Przestrzeń krotek Lindy

Linda [1,4,13] jest projektem początkowo rozwijanym przez Yale University; obecnie zajmuje się nim firma Scientific Computing Associates. Linda zapewnia pojedynczą, logiczną pamięć dzieloną dla wszystkich procesów w systemie. Każdy proces widzi tę samą przestrzeń danych i może pisać lub czytać dane, które są współdzielone przez wszystkie procesy. Z Lindą jest związany język zapytań, umożliwiający komunikację między procesami. Istnieje grupa rozszerzeń dla C, C++, Fortranu i Javy, umożliwiających programowanie aplikacji współbieżnych.

Krotka (ang. tuple) to ciąg danych o określonych typach, podobny do sparametryzowanej listy. Zbiór krotek tworzy środowisko określane mianem przestrzeni krotek (ang. tuple space). Procesy korzystające z przestrzeni krotek Lindy wykonują się współbieżnie i wymieniają dane tworząc, czytając i pobierając krotki z przestrzeni. Każdy program napisany w odpowiednim języku programowania może działać współbieżnie z innymi programami i wykonywać następujące pseudooperacje:

• take(input) -- pobiera krotkę z przestrzeni;
• write(output) -- umieszcza krotkę w przestrzeni;
• read -- pobiera krotkę z przestrzeni, bez jej usuwania.

Powyższe operacje są operacjami nieblokującymi. Rozszerzeniem dla tych operacji są:

• takeWait -- pobiera krotkę z przestrzeni; jeżeli nie ma takiej krotki, to proces zostaje zablokowany do momentu, gdy krotka się pojawi;
• readWait -- pobiera krotkę z przestrzeni, bez jej usuwania; jeśli nie ma takiej krotki, to proces zostaje zablokowany do momentu, gdy krotka się pojawi.

Operacje wykonywane przez procesy są asychroniczne, komunikacja między nimi następuje za pomocą współdzielonej przestrzeni. Aby pobrać lub odczytać krotkę z przestrzeni proces podaje krotkę-szablon, która opisuje wygląd poszukiwanej krotki.

Rysunek 1.2: Komunikacja procesów w przestrzeni krotek Lindy

Na rysunku 1.2 można zobaczyć przykład komunikacji procesów w przestrzeni krotek Lindy. Proces 1 pobiera krotkę z przestrzeni kasując ją, przetwarza i następnie zapisuje nową w tej samej przestrzeni. Proces 2 jest zablokowany do momentu, gdy pojawi się poszukiwana krotka. Krotką tą okazuje się krotka zapisana do przestrzeni przez Proces 1. Gdy krotka pojawia się, Proces 2 zostaje uruchomiony, pobiera krotkę, przetwarza i zapisuje ją do drugiej przestrzeni. Proces 3 odczytuje krotkę z przestrzeni i zapisuje nową krotkę. Proces 4 oczekuje na pojawienie się w przestrzeni krotki pasującej do poszukiwanego szablonu.

Z punktu widzenia mojej pracy, przestrzeń krotek Lindy jest sieciowym buforem komunikacyjnym o właściwościach bazy danych, która umożliwia komunikację asynchroniczniczną. Przestrzeń krotek jest idealnym przykładem warstwy pośredniej dla sieciowych usług dostępnych dla dowolnego klienta w sieci.

Ideą systemu, w którym jest możliwa rozproszona komunikacja za pomocą krotek, zainteresowało się kilka zespołów projektowych. Pracując niezależnie, firma IBM opracowała TSpaces [41], zaś Sun Microsystems Jini/JavaSpaces [19]. W obydwu projektach zastosowano pomysł przestrzeni krotek Lindy do stworzenia środowiska dla systemów rozproszonych. W rozdziale 1.3.1 i 1.3.2 przedstawię charakterystykę tych systemów, ponieważ okazały się one najbardziej przydatne dla architektury systemu CoSMoL. Pozostałe systemy, które również opierają się na tej idei, to Mars [24], PageSpace [6], TuCSoN [29].