 साल के अभिनेताओं के मॉडल 🦊 👼🏼 🏇

उच्च भारित प्रणाली, अभिनेताओं के मॉडल पर निर्मित - यह आज की प्रवृत्ति है। यहां हब पर लेखों की एक अपूर्ण सूची है, जिसमें, एक डिग्री या किसी अन्य के लिए, इस मॉडल या इसके कार्यान्वयन में से एक का उल्लेख किया गया है, उदाहरण के लिए, 1 , 2 , 3 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 । अभिनेताओं के बारे में एक अच्छा विकिपीडिया लेख है। दुर्भाग्य से, इसे पढ़ने के बाद, मेरे पास अभी भी कई प्रश्न हैं, जिनके उत्तर मुझे केवल मूल स्रोतों में मिल सकते हैं। मैं इस समीक्षा के परिणामों को आपके ध्यान में प्रस्तुत करना चाहता हूं।

एक अभिनेता मॉडल क्या है?

क्या कलाकार प्रथाओं का एक सेट, एक विकास पद्धति, एक वास्तुशिल्प पैटर्न, एक विपणन कदम हैं?

मेरे विश्वविद्यालय के पाठ्यक्रम में, कई की तरह, कम्प्यूटिंग की अवधारणा को ट्यूरिंग और पोस्ट मशीनों के माध्यम से परिभाषित किया गया था। मशीन में एक राज्य है - टेप में सभी कोशिकाओं के मूल्यों का सेट। कंप्यूटिंग की प्रक्रिया मशीन चरणों का एक क्रम है, जिनमें से प्रत्येक अपनी स्थिति को बदलता है। मशीन का प्रत्येक चरण एक परमाणु अविभाज्य क्रिया (ऑपरेशन) का प्रदर्शन है। मैं इसे गणना का एक पारंपरिक मॉडल कहूंगा।

गणना की ऐसी व्याख्या वैश्विक समय की अवधारणा की ओर ले जाती है, जब एक ही समय में एक और एक ही समय में एक परमाणु संचालन किया जा सकता है। यह गुण अनिवार्य रूप से एकल-प्रोसेसर मशीनों पर बहु-थ्रेडेड प्रोग्रामिंग के मामले में विभिन्न सिंक्रोनाइज़ेशन प्राइमेटीज के गुणों को साबित करने के लिए उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, बहु-थ्रेडेड, समानांतर और वितरित प्रोग्रामिंग की पुस्तक ग्रेगरी आर एंड्रयूज फंडामेंटल्स में ।

मल्टीप्रोसेसर मशीनों या वितरित प्रणालियों के लिए, वैश्विक समय की आवश्यकता आमतौर पर अस्वीकार्य है। इसलिए, समानांतर कंप्यूटिंग के मामले में कम्प्यूटेबिलिटी की अवधारणा को सामान्य बनाना आवश्यक है। इन सामान्यताओं में से एक अभिनेता मॉडल है।

यह सब कैसे शुरू हुआ?

70 के दशक में इस मॉडल की उपस्थिति एक मजबूत विश्वास के कारण थी कि अगली पीढ़ी की मशीनें मल्टीप्रोसेसर होंगी, और कार्यक्रमों में कृत्रिम बुद्धि है। 1973 में, कार्ल हेविट , पीटर बिशप और रिचर्ड स्टीगर ने आर्ट यूनिवर्सल इंटेलिजेंस के लिए एक यूनिवर्सल मॉड्यूलर एक्टर फॉर्मलिज्म नामक एक लेख प्रकाशित किया। इस लेख में, उन्होंने एक अभिनेता की अवधारणा को पेश किया और बताया कि कई आवेदन कक्षाएं अभिनेता मॉडल का एक विशेष मामला है। वैसे, इस वर्ष 40 वीं वर्षगांठ थी!

