Часть II: 1985 - 1988 годы. Рождение Erlang

Ранние эксперименты

 

Мои первые попытки заставить звонить телефоны были запрограммированы в Smalltalk. Я сделал модель с объектами телефона и объектом обмена. Если бы я отправил сообщение на телефон, он должен был позвонить. Если телефон А снял трубку, он должен был отправить сообщение (offHook, A) на коммутатор. Если пользователь телефона A наберет какую-то цифру D, то сообщение (цифра, A, D) будет отправлено на коммутатор.

Наряду с реализацией Smalltalk, я разработал простую графическую нотацию, которую можно использовать для описания базовой телефонии. Запись, описывающая телефонию, была затем переведена вручную на Smalltalk. К настоящему времени лаборатория приобрела рабочую станцию ​ ​ SUN с Smalltalk. Но Smalltalk был очень медленным - настолько медленным, что я обычно делал перерыв на кофе, пока он собирал мусор. Чтобы ускорить процесс, в 1986 году мы заказали машину Tektronix Smalltalk, но у нее был долгий срок поставки. В ожидании его доставки я продолжал возиться со своей записью телефонии. Однажды мне довелось показать Роджеру Скагерваллу мою алгебру - его ответ был «но это программа Пролога». Я не знал, что он имел в виду, но он усердно сидел перед своей системой Пролога и быстро превратил мою систему уравнений в работает программа Пролог. Я был удивлен. Это был, хотя я не знал это в то время, первый шаг к Erlangу.

Моя графическая запись теперь может быть выражена в синтаксисе Пролога, и я написал отчет [1] об этом. Алгебра имела предикаты:

 

idle(N) means the subscriber N is idleon(N) means subscribed N in on hook...

И операторы:

+t(A, dial_tone) means add a dial tone to A

 

Окончательные правила:

process(A, f): - on(A), idle(A), +t(A, dial-tone),                    +d(A, []), -idle(A), +of(A)

Этот код читается следующим образом:

process(A, f)     To process an off hook signal from                  a subscriber A: -                thenon(A)             If subscriber A is on-hook,                 and idle(A)           If subscriber A is idle, and+t(A, dial_tone) send a dial tone to A, and+d(A, [])         set the set of dialled digits to [],                 and-idle(A)          retract the idle state,                 and+of(A)            assert that we are off hook

Замысел Erlang

Используя это обозначение, POTS можно описать с использованием пятнадцати правил. Была только одна главная проблема: запись описывала только то, как должен проходить один телефонный звонок. Как мы можем сделать это для тысяч одновременных звонков?

Прошло время, и моя машина Smalltalk была доставлена, но к тому времени, когда она прибыла, я больше не интересовался Smalltalk. Я открыл Пролог и узнал, как написать мета-интерпретатор на Прологе. Этот мета-интерпретатор было легко изменить, поэтому я скоро понял, как добавить параллельные процессы в Пролог. Тогда я мог бы запустить несколько версий моей маленькой телефонной алгебры параллельно. Стандартный способ описания Пролога сам по себе - использовать простой мета-интерпретатор:

solve((A, B)): - solve(A), solve(B).solve(A): - builtin(A), call(A).solve(A, B): - rule(A, B), solve(B).

Проблема с этим мета-интерпретатором состояла в том, что набор оставшихся целей, которые еще не решены, недоступены для манипулирования программой. Нам нужен способ явного управления набором оставшихся целей, чтобы мы могли приостановить или возобновить вычисления в любое время. Чтобы увидеть, как это работает, мы можем представить систему уравнений, подобную этой:

x -> a, b, ca -> p, {q}, rr -> g, hp -> {z}

Это обозначение означает, что символ x должен быть заменен последовательностью символов a, b и c. Далее a должно быть заменено на p, {q} и r. Символы, заключенные в фигурные скобки, считаются примитивами, которые не могут быть дополнительно сокращены. Чтобы вычислить значение символа x, мы сначала создаем стек символов. Наш редукционный механизм работает путем последовательной замены вершины стека его определением или, если он является примитивом, путем оценки примитива.

