プログラミング言語Slack 定期ミートアップ 2021/05/30 RustでつくるRubyのFiber monochrome twitter: @s_isshiki1969 

Agenda ● RustでRubyの処理系を作ってます。 ● 大きなアプリケーションやライブラリを動かせるよう頑張ってます。 ● その過程で協調スレッド（コルーチン）を実装しました。 

ruruby (https://github.com/sisshiki1969/ruruby) ● Rust製のRuby実装 ● 仮想マシンインタプリタ ● 他の既存実装・仮想マシンへの依存なし ● ガーベジコレクタを独自実装 ● 3万行ぐらい 

構成 virtual machine (VM) Rubyコード 抽象構文木 （AST） バイトコード parser codegen a = 1 + 2 PUSH_INT 1 PUSH_INT 2 ADD SET_LVAR ‘a’ Add 1 1 1 2 3 Assign 2 LVAR ’a’ 

Optcarrot ● Rubyで書かれたNESエミュレータ ● 「Ruby3をRuby2の３倍速くする」目標のための準公式ベンチマーク ● 実際にゲームができるモードと、ベンチマーク専用のモードがある ● ベンチマークモードでは外部ライブラリを使用しない ● ≒6500 LOC repo: https://github.com/mame/optcarrot ● 紹介スライド: https://www.slideshare.net/mametter/optcarrot-a-pureruby-nes-emulator 

https://www.slideshare.net/mametter/optcarrot-a-pureruby-nes-emulator NESの仕組み 本来はパラレルに動くCPUとGPUの処理を簡潔に記述するためにコルーチンを使用 

Fiber (coroutine in Ruby) f = Fiber.new { .. } f.resume(200) A B Fiber.yield ←100 f.resume(100) C f (child fiber) f = Fiber.new {|x| [ A ] Fiber.yield [ C ] } f.resume [ B ] f.resume [ D ] parent fiber D x ←200 〇２つの実行コンテキストが切り替わりながら処理が進む。 〇親は複数の子を生成できるが、親は１つのみ。 

仮想マシンにおけるFiberの実装 f = Fiber.new { .. } f.resume A B Fiber.yield f.resume C f (child fiber) parent fiber D ● Fiberの生成 ● resume（親Fiber→子Fiber） ● yield（子Fiber→親Fiber） 

OSスレッドによるFiberの実装 https://github.com/sisshiki1969/ruruby/bl ob/aa72942d46337574448dafb493ee27 bb4defb69d/src/value/fiber.rs#L124 欠点：重い、遅い 

アセンブリによるFiber切り替えの実装 ● Fiberの生成 ○ Fiber用のマシンスタック領域を確保 ● resume（親Fiber→子Fiber） ○ レジスタを親スタックに保存 ○ 子のスタックへ切替 ○ レジスタを子スタックから復帰 ○ ret ● yield（子Fiber→親Fiber） ○ レジスタを子スタックに保存 ○ 親のスタックへ切替 ○ レジスタを親スタックから復帰 ○ ret Fiber情報へのポインタ ガード関数ポインタ VM起動関数ポインタ レジスタ保存領域 子Fiberスタック -8 -16 -24 -80 中継関数ポインタ -32 ←sp 

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