形式手法による分散システムの検証 〜S3 の一貫性モデルを例として〜 #ourdevday2023 / Our DevDay 2023

俺たちの本当にやりたかった DevDay で使用したスライドです。

AWS Dev Day 2023 Tokyo の RejectCon としての位置付けで、以下は本家 AWS DevDay の CFP 応募時のプロポーザルです。講演時間が 45 分から 20 分に短縮されたことに伴い、一部内容を変更しています。

みなさん、分散システムを「正しく」開発してますか？ 2020 年、Amazon S3 の一貫性モデルが見直され、オブジェクトに対する更新がラグなしに読み取れるようになりました。この際、巨大な分散システムである S3 に対して新しい同期プロトコルの「正しさ」を保証するために選ばれたツールこそが、形式手法の一種、P 言語です。本講演では、分散システムを愛しそして苦しむ全てのエンジニアのために、S3 を単純化したトイモデルを段階的に設計・検証する流れを追体験し、形式手法の威力と魅力を感じてもらいます。

イベント概要：https://connpass.com/event/282059/
プロポーザル：https://github.com/aws-events/aws-dev-day-tokyo-2023-cfp/issues/107

Transcript

1. #ourdevday2023
   形式手法による分散システムの検証
   〜S3 の一貫性モデルを例として〜
   チェシャ猫 (@y_taka_23)
   俺たちの本当にやりたかった DevDay (21st Jun. 2023)
   

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2. #ourdevday2023
   99.999999999 %
   

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3. #ourdevday2023
   Client A
   AZ
   AZ
   AZ
   S3
   

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4. #ourdevday2023
   Read-After-Write (Dec. 2020)
   

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5. #ourdevday2023
   Client A
   v1
   AZ
   v1
   AZ
   v1
   AZ
   v1
   S3
   Client B
   v2
   

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6. #ourdevday2023
   Client A
   Client B
   S3
   PUT v1
   PUT v2
   Get = v2
   Get = v2
   

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7. #ourdevday2023
   Client A
   Client B
   S3
   PUT v1
   PUT v2
   Get = v2
   Get = v2
   

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8. #ourdevday2023
   Client A
   Client B
   S3
   PUT v1
   PUT v2
   Get = v1
   Get = v2
   

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9. #ourdevday2023
   Client A
   Client B
   S3
   PUT v1
   PUT v2
   Get = v2
   Get = v2
   

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10. #ourdevday2023
    Client A
    Client B
    S3
    PUT v1
    PUT v2
    Get = v1
    Get = v1
    

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11. #ourdevday2023
    2-クライアントの PUT → GET のパターンは？
    

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12. #ourdevday2023
    8C4 = 70 通り
    

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13. #ourdevday2023
    カオス
    エンジニアリング
    Shift-right
    Shift-left
    ?
    開発
    設計 運用
    

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14. #ourdevday2023
    #ourdevday2023
    形式手法
    

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15. #ourdevday2023
    #ourdevday2023
    “システマティックな探索”
    

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16. #ourdevday2023
    2 1
    4 1 2 3
    4 3
    2
    4
    1
    3
    =
    ×
    仕様：◯ >= □ グラフ探索に帰着
    □
    ◯
    ◯
    □
    

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17. #ourdevday2023
    P
    

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18. #ourdevday2023
    アクターモデル
    

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19. #ourdevday2023
    メッセージ
    キュー 状態
    

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20. #ourdevday2023
    0
    incr
    decr
    1
    decr
    send "decr"
    send "incr"
    状態の更新
    他のアクターたち
    

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21. #ourdevday2023
    machine Counter {
    var localCount: int;
    state WaitForOpration {
    on eIncrReq do (req: tIncrReq) {
    localCount += req.count;
    assert localCount > 0, "count should be positive!";
    goto WaitForOperation;
    }
    on eDecrReq do (req: tDecrReq) {...}
    }
    }
    

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22. #ourdevday2023
    安全性 (safety)：悪いことが決して起こらない
    活性 (liveness)：良いことがいつか起こる
    

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23. #ourdevday2023
    0
    3
    1
    2
    活性仕様：1 の後にはいつか 3 が来る
    Msg 1
    Msg 2
    Msg 3
    Msg 0
    cold
    Msg 0
    hot
    Msg 1
    Msg 3
    

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24. #ourdevday2023
    From “Probably” Correct to “Provably” Correct!
    Presented by チェシャ猫 (@y_taka_23)
    

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