Чтобы уменьшить начальную цель x, действуем следующим образом:

x         replace x by its definitiona, b, c     replace a by its definitionp, {q}, r, b, c replace p by its definition{z}, {q}, r, b, c evaluate z{q}, r, b, c evaluate qr, b, c     replace r by its definitiong, h, b, c  ......

Суть цикла сокращения заключается в том, что в любой момент мы можем приостановить вычисления. Так, например, после трех итераций состояние вычисления представляется стеком, содержащим:

{z}, {q}, r, b, c

Если нам нужно несколько параллельных механизмов сокращения, мы организуем сохранение и сохранение состояний каждого механизма сокращения после некоторого фиксированного числа сокращений. Если мы теперь выразим наши уравнения в виде терминов Prolog:

eqn(x, [a, b, c]).eqn(a, [p, {q}, r]).eqn(r, [g, h]).eqn(p, [{z}]).

Затем мы можем описать наш механизм сокращения следующим образом:

reduce([]).reduce([{H}|T]): - call(H),!, reduce(T).reduce([Lhs|More]): - eqn(Lhs, Rhs), append(Rhs, More, More1),!, reduce(More1).

 

Имея еще несколько предложений, мы можем организовать подсчет количества шагов сокращения, которые мы сделали, и сохранить список ожидающих целей для последующей оценки. Именно так работал первый интерпретатор Erlang. Читатель может обратиться к [4] за более подробной информацией. Прошло время, и у моего маленького переводчика становилось все больше и больше функций. Во-первых, я использовал новый язык для программирования небольшой телефонной станции, поэтому естественно возникли проблемы, когда я обнаружил, что взаимодействие с ним было неуклюжим или неудобным. Во-вторых, изменения продолжились, поскольку мы придумывали более красивые способы сделать вещи. Многие языковые изменения были вызваны чисто эстетическими соображениями простоты и общности.

Я хотел поддерживать не только простые параллельные процессы, но и механизмы для отправки сообщений между процессами, а также механизм обработки ошибок и т. д. Мой переводчик вырос, и некоторые другие члены лаборатории заинтересовались тем, что я делал. То, что начиналось как эксперимент с «добавления параллелизма к Prolog», стало в большей степени языком само по себе, и этот язык получил название «Erlang», которое, вероятно, было придумано Бьярне Дэкером. Что означало имя Erlang? Некоторые говорили, что это означает «Язык Ericsson», в то время как другие утверждали, что он был назван в честь Агнера Крарупа Erlang (1878 - 1929). В то время как мы сознательно поощряли эту двусмысленность.

Пока я возился со своим мета-интерпретатором, Роберт Вирдинг реализовывал варианты языков параллельного логического программирования. Однажды Роберт пришел ко мне и сказал, что он смотрел на моего переводчика и подумал о внесении нескольких небольших незначительных изменений, не возражаю ли я? Теперь Роберт не способен вносить небольшие изменения во что-либо, поэтому довольно скоро у нас появилось две разные реализации Erlang, обе в Prolog. Мы бы по очереди переписывали код друг друга и повышали эффективность реализации. Разрабатывая язык, мы также разработали философию языка, способы мышления о мире и способы объяснения нашим коллегам, что мы делаем. Сегодня мы называем эту философию программированием ориентированным на параллелизм. В то время у нашей философии не было конкретного названия, но было больше просто набором правил, объясняющих, как мы делаем вещи. Один из самых ранних способов объяснить, что же такое Erlang, - представить его как некий гибридный язык между параллельными языками и функциональными языками. Мы сделали плакат, показывающий это, который был воспроизведен в [12] и показан здесь на рисунке 1.

Рисунок 1. Связь Erlang с существующими языками.

Параллельный функциональный язык программирования Erlang