君の並行処理は実行するまでもなく間違っている #golangtokyo / golang.tokyo 20th

golang.tokyo #20 で使用した論文紹介スライドです。

Go のチャネルによる並行処理は強力で魅力的な機能ですが、同時にバグが発生しやすくかつ発見しづらい部分でもあります。この論文では、Go プログラムからその挙動を形式的に記述した振舞い型 (behavioural types) を抽出することで、並行処理に潜むバグを静的に検出する手法が提案されています。

イベント概要：https://golangtokyo.connpass.com/event/111077/
元論文：http://mrg.doc.ic.ac.uk/publications/a-static-verification-framework-for-message-passing-in-go-using-behavioural-types/

Transcript

1. 君の並行処理は
   実行するまでもなく
   間違っている
   チェシャ猫 (@y_taka_23)
   golang.tokyo #20 (2018/12/18)
   #golangtokyo
   

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2. A Static Verification Framework
   for Message Passing in Go Using Behavioural Types
   J.Lange et al. (2018)
   #golangtokyo
   

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3. 並行処理、完璧に書ける人？
   #golangtokyo
   

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4. #golangtokyo
   Development
   Unit / E2E Tests
   Operation
   

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5. #golangtokyo
   Development
   Unit / E2E Tests
   Operation
   too hard...
   

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6. #golangtokyo
   Development
   Unit / E2E Tests
   Operation
   too hard...
   Chaos Tests
   

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7. #golangtokyo
   Development
   Unit / E2E Tests
   Operation
   Static Types!
   too hard...
   Chaos Tests
   

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8. #golangtokyo
   func prod(ch chan int) {
   for i := 0; i < 5; i++ {
   ch }
   close(ch)
   }
   func cons(ch1, ch2 chan int) {
   for {
   select {
   case x := case x := }
   }
   }
   func main() {
   ch1, ch2 := make(chan int), make(chan int)
   go prod(ch1)
   go prod(ch2)
   cons(ch1, ch2)
   }
   prod(ch chan int) {...}
   cons(ch1, ch2 chan int) {...}
   main(ch chan int) {...}
   

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9. #golangtokyo
   func prod(ch chan int) {
   for i := 0; i < 5; i++ {
   ch }
   close(ch)
   }
   func cons(ch1, ch2 chan int) {
   for {
   select {
   case x := case x := }
   }
   }
   func main() {
   ch1, ch2 := make(chan int), make(chan int)
   go prod(ch1)
   go prod(ch2)
   cons(ch1, ch1)
   }
   

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10. #golangtokyo
    func prod(ch chan int) {
    for i := 0; i < 5; i++ {
    ch }
    close(ch)
    }
    func cons(ch1, ch2 chan int) {
    for {
    select {
    case x := case x := }
    }
    }
    func main() {
    ch1, ch2 := make(chan int), make(chan int)
    go prod(ch1)
    go prod(ch2)
    cons(ch1, ch1)
    }
    prod(ch chan int) {...}
    cons(ch1, ch2 chan int) {...}
    main(ch chan int) {...}
    

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11. 普通の型では区別できない
    #golangtokyo
    

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12. 振る舞い型
    Behavioural Types
    #golangtokyo
    

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13. #golangtokyo
    

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14. チャネル生成
    #golangtokyo
    ch := make(chan int, 4)
    

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15. 送受信
    #golangtokyo
    ch

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16. バッファリング
    #golangtokyo
    x y
    

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17. 逐次実行
    #golangtokyo
    T
    S
    

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18. 内部選択
    #golangtokyo
    T S
    if
    

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19. 外部選択
    #golangtokyo
    T S
    select
    

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20. 並行実行
    #golangtokyo
    T S
    

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21. #golangtokyo
    func prod(ch chan int) {
    for i := 0; i < 5; i++ {
    ch }
    close(ch)
    }
    func cons(ch1, ch2 chan int) {
    for {
    select {
    case x := case x := }
    }
    }
    func main() {
    ch1, ch2 := make(chan int), make(chan int)
    go prod(ch1)
    go prod(ch2)
    cons(ch1, ch2)
    }
    

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22. #golangtokyo
    func prod(ch chan int) {
    for i := 0; i < 5; i++ {
    ch }
    close(ch)
    }
    func cons(ch1, ch2 chan int) {
    for {
    select {
    case x := case x := }
    }
    }
    func main() {
    ch1, ch2 := make(chan int), make(chan int)
    go prod(ch1)
    go prod(ch2)
    cons(ch1, ch2)
    }
    

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23. #golangtokyo
    func prod(ch chan int) {
    for i := 0; i < 5; i++ {
    ch }
    close(ch)
    }
    func cons(ch1, ch2 chan int) {
    for {
    select {
    case x := case x := }
    }
    }
    func main() {
    ch1, ch2 := make(chan int), make(chan int)
    go prod(ch1)
    go prod(ch2)
    cons(ch1, ch2)
    }
    

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24. #golangtokyo
    func prod(ch chan int) {
    for i := 0; i < 5; i++ {
    ch }
    close(ch)
    }
    func cons(ch1, ch2 chan int) {
    for {
    select {
    case x := case x := }
    }
    }
    func main() {
    ch1, ch2 := make(chan int), make(chan int)
    go prod(ch1)
    go prod(ch2)
    cons(ch1, ch2)
    }
    

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25. #golangtokyo
    

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26. #golangtokyo
    Labeled Trans. Sys.
    Go Source Code
    Termination Safety / Liveness
    Specification
    Modal µ-Calculi
    Behavioural Types
    mCRL2
    KITTeL
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    (By Hand)
    

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27. 検査できる性質の例
    ● 無限ループが発生しない
    ● デッドロックが発生しない
    ● どの goroutine も飢餓状態にならない
    ● close 済みチャネルに送信しない
    ● チャネル内の値はいつか受信される
    #golangtokyo
    

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28. まとめ
    ● 並行処理に特有の難しさ
    ○ 通常の単体テストによる保証が困難
    ● 振る舞い型による抽象化
    ○ チャネル通信に関わる性質のみに注目
    ● 実行することなく性質を保証
    ○ ラベル付き遷移系に変換して自動で検証
    #golangtokyo
    

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29. A Static Verification Framework
    for Message Passing in Go Using Behavioural Types
    J.Lange et al. (2018)
    #golangtokyo
    

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30. Verify Behaviour in Go!
    Presented by チェシャ猫 (@y_taka_23)
    #golangtokyo
    

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