Vérification Statique de Programmes Répartis

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1 Vérification Statique de Programmes Répartis Fabien Dagnat Lundi 28 mai 2001 Contexte Typage des acteurs Modélisation par un calcul de processus (Cap) Systèmes de type pour Cap Problème : Cap centré sur communication Langages d'acteurs doivent contenir du calcul Étendre ces systèmes pour typer de vrais langages 1

2 Approche suivie Intégration typage fonctionnel et concurrent pour analyser des programmes mixant ces deux aspects ,/.,8921: ( 9803/294-74,/.,8929,, 89:3 9 Plan Le modèle des acteurs Notre modélisation des acteurs (les configurations) Les erreurs de communication Le typage Application à ML-Act et à Erlang 2

3 3 Entité autonome réactive a self Les Acteurs ego $$ Asynchrone Point à point unidirectionnelle Transporte adresses et comportements b Médium Pas de perte de messages ordre réception d'envoi c Un modèle triplement dynamique Un modèle abstrait qui facilite la programmation d'appli. concurrentes Les configurations But : construire un modèle minimal de la concurrence et de la communication Abstraction de la notion de comportement : la syntaxe fonctionnelle l accès aux boîtes aux lettres la réduction fonctionnelle la forme des messages Sémantique par entrelacement réduction concurrente / fonctionnelle

4 La Syntaxe des configurations a a q e b a Médium a m a m a q e b [ e' 0 et 3a.(...)et e Première application : Func 0 Un noyau minimal : e ::= x a nop e e λx.e x e 3 e Sémantique : m(e) χ[m(x).e,, m(x).e] new send(e,e) become(e,e) init(e,e) partie fonctionnelle usuelle avec appel par valeur accès à la boîte aux lettres FIFO utilisant l étiquette 4

5 5 Les erreurs Objets : «message not understood» calcul statique de l'ensemble des méthodes Acteurs : même problème «message orphelin» mais plus complexe car chgt dynamique d interface Exemple d'erreurs set {init} {get} {set} {} init get set init : si plus d'une fois erreur orphelin potentiel get, set : existe toujours des traités exécutions messages où plus sûrs traités (si équité) orphelins potentiels put : toujours erreur orphelin trivial put : toujours erreur orphelin trivial

6 Intégration à la sémantique Caractérisation fortement dynamique Restriction pour une analyse statique orphelins triviaux (m Q(a,w n ) k `n m Q(a,w k )) potentiel (collecte des interfaces locales) Initialisation de a avec le comportement e : a [ (e) e a m a q e a m::q e si m % 77 Le typage - Architecture Code source Moteur d inférence Contraintes d inclusion Solveur de contraintes Messages d erreur Ensemble de contraintes résolu Simplification Type lisible 6

7 7 Le typage - L approximation a Q m 1 : t 1, m 2 : t 2,...<, 1 [ [, n [ t ego [ m : t,...< Sous-typage : Qt 2 Qt' N t' 2 t t 2 t' N t 2 t' t 2 t' N t' 2 t t 2 t' N t 2 t' Une Fourchette free_fork get (Source) Source ok used_fork leave get (Source) Source no a [ get : Q no : unit, ok : unit<, leave : unit<

8 avec b 2 Q hungry : unit< C unit 2 unit< C < Un Philosophe Philo(F) : F leave ego hungry thinking hungry F get(ego) hungry ok no ego hungry Q get : b, leave unit< [ : [ b hungry : unit, ok : unit, no unit< : Le Repas Donc, si on crée une fourchette F et un philosophe P(F) : F : t F et t F = Q get : Q no : unit, ok unit< :, leave unit< : P : t P et t P = Q hungry : unit, ok : unit, no unit< : Avec les contraintes : C = t F 2 Q get : t P, leave : ; t P 2 Q hungry : unit<< unit< Soit, par simplification : C t P 2 Q no : unit, ok unit< : ; unit unit< 2 8

