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
2. A Static Verification Framework for Message Passing in Go Using Behavioural Types J.Lange et al. (2018) #golangtokyo
3. 並行処理、完璧に書ける人？ #golangtokyo
4. #golangtokyo Development Unit / E2E Tests Operation
5. #golangtokyo Development Unit / E2E Tests Operation too hard...
6. #golangtokyo Development Unit / E2E Tests Operation too hard... Chaos Tests
7. #golangtokyo Development Unit / E2E Tests Operation Static Types! too hard... Chaos Tests
8. #golangtokyo func prod(ch chan int) { for i := 0; i < 5; i++ { ch <- 1 } close(ch) } func cons(ch1, ch2 chan int) { for { select { case x := <-ch1: fmt.Println(x) case x := <-ch2: fmt.Println(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) {...}
9. #golangtokyo func prod(ch chan int) { for i := 0; i < 5; i++ { ch <- 1 } close(ch) } func cons(ch1, ch2 chan int) { for { select { case x := <-ch1: fmt.Println(x) case x := <-ch2: fmt.Println(x) } } } func main() { ch1, ch2 := make(chan int), make(chan int) go prod(ch1) go prod(ch2) cons(ch1, ch1) }
10. #golangtokyo func prod(ch chan int) { for i := 0; i < 5; i++ { ch <- 1 } close(ch) } func cons(ch1, ch2 chan int) { for { select { case x := <-ch1: fmt.Println(x) case x := <-ch2: fmt.Println(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) {...}
11. 普通の型では区別できない #golangtokyo
12. 振る舞い型 Behavioural Types #golangtokyo
13. #golangtokyo
14. チャネル生成 #golangtokyo ch := make(chan int, 4)
15. 送受信 #golangtokyo ch <- 42 / x:= <-ch
16. バッファリング #golangtokyo x y
17. 逐次実行 #golangtokyo T S
18. 内部選択 #golangtokyo T S if
19. 外部選択 #golangtokyo T S select <-ch1 <-ch2
20. 並行実行 #golangtokyo T S
21. #golangtokyo func prod(ch chan int) { for i := 0; i < 5; i++ { ch <- 1 } close(ch) } func cons(ch1, ch2 chan int) { for { select { case x := <-ch1: fmt.Println(x) case x := <-ch2: fmt.Println(x) } } } func main() { ch1, ch2 := make(chan int), make(chan int) go prod(ch1) go prod(ch2) cons(ch1, ch2) }
22. #golangtokyo func prod(ch chan int) { for i := 0; i < 5; i++ { ch <- 1 } close(ch) } func cons(ch1, ch2 chan int) { for { select { case x := <-ch1: fmt.Println(x) case x := <-ch2: fmt.Println(x) } } } func main() { ch1, ch2 := make(chan int), make(chan int) go prod(ch1) go prod(ch2) cons(ch1, ch2) }
23. #golangtokyo func prod(ch chan int) { for i := 0; i < 5; i++ { ch <- 1 } close(ch) } func cons(ch1, ch2 chan int) { for { select { case x := <-ch1: fmt.Println(x) case x := <-ch2: fmt.Println(x) } } } func main() { ch1, ch2 := make(chan int), make(chan int) go prod(ch1) go prod(ch2) cons(ch1, ch2) }
24. #golangtokyo func prod(ch chan int) { for i := 0; i < 5; i++ { ch <- 1 } close(ch) } func cons(ch1, ch2 chan int) { for { select { case x := <-ch1: fmt.Println(x) case x := <-ch2: fmt.Println(x) } } } func main() { ch1, ch2 := make(chan int), make(chan int) go prod(ch1) go prod(ch2) cons(ch1, ch2) }
25. #golangtokyo
26. #golangtokyo Labeled Trans. Sys. Go Source Code Termination Safety / Liveness Specification Modal µ-Calculi Behavioural Types mCRL2 KITTeL This Paper This Paper (By Hand)
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
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
29. A Static Verification Framework for Message Passing in Go Using Behavioural Types J.Lange et al. (2018) #golangtokyo
30. Verify Behaviour in Go! Presented by チェシャ猫 (@y_taka_23) #golangtokyo