एक अभिनेता एक कम्प्यूटेशनल इकाई का एक सार्वभौमिक अमूर्त है, जो एक प्राप्त संदेश के जवाब में है

अन्य अभिनेताओं को संदेशों की एक सीमित संख्या भेज सकते हैं,
अभिनेताओं की एक सीमित संख्या बनाएं,
अगला संदेश प्राप्त करने के लिए एक व्यवहार का चयन करें।

कंप्यूटिंग के पारंपरिक मॉडल से अभिनेता मूल रूप से कैसे अलग हैं?

उनके बीच का अंतर फोन के बीच और मेल द्वारा संदेश भेजने के समान है। पहले मामले में (ये वैश्विक समय के आधार पर गणना हैं), अगर कई लोग एक फोन नंबर तक पहुंचने की कोशिश करते हैं, तो वे एक साझा साझा संसाधन - प्राप्तकर्ता तक पहुंच के लिए प्रतिस्पर्धा करना शुरू करते हैं। कार्यालय पीबीएक्स, मल्टी-लाइन टेलीफोन, कॉल-सेंटर सॉफ्टवेयर - इनकमिंग कॉल के कुशल प्रसंस्करण को सुनिश्चित करने के लिए यह सब (एक ला तुल्यकालन आदिम) आवश्यक है। मेल के मामले में, पत्र भेजने वाला (अभिनेता) बस अन्य प्रेषकों के साथ अपने कार्यों को समन्वयित करने की आवश्यकता के कारण बिना किसी देरी के पते पर पत्र भेजता है। लेकिन! हालाँकि, हम नहीं जानते कि प्राप्तकर्ता कब हमारा पत्र पढ़ेगा।

अभिनेता सिद्धांत के विकास में कौन शामिल है?

दो सबसे बड़े विशेषज्ञ कार्ल हेविट और उनके प्रशिक्षु गुल ए। आगा हैं । हेविट मुख्य रूप से कठोर औचित्य से संबंधित है कि अन्य कम्प्यूटेशनल दृष्टिकोण एक्टर मॉडल का एक विशेष मामला है, और आगा वितरित सिस्टम के लिए विभिन्न अनुप्रयोगों के साथ।

मुख्य परिणाम

अपने आप में प्रत्येक परिणाम एक अलग बड़े लेख के लिए एक विषय है, इसलिए मैं केवल एक सारांश और स्रोत का लिंक प्रदान करूंगा।

अभिनेता मॉडल के कार्यक्रम आंशिक रूप से आदेशित सेट के रूप में होते हैं। इस सेट के स्वयंसिद्धों को ऑर्डरिंग कानून कहा जाता है, जिसका वर्णन कार्ल हेविट और हेनरी बेकर द्वारा अभिनेताओं और निरंतर कार्यों (1977) में किया गया था। काफी कुछ स्वयंसिद्ध हैं, लेकिन उनका कहना यह है कि अभिनेता मॉडल व्यवहार में उपयोग के लिए उपयुक्त है, उदाहरण के लिए, किसी भी समय एक प्राप्तकर्ता को संबोधित संदेशों की संख्या निश्चित रूप से है।

1985 में, गुल ए। आगा, हेविट के निर्देशन में, अपने शोध प्रबंध अभिनेताओं का बचाव किया : डिस्ट्रिब्यूटेड सिस्टम में समवर्ती संगणना का एक मॉडल । आगा के शोध प्रबंध में एक न्यूनतम प्रोग्रामिंग भाषा के सिंटैक्स का वर्णन किया गया है जो अभिनेताओं का समर्थन करता है, साथ ही उन्हें हल करने के लिए विशिष्ट कार्यों और विधियों का एक सेट (अध्याय 4)।

अभिनेता मॉडल के कार्यान्वयन के लिए व्यावहारिक दृष्टिकोण में एक और महत्वपूर्ण योगदान फिलिप कंट्रोलर और मार्टिन ओडस्की इवेंट-बेस्ड प्रोग्रामिंग विदाउट इनवर्जन कंट्रोल का लेख है । इसने अभिनेता प्रणालियों के विकास के लिए एक नया दृष्टिकोण प्रस्तावित किया, जिसका उपयोग स्काला में किया गया था। इसका सार यह है कि परिणामी समानांतर रिकॉर्डिंग प्रोग्राम "साधारण अनुक्रमिक" प्रोग्रामिंग के समान है।

