pool lib-a — Langileen Pool Mugatua, Round-Robin eta Lan-lapurreta

39.1. Zergatik existitzen da pool lib-a? (Benetako arazoa eta Ridgun filosofia)

«Zergatik behar dut pool lib bat hutsetik Ridgun hutsean idatzia, betiko C liburutegi bat estekatu beharrean?»

Hori da edozein sistema-ingeniarik pool-era iristean egiten duen lehen galdera. Eta erantzunak ridgun-libs-en filosofia osoa laburbiltzen du:

Izan gaitezen zintzoak: sartzen den eskaera bakoitzeko goi-mugarik gabe hari edo aktore berri bat abiarazteak (unbounded spawning) trafiko-gailur batean memoria segundo gutxitan agortzea eragiten du (Out Of Memory).

pool lib-ak kontrapresio esplizituko ataza-banatzaile bat (PoolAccept, PoolRejectFull), sorten $K$ erreietako partizio orekatua (pool partition), lan-lapurreta (work-stealing) bidezko berrorekatzea (pool steal rebalance) eta aktore natiboen gaineko exekuzio paraleloa eskaintzen ditu.

Ekosistema tradizional batean, AGENT domeinuko zereginak ebazteak C-ko kanpo-mendekotasunak arrastatzea, erakusle gordinekin borrokatzea, mota-bihurketa opakuak, egiaztatu gabeko salbuespenak edo zabor-biltzailearen geldialdi ustekabekoak jasatea dakar. Ridgunen, pool lib-ak (src/main/ridgun/lib/pool.rg) lau printzipio negoziatu ezinekin heltzen dio arazoari:

1. Deklaratu import pool (edo import pool as alias) fitxategiaren hasieran: lib bakoitzak module :: pool izen-espazioa definitzen du eta --strict moduan hitz anitzeko funtzioei zuriune naturalekin deitzen zaie beti.
2. Kateatu zure datu-hodiak ezkerretik eskuinera -> bidez: idatzi sarrera lehen urratsa -> bigarren urratsa -> emaitza, erabili (+ _ _ +) maskarak sekuentziak desegituratzeko eta kendu _ = sententzia sekuentzialetan (edo baztertu -> () bidez).
3. Isats-errekurtsioa TCOrekin (Tail-Call Optimization): pool-eko barne-ibilbide guztiak $O(1)$ pila-espazioko begizta natiboetara konpilatzen dira.
4. Memoria determinista (RMM1 / RMM2): tarteko egitura bakoitza bere azken irakurketa amaitzen den une zehatzean askatzen da, Garbage Collector gabe.

---

39.2. Artefaktu natiboak, inportazioa eta pool APIaren katalogo osoa

ridgun-libs-en, pool lehen mailako lib bat da, src/main/ridgun/lib/pool.rg bidean kokatua (AGENT domeinua). stable bundle-ekin konpilatzean, hiru formatu natibotan paketatzen da:

Artefaktua	Bidea	Helburua
Ridgun Bundle-a	target/bundles/pool.rglib	Banaketa eta inportazio zuzena import pool bidez
Fitxategi konpilatua	target/pool.rgc	ridgunc-ek egiaztatutako tarteko artefaktua
ELF64 objektu partekatua	target/libpool.so	C edo libc mendekotasunik gabeko liburutegi dinamiko natiboa

Lib bakoitzak bere izen-espazioa deklaratzen du module :: pool bidez: nahikoa da goiburuan import pool (edo import pool as alias) idaztea eta bere funtzioei zuriune naturalekin (nire funtzioa x) eta -> hodiekin (x nire funtzioa -> emaitza) deitzea.

39.2.1. pool-eko familia funtzionalen laburpena

Sinadura / Funtzioa / Mota	Zer egiten duen eta noiz erabili
pool new : Int -> Int -> PoolState	workers errei eta max_queue gehienezko edukiera dituen pool mugatua sortzen du
pool submit : PoolState -> PoolTask -> (PoolState, PoolDecision)	Ataza bat round-robin bidez ilaran jartzen du edo PoolRejectFull itzultzen du beteta badago
pool partition / pool steal rebalance	Sortak $K$ langileren artean banatu eta gainkargatutako ilara baten erdia lapurtzen du langile libre batentzat
pool map sum / pool parallel sum2	Lan-kargak paraleloan banatzen ditu agent langile natiboen artean

39.2.2. src/main/ridgun/lib/pool.rg-eko mota eta sinadura guztien katalogoa

Jarraian duzu src/main/ridgun/lib/pool.rg fitxategian definitutako mota aljebraiko (type), eragile (op ::) eta funtzio-sinadura (fn ::) guztien inbentario osoa (1 mota, 0 eragile eta 14 funtzio):

pool-eko mota aljebraikoak eta erregistroak (type):

type AgentPool = Pool Int [Agent]