9 9 Une Fourchette free_fork get (Source) Source ok used_fork leave get (Source) nop a [ get : Q no : unit, ok : unit<, leave : unit< Source no nop Le Repas Donc, si on crée une fourchette F et un philosophe P(F) : nop F : t F et t F = Q get : Q no : unit, ok : unit<, leave : unit< P : t P et t P = Q hungry : unit, ok : unit, no : unit< Avec les contraintes : C = t F 2 Q get : t P, leave : unit< ; t P 2 Q hungry : unit<< Soit, par simplification : nop C t P 2 Q no : unit, ok : unit< ; unit 2 unit< C unit 2 unit< C < nop {hungry ok no} Erreur

10 Le typage - Le principe m 1 : t 1,, m n : t n < 2 a m' 1 : t' 1,, m' n : t' n < 2 a m'' 1 : t'' 1,, m'' n : t'' n < 2 ego 2 a m''' 1 : t''' 1,, m''' n : t''' n < 2 ego 2 a Messages envoyés à a Comp. initial de a Envois à ego Become M m : t 2 1< a M a m :,, i< t 1 2, m : t 2 2 < a t 2, 2 M, - t t 2 Le typage - La résolution Graphe de contraintes clos + Valuation Processus incrémental Simplification des contraintes (Qt 2 Qt' t' 2 t) Réintroduction d unification sur les données fonctionnelles (Qt 2 v vqv' et v' 2 t) Seuls les termes de présence ont des bornes ( t 2,) 1

11 1 ML-Act et Erlang ML-Act = ML +, ,; / (+ 8:. /0) Erlang : langage fonctionnel concurrent et réparti conçu par ERICSSON industriel utilisé pour des équipements de télécom. qui hérite de : Prolog : atomes+ filtrage hétérogène, non-linéaire et dynamique LISP : typage dynamique + liaison partiellement dynamique ML : assignation unique + gestion automatique de la mémoire contient également exceptions, modules, temps réel, chargement dynamique de code Application 2 : ML-Act Traduction dans un lambda calcul : Func 1 Ajoute à Func 0 : constantes, constructeurs, filtrage (fusion abstraction et interface) Ajout au typage : types de bases, constructeurs de type et typage des filtrages W 30, 3 9, , 803/ fonctions prédéfinies Résolution similaire à Func 0

12 1 Application 2 : Erlang - Modifications sémantiques Liaisons très différentes : fonctions globales implicitement récursives liaison partiellement dynamique Filtrage gardé Identité d une fonction = nom + arité (pas toujours calculable) Boîte aux lettres différente Messages sans étiquette restriction des programmes Application 3 : Erlang - Modifications du typage Forte modification de la résolution Accès synchrone à la boîte aux lettres E calcul d effets (A B) Filtrage dynamique types étoilés (,*.) renommage / duplication de contraintes (C,*2%<C -,]C+ -%<)

13 Application 3 : Erlang - Modifications du typage Filtrage hétérogène contraintes conditionnelles, 2 int unit 2 - différence de types (1,) (int \1 -) abandon total de l unification disjonction d ensemble de contraintes C, 2 int unit 2 -< C, 2 int; unit 2 -<) C, 2 \int< Bilan Conception d un cadre de construction de sémantique et de système de type pour les langages d acteurs Abstraction validée dans le cadre de deux langages à la sémantique radicalement différente Système de type plus général que sur Cap (transmission comportement) 1

14 Prototypes Un compilateur pour ML-Act Un analyseur pour Erlang Analyses qui demandent beaucoup de calculs plutôt outils de vérification que compilateur + utilisation des types d'un typeur fonctionnel pour les parties purement fonctionnelles Perspectives Finalisation d un système de type comptant les messages Extension du système de type d Erlang (exceptions et chargement dynamique) Évaluation de ces systèmes dans le cadre du développement d applications Intégration dans un atelier de développement d applications réparties Ajout de la modélisation de la distribution (sites + pannes) 1