उदाहरण के लिए, वही रास्ता C # के विकास के लिए चुना गया था। यह सी # 5 में अभिनेताओं की तरह लग रहा है:

static async Task SavePage(string file, string a) { using (var stream = File.AppendText(file)) { var html = await new WebClient().DownloadStringTaskAsync(a); await stream.WriteAsync(html); } }

यहां, प्रतीक्षित कीवर्ड का तात्पर्य है कि संबंधित पद्धति को अतुल्यकालिक रूप से कॉल करना और प्रतिक्रिया प्राप्त होने पर गणना पर वापस लौटना।

2011 में, गुल ए। आगा और करमानी ने सबसे सामान्य कार्यान्वयन विधि का वर्णन करते हुए, अभिनेता प्रणालियों को लागू करने में कई वर्षों के अनुभव को संक्षेप में प्रस्तुत किया। उन्होंने उसे फॉग कटर कहा। सच है, हेविट ने इस तरह की वास्तुकला की बार-बार आलोचना की है, उदाहरण के लिए, यहां और यहां। आलोचना का सार इस तथ्य से उबलता है कि यह एक मॉडल के किसी विशेष मामले के संभावित कार्यान्वयन में से एक है जो पूरे अभिनेता मॉडल को पूरी तरह से लागू नहीं करता है।

दरअसल, अभिनेता सेमेंटिक्स की नींव के शोध प्रबंध में , विलियम डुग्लस क्लिंगर (कार्ल हेविट का एक छात्र) दर्शाता है कि अभिनेता मॉडल में असीमित गैर-नियतत्ववाद है, जबकि ट्यूरिंग मशीन सीमित गैर-निर्धारक है। इससे, उन्होंने और कार्ल हेविट ने निष्कर्ष निकाला कि एल्गोरिदम हैं जिन्हें अभिनेता मॉडल में लागू किया जा सकता है, लेकिन ट्यूरिंग मशीन पर लागू नहीं किया जा सकता है। इसलिए, "साधारण" कंप्यूटरों पर अभिनेता मॉडल को लागू करने का कोई भी प्रयास जो ट्यूरिंग कम्प्यूटेबिलिटी को लागू करता है, इस तथ्य को जन्म देगा कि केवल अभिनेता मॉडल का एक विशेष मामला लागू किया जाएगा।

एक चम्मच ...

1988 में, प्रोलॉग भाषा के निर्माता रॉबर्ट कोवाल्स्की ने इस थीसिस को आगे रखा कि "गणना को तार्किक निष्कर्ष द्वारा वर्गीकृत किया जा सकता है।" यह अनुक्रमिक गणना और कुछ समानांतर मॉडल के लिए सच है। लेकिन 1988 में, हेविट और आगा ने एक लेख गार्डेड हॉर्न क्लॉज भाषा प्रकाशित की : क्या वे कटौती और तार्किक हैं? , जिसमें उन्होंने दिखाया कि अभिनेता मॉडल के लिए यह निम्नलिखित अर्थों में सही नहीं है: कार्यक्रम की वर्तमान स्थिति में पिछले एक से कटौती नहीं हो सकती है। व्यवहार में इसका क्या मतलब है: एक अभिनेता मॉडल पर आधारित कार्यक्रम को डिबेट करना उतना प्रभावी नहीं है जितना कि अनुक्रमिक कार्यक्रमों के मामले में।

कार्यात्मक भाषाएं क्यों?