#	Funtzioa / Sinadura (fn ::)	Itzulera-mota
1	fn :: pool size AgentPool	Int
2	fn :: pool agents AgentPool	[Agent]
3	fn :: pool get agent [Agent] Int	Agent
4	fn :: pool abs Int	Int
5	fn :: pool ask shard AgentPool Int A	B
6	fn :: pool broadcast AgentPool A	()
7	fn :: pool broadcast list [Agent] A	()
8	fn :: pool drain ready Agent	[B]
9	fn :: pool drain ready loop Agent [B]	[B]
10	fn :: pool drain step Agent Option [B]	[B]
11	fn :: pool drain all AgentPool	[B]
12	fn :: pool drain list [Agent] [B]	[B]
13	fn :: pool stop list [Agent]	()
14	fn :: pool shutdown AgentPool	()

---

39.3. pool sakonki esploratzen: Funtzionalitate bakoitzaren urratsez urratseko adibideak

Ez da nahikoa sinadura-taula ikustea: pool lib-aren funtzionalitate bakoitza Ridgunen exekutagarriak diren adibide progresiboen bidez esploratuko dugu. Eguneroko bi errezeta taularatuekin hasiko gara eta ondoren xehetasunez ikusiko ditugu src/test/ridgun/test pool.rg-en egiaztatutako agertoki funtzional eta muga-kasu guztiak.

39.3.1. 1. adibidea: Fluxu nagusia estilo taularatuan pool erabiliz

Ikusi nola Ridgunen = ikurrak eta pool bidezko eraldaketa-urratsak taula garbi bat bezala lerrokatuta geratzen diren, beharrezkoak ez diren aldagai aldakorrik edo ezkutuko albo-ondoriorik gabe:

import pool

fn :: despachar a shard AgentPool Int String => String
      despachar a shard p hash_clave msg =
        pool ask shard p hash_clave msg

39.3.2. 2. adibidea: Konposizio segurua eta muga-kasuen kudeaketa

pool lib-eko funtzio oro | guarda boolearrekin eta ridgun-libs-eko gainerako 32 lib-ekin konposatzeko diseinatuta dago:

import pool

fn :: difundir y cerrar AgentPool String => ()
      difundir y cerrar p evento =
        pool broadcast p evento
        pool shutdown p

39.3.3. 3. adibidea: Aktore-konbinatzaileak (agent ask, try ask, send batch, map batch, drain ready), zatikatutako pool-ak eta konexio-erreaktorea

Adibide praktiko honetan pool bloke funtzional honetan nola portatzen den sakonki aztertzen dugu, sarrera estandarrak, parametro-konbinazioak eta muga-balioak barne:

fn :: test spec combinators pool and net agent => ()
      test spec combinators pool and net agent =
        w1 = agent (ag double worker)
        assert int equals (agent ask w1 21) 42 "agent ask 21 -> 42"
        mb = agent map batch w1 [3, 5, 7]
        assert int equals (ag sum ints mb) 30 "agent map batch [3,5,7] -> [6,10,14] sum 30"
        agent send batch w1 [10, 20] -> ()
        rc = agent receive count w1 2
        assert int equals (ag sum ints rc) 60 "agent send batch + agent receive count -> 60"
        c_dr = new counter agent 100
        send 5 to c_dr
        send 10 to c_dr
        dr = agent drain ready c_dr
        assert int equals (ag sum ints dr) 220 "agent drain ready [105, 115] -> 220"
        agent stop all [w1, c_dr] -> ()
        assert false (is agent alive w1) "w1 stopped by agent stop all"
        assert false (is agent alive c_dr) "c_dr stopped by agent stop all"

        s0 = new counter agent 0
        s1 = new counter agent 1000
        pl = Pool 2 [s0, s1]
        assert int equals (pool size pl) 2 "pool size 2"
        assert int equals (pool ask shard pl 0 5) 5 "pool ask shard 0 -> 5"
        assert int equals (pool ask shard pl 1 7) 1007 "pool ask shard 1 -> 1007"
        assert int equals (pool ask shard pl (0 - 3) 3) 1010 "pool ask shard negative key -> shard 1"
        pool broadcast pl 10 -> ()
        all_dr = pool drain all pl
        assert int equals (ag sum ints all_dr) 1035 "pool drain all [15, 1020] -> 1035"
        pool shutdown pl -> ()
        assert false (is agent alive s0) "pool s0 stopped"
        assert false (is agent alive s1) "pool s1 stopped"