समानांतर प्रोग्रामिंग की बात आती है, तो कार्यात्मक भाषाएं क्यों उत्पन्न होती हैं? इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, एक छोटा C ++ उदाहरण देखें:

 int j = 0; for(int i =0; ; ++i) { ++j; }

चूँकि इस कोड के टुकड़े में I / O ऑपरेशन नहीं होते हैं, उसी प्रोसेसर कोर पर इसके कोड को निष्पादित करने के लिए किसी अन्य थ्रेड को सक्षम करने के लिए, थ्रेड स्विचिंग को बाध्य करने के लिए ऑपरेटिंग सिस्टम के थ्रेड अनुसूचक का इंतजार करना आवश्यक है। यह या तो तब हो सकता है जब सिस्टम फ़ंक्शन किसी अन्य थ्रेड में, या टाइमर से किसी ईवेंट को कॉल किया जाता है। डिफ़ॉल्ट रूप से, प्रत्येक 15.6 एमएस में एक बार एक टाइमर घटना होती है, यह बताता है कि आपको इस समय को 1 एमएस तक कम क्यों नहीं करना चाहिए। यह पता चला है कि अनिवार्य शैली आपको "लालची" प्रोग्राम लिखने की अनुमति देती है जो प्रोसेसर के सभी संसाधनों का एकल-उपयोग करने की कोशिश कर रही है, और हम इसे प्रभावित करने के साधनों में सीमित हैं।

हम पूंछ पुनरावृत्ति के माध्यम से इस कार्यक्रम को फिर से लिखते हैं।

 void cycle(int i, int& j) { ++j; cycle(i+1, j); }

मुझे ऐसी मुक्त व्याख्या के लिए कार्यात्मक प्रोग्रामिंग भाषाओं के प्रशंसक क्षमा करें, लेकिन मेरा लक्ष्य केवल विचार प्रदर्शित करना है।

लूप पुनरावृत्ति को फ़ंक्शन कॉल द्वारा बदल दिया गया है। मान लीजिए कि प्रत्येक फ़ंक्शन के कॉल बिंदु पर, कंपाइलर कोड को वर्तमान थ्रेड को निष्पादित करने के लिए लिए गए समय की गणना करने के लिए एम्बेड करता है और यदि आवश्यक हो तो दूसरे थ्रेड पर स्विच करता है। अब हमारे पास नैनोसेकंड के भीतर एक धागे से दूसरे में जाने का अवसर है। एक ही विचार आपको हल्के धागे को लागू करने की अनुमति देता है, उदाहरण के लिए, एर्लैंग में।

इन गुणों के लिए, कार्यात्मक भाषाओं का उपयोग करना सुविधाजनक है जहां समानता और वास्तविक समय की प्रतिक्रिया की आवश्यकता होती है।

अनिवार्य भाषाओं का पुनर्वास

यदि आपको बहुत तेज़ प्रतिक्रिया की आवश्यकता है, तो कार्यात्मक भाषाएं प्रतिस्पर्धा से परे हैं, लेकिन क्या होगा यदि अनुरोध के प्रसंस्करण के दौरान हमें डेटाबेस में जाना है, और इससे प्रतिक्रिया समय लगभग 50-100 एमएस है, या हमें कई गणनाएं करनी हैं, अर्थात, कई फ़ंक्शन कॉल करें । निष्पादन समय की गणना करने और प्रत्येक कॉल पर थ्रेड स्विच करने से संबंधित ओवरहेड खुद को महसूस करता है, और इस मामले में अनिवार्य भाषाएं अधिक प्रभावी हैं। इसे देखने के लिए, बस बेंचमार्कgame.alioth.debian.org देखें । साइट एक ही समस्या के समाधान की तुलना करते हुए, विभिन्न भाषाओं में लिखे गए कार्यक्रमों के प्रदर्शन को मापने की पेशकश करती है। यहां तुलना के कुछ उदाहरण दिए गए हैं: रिवर्स- सप्लीमेंट , मैंडलब्रॉट , रेगेक्स-डीएनए , पिडिजिट्स ।

सबसे पहले, मैं एक आरक्षण करूँगा, सबसे पहले, ये केवल परीक्षण हैं - आपको उन्हें बहुत गंभीरता से लेने की आवश्यकता नहीं है। दूसरी ओर, जो कोई भी अपनी पसंदीदा प्रोग्रामिंग भाषा की स्थिति से असंतुष्ट है, वह अपने स्वयं के समाधान का प्रस्ताव कर सकता है और शक्ति संतुलन को बदल सकता है। दूसरे, मैंने केवल उन लिंक का हवाला दिया जहां स्पष्ट भाषा से स्पष्ट लाभ मिलता है, क्योंकि मेरा लक्ष्य केवल समानता को व्यवस्थित करने से जुड़े ओवरहेड पर व्यक्त किए गए कई पैराग्राफ को व्यक्त करना है।

एक और दिलचस्प अवलोकन अनिवार्य भाषाओं में अभिनेता मॉडल का कार्यान्वयन है, आमतौर पर कार्यात्मक एरांग के ऊपर के परीक्षणों में। फिर से, मैं एक आरक्षण करूँगा, हर कोई जानता है कि Erlang कंप्यूटिंग में अच्छा नहीं है, अर्थात्, जहाँ आपको तत्काल प्रतिक्रिया की आवश्यकता है, लेकिन यह केवल एक बार फिर से ओवरहेड के विचार की पुष्टि करता है।

मुझे आपको एक रूपक देना चाहिए: लंबी दूरी के धावक हैं - मैराथन धावक, और कम दूरी के धावक - स्प्रिंटर्स हैं। कुछ को कम औसत गति (स्प्रिंटर्स के सापेक्ष) पर धीरज की आवश्यकता होती है, और दूसरे को बहुत कम समय (मैराथन धावकों के सापेक्ष) में अधिकतम प्रदर्शन की आवश्यकता होती है। काश, स्प्रिंट और मैराथन दूरी पर समान रूप से उच्च परिणाम दिखाना केवल शारीरिक रूप से असंभव है, केवल इसलिए कि मांसपेशियों से पूरी तरह से अलग गुणों की आवश्यकता होती है। ये धावक अपने आंकड़ों से भी प्रतिष्ठित हैं: मैराथन धावक शुष्क और पापी होते हैं, और स्प्रिंटर्स एथलेटिक और मांसल होते हैं।

5 वीं पीढ़ी के कंप्यूटर

एक और पुष्टि है कि समानांतर प्रोग्रामिंग इतनी सरल नहीं है कि 5 वीं पीढ़ी के कंप्यूटर बनाने की परियोजना है।

पिछली शताब्दी के 80 के दशक में, जापान में 5 वीं पीढ़ी के कंप्यूटर बनाने का प्रयास किया गया था। इस परियोजना को फिर से इस विश्वास से शुरू किया गया था कि भविष्य समानांतर कंप्यूटिंग, बड़े डेटाबेस और बड़े डेटाबेस के तार्किक प्रसंस्करण में है।

इसने 80 के दशक में 500 मिलियन डॉलर खर्च किए। परियोजना 10 साल तक चली और पूरी तरह से विफल रही! समानांतर कार्यक्रमों ने एकल-थ्रेडेड पर महत्वपूर्ण प्रदर्शन लाभ नहीं दिया। और दशकों से, इंटेल ने अपने एकल-थ्रेडेड प्रोसेसर के साथ हथेली ली है। और केवल जब प्रोसेसर के निर्माता घड़ी की गति बढ़ाने पर तकनीकी सीमाओं के खिलाफ आए, तो समानता का विचार फिर से लोकप्रियता हासिल करना शुरू कर दिया।

अभिनेता मॉडल के कार्यान्वयन के लिए दृष्टिकोण

प्रदर्शन के मुद्दों पर चर्चा की, साथ ही तथ्य यह है कि हेविट ने जोर देकर कहा कि न तो धागे, न ही संदेश कतार, और न ही कोई प्रसिद्ध निर्माण अभिनेता मॉडल का हिस्सा हैं, ने कई तरह के विचारों और कार्यान्वयन विधियों का नेतृत्व किया है।

तीन दिशाएँ प्रतिष्ठित हैं:

नई प्रोग्रामिंग भाषा। इस जगह पर कार्यात्मक भाषाओं का कब्जा है। एक प्रमुख उदाहरण: एर्लैंग।
मौजूदा भाषाओं का विस्तार। उदाहरण के लिए, स्काला, सी #। ओडस्की और हॉलर के विचार का उपयोग किया जाता है, जो आपको "परिचित शैली" में समानांतर कार्यक्रम लिखने की अनुमति देता है।
एक मौजूदा भाषा के लिए पुस्तकालय।