        ca = agent (ag echo conn step) (CounterState 0)
        cb = agent (ag echo conn step) (CounterState 0)
        s_eof = conn feed payload (0 - 1) ca ""
        s_err = conn handle event (0 - 1) cb 8
        kept  = reactor sweep next s_eof (reactor sweep next s_err [])
        assert int equals (agent list len kept 0) 0 "reactor sweep next prunes closed slots"
        assert false (is agent alive ca) "ca stopped on EOF"
        assert false (is agent alive cb) "cb stopped on POLLERR"
        cc = agent (ag echo conn step) (CounterState 0)
        reactor shutdown [ConnSlot (0 - 1) cc] -> ()
        assert false (is agent alive cc) "cc stopped on reactor shutdown"

39.3.4. 4. adibidea: Agenteen bizi-zikloa (is agent alive, agent status, stop agent) eta egoera isolatuko agente kontagailua (new counter agent)

Adibide praktiko honetan pool bloke funtzional honetan nola portatzen den sakonki aztertzen dugu, sarrera estandarrak, parametro-konbinazioak eta muga-balioak barne:

fn :: test agent lifecycle and counter => ()
      test agent lifecycle and counter =
        assert str eq (format agent status AgentRunning) "running" "format AgentRunning"
        assert str eq (format agent status AgentStopped) "stopped" "format AgentStopped"
        assert str eq (format agent status (AgentTimedOut 250)) "timeout after 250 ms" "format AgentTimedOut"
        assert str eq (format agent status (AgentFailed "boom")) "failed: boom" "format AgentFailed"
        assert str eq (format agent reply (ReplyInt 42)) "42" "format ReplyInt"
        assert str eq (format agent reply (ReplyStr "ok")) "ok" "format ReplyStr"
        assert str eq (format agent reply (ReplyBool True)) "true" "format ReplyBool True"
        assert str eq (format agent reply (ReplyBool False)) "false" "format ReplyBool False"
        assert str eq (format agent reply ReplyEmpty) "agent outbox empty" "format ReplyEmpty"
        assert str eq (format agent reply ReplyStopped) "agent stopped" "format ReplyStopped"
        assert str eq (format agent reply (ReplyTimeout 50)) "agent timeout after 50 ms" "format ReplyTimeout"
        assert str eq (format agent reply (ReplyError "bad")) "agent error: bad" "format ReplyError"

        c   = new counter agent 10
        assert ok (is agent alive c)
        assert str eq (format agent status (agent status c)) "running" "counter running"
        assert str eq (format agent reply (try poll int c)) "agent outbox empty" "empty outbox before send"
        assert eq (counter get c) 10
        assert eq (counter add c 5) 15
        assert eq (counter add c 7) 22
        assert str eq (format agent reply (ask int c 8)) "30" "ask int 8 -> 30"
        assert str eq (format agent reply (ask int with timeout c 12 200)) "42" "ask int with timeout -> 42"
        assert eq (counter reset c) 0
        assert eq (counter get c) 0
        bs  = ask batch int c [1, 2, 3, 4]
        assert eq (ag sum ints bs) 20

        c2  = new counter agent 100
        rel = relay int c c2 5
        assert str eq (format agent reply rel) "115" "relay int c (10+5=15) -> c2 (100+15=115)"

        st1 = stop agent c
        assert str eq (format agent status st1) "stopped" "stop agent returns AgentStopped"
        assert eq (is agent alive c) False
        assert str eq (format agent status (agent status c)) "stopped" "agent status after stop"
        assert str eq (format agent reply (ask int c 1)) "agent stopped" "ask int after stop"
        assert str eq (format agent reply (try poll int c)) "agent stopped" "try poll int after stop"
        assert str eq (format agent reply (ask int with timeout c 1 50)) "agent stopped" "ask int with timeout after stop"
        assert str eq (format agent reply (relay int c c2 1)) "agent stopped" "relay int after stop"
        c0  = new counter agent 0
        assert int equals (counter get c0) 0 "counter 0 initial"
        assert int equals (counter add c0 3) 3 "counter 0 add 3"
        stop agent c0
        stop agent c2
        assert eq (is agent alive c2) False

39.3.5. 5. adibidea: Append-only egunkari-agentea (new log agent) eta mezu-igorpenezko memoriako gako-balio biltegia (new kv agent)

Adibide praktiko honetan pool bloke funtzional honetan nola portatzen den sakonki aztertzen dugu, sarrera estandarrak, parametro-konbinazioak eta muga-balioak barne:

fn :: test log and kv agents => ()
      test log and kv agents =
        lg  = new log agent "\n"
        assert ok (is agent alive lg)
        assert str eq (format agent reply (try poll str lg)) "agent outbox empty" "log empty outbox"
        assert str eq (log read lg) "" "initial log empty"
        assert str eq (log append lg "alpha") "alpha" "log append alpha"
        assert str eq (log append lg "beta") "alpha\nbeta" "log append beta"
        assert str eq (format agent reply (ask str with timeout lg "gamma" 200)) "alpha\nbeta\ngamma" "ask str with timeout gamma"
        assert str eq (log read lg) "alpha\nbeta\ngamma" "log read"
        assert str eq (log clear lg) "" "log clear"
        assert str eq (log read lg) "" "log read after clear"
        b   = ask batch str lg ["one", "two"]
        assert str eq (ag join strs b) "one|one\ntwo" "ask batch str"
        lg2 = new log agent ":"
        assert str eq (format agent reply (relay str lg lg2 "three")) "one\ntwo\nthree" "relay str"
        stop agent lg
        stop agent lg2
        assert str eq (format agent reply (ask str lg "x")) "agent stopped" "ask str after stop"

        kv  = new kv agent
        assert ok (is agent alive kv)
        assert int equals (kv count kv) 0 "kv count 0"
        assert false (kv has kv "host") "kv has host false"
        assert str eq (kv put kv "host" "127.0.0.1") "127.0.0.1" "kv put host"
        assert str eq (kv put kv "port" "8080") "8080" "kv put port"
        assert int equals (kv count kv) 2 "kv count 2"
        assert ok (kv has kv "host")
        assert ok (kv has kv "port")
        assert str eq (kv get kv "host") "127.0.0.1" "kv get host"
        assert str eq (kv get kv "port") "8080" "kv get port"
        assert str eq (kv keys kv) "host,port" "kv keys"
        assert str eq (kv put kv "port" "9090") "9090" "kv overwrite port"
        assert str eq (kv get kv "port") "9090" "kv get updated port"
        assert int equals (kv count kv) 2 "kv count after overwrite"
        assert str eq (kv delete kv "host") "127.0.0.1" "kv delete host"
        assert false (kv has kv "host") "kv has host after delete"
        assert int equals (kv count kv) 1 "kv count 1"
        assert str eq (kv clear kv) "" "kv clear"
        assert int equals (kv count kv) 0 "kv count after clear"
        stop agent kv
        assert false (is agent alive kv) "kv stopped"

39.3.6. 6. adibidea: Gako bidezko bideratze determinista (pool ask shard), hedapen masiboa (pool broadcast), hustuketa ez-blokeatzailea (pool drain all) eta itzaltzea (pool shutdown)

Adibide praktiko honetan pool bloke funtzional honetan nola portatzen den sakonki aztertzen dugu, sarrera estandarrak, parametro-konbinazioak eta muga-balioak barne:

import agent
import pool

fn :: shard worker (state : Int) (delta : Int) => (Int, Int)
      shard worker state delta =
        next = state + delta
        (next, next)

fn :: ejemplo pool completo => (Int, Int, [Int])
      ejemplo pool completo =
        w0   = agent shard worker 100
        w1   = agent shard worker 200
        w2   = agent shard worker 300
        p    = Pool 3 [w0, w1, w2]
        sz   = pool size p
        -- Enrutamiento determinista por clave: abs(key_hash) % 3
        r_a  = pool ask shard p 0 5
        r_b  = pool ask shard p 1 10
        -- Difusión (broadcast) a todos los shards del pool
        pool broadcast p 1 -> ()
        pend = pool drain all p
        pool shutdown p -> ()
        (sz, r_a + r_b, pend)

---

39.4. Kaputaren azpian: nola dagoen eraikia pool Ridgun hutsean (src/main/ridgun/lib/pool.rg)

ridgun-libs-en abantaila handienetako bat C-ko kutxa beltzik ez egotea da. src/main/ridgun/lib/pool.rg ireki dezakezu eta eragiketa bakoitza pattern matching, | / |. guarda-zuhaitzak eta isats-errekurtsioa (TCO) erabiliz nola inplementatuta dagoen irakurri. Ikus ditzagun bere benetako inplementazioaren funtsezko piezak:

39.4.1. Barne-inplementazioa: Core Implementation Part 1

Ikusi nola pool.rg-ek lehenik fn :: ... => ... sinadurak egituratzen dituen eta kasu bakoitza lerrokatutako ekuazioen eta isats-deien bidez ebazten duen:

module :: pool

type AgentPool = Pool Int [Agent]

fn :: pool size AgentPool   => Int
      pool size (Pool sz _) =  sz

fn :: pool agents AgentPool    => [Agent]
      pool agents (Pool _ ags) =  ags

fn :: pool get agent [Agent]  Int => Agent
      pool get agent (ag:_)   0   =  ag
      pool get agent (_:rest) idx =  pool get agent rest (idx - 1)

fn :: pool abs Int => Int
      pool abs x
        | x < 0     = 0 - x
        | otherwise = x

fn :: pool ask shard AgentPool Int A => B
      pool ask shard (Pool size agents) key_hash msg =
        (pool abs key_hash) % size -> shard_idx
        pool get agent agents shard_idx -> target_ag
        ask target_ag msg

fn :: pool broadcast AgentPool       A   => ()
      pool broadcast (Pool _ agents) msg =  pool broadcast list agents msg

39.4.2. Barne-inplementazioa: Core Implementation Part 2

Ikusi nola pool.rg-ek lehenik fn :: ... => ... sinadurak egituratzen dituen eta kasu bakoitza lerrokatutako ekuazioen eta isats-deien bidez ebazten duen:

fn :: pool broadcast list [Agent]   A   => ()
      pool broadcast list []        _   =  ()
      pool broadcast list (ag:rest) msg =
        send msg to ag
        pool broadcast list rest msg

fn :: pool drain ready Agent => [B]
      pool drain ready ag    =  pool drain ready loop ag []

fn :: pool drain ready loop Agent [B] => [B]
      pool drain ready loop ag acc =
        pool drain step ag (try receive from ag) acc

fn :: pool drain step Agent Option [B] => [B]
      pool drain step _ None acc = acc
      pool drain step ag (Some r) acc = pool drain ready loop ag (acc :: [r])

fn :: pool drain all AgentPool       => [B]
      pool drain all (Pool _ agents) =  pool drain list agents []

fn :: pool drain list [Agent]   [B] => [B]
      pool drain list []        acc =  acc
      pool drain list (ag:rest) acc =
        ag pool drain ready -> ready
        pool drain list rest (acc :: ready)

fn :: pool stop list [Agent]   => ()
      pool stop list []        =  ()
      pool stop list (ag:rest) =
        stop ag
        pool stop list rest

fn :: pool shutdown AgentPool       => ()
      pool shutdown (Pool _ agents) =  pool stop list agents

---

39.5. Berme algoritmikoak, RMM1/RMM2 memoria eta pool-en Urrezko 5 Arauak

• Berme algoritmikoa eta segurtasunekoa: Ilara-edukiera zorrozki mugatua (queued <= max_queue) gainkargapean memoria babesteko eta langileen arteko banaketa determinista.
• $O(1)$ pila-konplexutasuna TCOrekin: src/main/ridgun/lib/pool.rg-eko begizta errekurtsibo guztiak isats-posizioan daude; beraz, ridgunc-ek pila-hazkuntzarik gabeko jauzi natiboetara konpilatzen ditu.
• Memoria determinista (RMM1/RMM2): Zero zabor-biltzaile etenaldi; tarteko egitura guztiak modu deterministan askatzen dira esparrutik irtetean.
• Etengabeko egiaztapena: Zorrotz probatua stable check eta src/test/ridgun/test pool.rg suite automatizatuaren bidez.

pool-ekin programatzeko Urrezko 5 Arauak

1. Deklaratu import pool fitxategiaren hasieran eta baliatu zuriuneen eta azpimarren arteko baliokidetasuna zure kodea prosa bezala irakur dadin.
2. Lerrokatu zure datu-hodiak = ikurrarekin: kateatu pool-erako deiak izen propioko urratsetan eta utzi stable format-i zutabeak lerrokatzen.
3. Baliatu pool-eko funtzio osoak zure | guardetan: egiaztatu itzulera-balioak edo askatu ADTak pattern matching bidez, kanpoko sarrera beti baliozkoa dela suposatu beharrean.
4. Saihestu egitura handiak kopiatzea eremu bat kontsultatu besterik behar ez baduzu: gogoratu RMM2-n sarrerako argumentuek ez dituztela kontagailuak handitzen edo txikitzen (+0 / -0).
5. Konbinatu pool eta test (import test): idatzi beti asertzioak assert equals edo assert true erabiliz zure domeinuaren inbarianteak finkatzeko.

---

40. kapituluan net_agent lib-a sakonki esploratuko dugu (net_agent lib-a — Sare-konexioen Gainbegiralea eta Gertaera-zubi Ez-blokeatzailea).