निष्कर्ष में, दो अवलोकन

समानांतर कंप्यूटिंग में विश्वास।

आप 70 के दशक के लेख पढ़ते हैं: भविष्य मल्टीप्रोसेसर सिस्टम, कृत्रिम बुद्धि के साथ निहित है; 80 के दशक: भविष्य मल्टीप्रोसेसर सिस्टम, बड़े डेटाबेस, लॉजिकल डेटा प्रोसेसिंग से संबंधित है, भविष्य: प्रोसेसर से संबंधित है जिसमें बड़ी संख्या में कोर, बड़ा डेटा, क्लाउड कंप्यूटिंग, डेटा माइनिंग है। 40 साल पहले की मौजूदा स्थिति और पूर्वानुमान के बीच उपमाओं को खींचना मुश्किल नहीं है। यह सब एक गधे और गाजर के बारे में प्रेरणा पर प्रशिक्षण से एक उदाहरण जैसा दिखता है। हम पोषित लक्ष्य के करीब जाने के लिए एक कदम उठाते हैं, और लक्ष्य हमसे जितना दूर होता है, उससे बहुत दूर चला जाता है, लेकिन यह वह है जो हमें विकसित और आगे बढ़ाता है।

एक ओर उपेक्षा और दूसरी ओर आलोचना।

जब मैं पहली बार अभिनेताओं के एक मॉडल के सामने आया, और वह अपेक्षाकृत हाल ही में था। मेरा एक सवाल था - मुझे उसके बारे में पहले क्यों नहीं पता चला। मैंने विशेष रूप से टेनबाम, ग्रेगरी एंड्रयूज, कॉर्पोरेट अनुप्रयोगों के एकीकरण के पैटर्न आदि की पुस्तकों को देखा - उनमें से सभी संदेश भेजने की अवधारणा को बहुत अधिक जगह देते हैं, लेकिन उनमें से कोई भी अभिनेता और हित्त के मॉडल के बारे में एक शब्द नहीं कहता है। लेकिन जब आप हेविट या आगा पढ़ते हैं, तो बहुत समय गणना के पारंपरिक मॉडल की आलोचना करने के लिए समर्पित होता है। ऐसा लगता है कि अभिनेता बस अनदेखी कर रहे हैं। प्रोग्रामिंग में भी यही बात होती है: अनिवार्य प्रोग्रामिंग की दुनिया में, व्यावहारिक रूप से कार्यात्मक के बारे में कुछ भी नहीं पता है - ऐसा लगता है कि कम से कम हाल ही में, और कार्यात्मक प्रोग्रामिंग की दुनिया में अनिवार्य है। शायद किसी को विचार है कि ऐसा क्यों हुआ?

आगे क्या है?

यदि यह लेख रुचि का है, तो मैं लेखों की एक श्रृंखला लिखने की योजना बना रहा हूं, उदाहरण के लिए:

अभिनेताओं के लिए अभिनेता और निरंतर कार्य ।
अभिनेताओं में प्रस्तुत विचारों का सारांश : वितरित प्रणालियों में एक समवर्ती संगणना का मॉडल गुल ए। आगा निबंध।
व्युत्क्रम नियंत्रण दृष्टिकोण के साथ ओडस्की घटना-आधारित प्रोग्रामिंग के पेशेवरों और विपक्ष।
एक चम्मच में वापस आ रहा है ... - मेरे अपने विचारों के एक जोड़े, पहले से ही लागू किया और व्यवहार में परीक्षण किया, अभिनेता मॉडल के अनुसार कार्यान्वित प्रणालियों की विश्वसनीयता और दोष सहिष्णुता को कैसे बढ़ाया जाए।

यदि लेखों पर सुझाव हैं, तो मुझे खुशी होगी।

पुनश्च

यह लेख मेरी एक रिपोर्ट पर आधारित है

कहानी पांचवे मिनट में अभिनेताओं के साथ शुरू होती है।

40 साल के अभिनेताओं के मॉडल