マイケル・スコット - 34年間 ロチェスター大学でコンピュータ サイエンスの教授として勤務し、自宅のウィスコンシン大学マディソン校では学部長を 5 年間務めました。彼は、並列および分散プログラミングと言語設計について研究し、学生に教えています。

教科書でマイケルのことを世界は知っている 「プログラミング言語のプラグマティクス」、仕事はどうですか 「共有メモリマルチプロセッサでのスケーラブルな同期のためのアルゴリズム」 分散コンピューティングの分野で最も有名な企業の 1 つとしてダイクストラ賞を受賞しました。あなたも彼をまさにそのアルゴリズムの作者として知っているかもしれません マイケル・スコット.

Doug Lee とともに、Java ライブラリを強化するノンブロッキング アルゴリズムと同期キューを開発しました。実装 「二重データ構造」 JavaSE 6 ではパフォーマンスが 10 倍向上しました ThreadPoolExecutor.

内容：

• 初期のキャリアはロチェスター大学に在籍。プロジェクト シャーロット、Lynx 言語。
• IEEE スケーラブル コヒーレント インターフェイス、MCS ロック。
• 変わり続ける世界で生き残る。
• 学生もバカになってるのかな？世界的な傾向、国際化。
• 生徒との効果的な取り組み。
• 新しいコースや書籍の準備を続ける方法。
• ビジネスと学術の間のつながり。
• アイデアの実践。 MCS、MS、CLH、JSR 166、Doug Lee などと協力。
• トランザクションメモリ。
• 新しいアーキテクチャ。トランザクション メモリの勝利は近づいています。
• 不揮発性メモリ、Optane DIMM、超高速デバイス。
• 次の大きなトレンド。二重データ構造。ヒドラ。

インタビューは以下によって実施されます。

ヴィタリー・アクセノフ — 現在、IST オーストリアの博士研究員であり、ITMO 大学のコンピュータ技術学部のメンバーです。競合データ構造の理論と実践の分野で研究を行っています。 IST で働く前は、ピーター・クズネツォフ教授の指導の下、パリ・ディドロ大学と ITMO 大学で博士号を取得しました。

アレクセイ・フョードロフ は、開発者向けのカンファレンスを主催するロシアの企業である JUG Ru Group のプロデューサーです。 Alexey は 50 以上のカンファレンスの準備に参加しており、彼の履歴書には Oracle (JCK、Java Platform Group) の開発エンジニアの職から Odnoklassniki の開発者の職までのすべてが含まれています。

ウラジミール・シトニコフ ネットクラッカーのエンジニアです。 彼は XNUMX 年間、通信事業者がネットワークおよびネットワーク機器の管理プロセスを自動化するために使用するソフトウェアである NetCracker OS のパフォーマンスとスケーラビリティに取り組んできました。 Java および Oracle Database のパフォーマンスの問題に興味があります。 公式 PostgreSQL JDBC ドライバーの XNUMX を超えるパフォーマンス改善の著者。

初期のキャリアはロチェスター大学に在籍。 Charlotte プロジェクト、Lynx 言語。

アレクセイ: まず最初に、ロシアでは私たちは皆、コンピューター サイエンス、データ サイエンス、アルゴリズムが大好きだということを伝えたかったのです。まさに卑猥だ。私たちはすべて読みました コーメン、ライザーソン、リベスト著の本。したがって、今後のカンファレンス、学校、そしてこの面接自体が非常に人気があるはずです。このインタビューに対して学生、プログラマー、コミュニティメンバーから多くの質問をいただきましたので、この機会をいただき大変感謝しております。コンピューター サイエンスは米国でも同じように愛されていますか?

マイケル: 私たちの分野は非常に多様で、方向性も多岐にわたり、社会にさまざまな形で影響を与えているため、明確な答えを与えるのは難しいです。しかし実際には、過去 30 年間にビジネス、産業、芸術、社会全般に大きな変化をもたらしてきました。

ビタリ: 遠いところから始めましょう。多くの大学には、ある特定の分野に専門性のようなものがあります。カーネギー メロン大学にとって、これは並列コンピューティングであり、MIT にとっては、暗号化、ロボット、マルチスレッドです。ロチェスター大学にはそのような専門分野がありますか?

マイケル: 正直に言うと、CMU と MIT はあらゆる分野に特化していると言えます。私たちの部門は常に人工知能に最も注目してきました。当社で働く従業員の半数は AI または人間とコンピューターのインタラクションに携わっています。この割合は他の部門よりも高く、これまでもずっとそうなっていました。しかし、私が大学にいたとき、AIに関するコースはなく、この分野で働いたこともありませんでした。つまり、私の部門は、私とはまったく関係のない問題を専門に扱っています。幸いなことに、私たちの部門にとって 2 番目に重要な問題は、並列およびマルチスレッド プログラミング、つまり私の専門分野です。

ビタリ: あなたは、マルチスレッド プログラミングの分野が登場したばかりのときに、コンピューター サイエンスの分野で働き始めました。あなたの出版物のリストを見ると、あなたの最初の著作では、マルチスレッド システムのメモリ管理、分散ファイル システム、オペレーティング システムなど、かなり幅広い問題を扱っていたことがわかります。なぜそのような多用途性があるのでしょうか？研究コミュニティの中で自分の居場所を見つけようとしてきましたか?

マイケル：学生時代に参加しました シャーロットプロジェクト ウィスコンシン大学で、最初の分散オペレーティング システムの 1 つが開発されました。そこで私はラファエル・フィンケルと一緒に働きました（ラファエル・フィンケル) とマービン・ソロモン (マービン・ソロモン）。私の博士論文は、分散システム用のシステム ソフトウェア用の言語の開発に捧げられました。今では誰もがそのことを忘れていますが、神に感謝します。私は Lynx プログラミング言語を作成しました。これは、疎結合分散オペレーティング システム用のサーバーを簡単に作成できるようにすることを目的としていました。当時私は主にオペレーティング システムに携わっていたので、私のキャリアは主にオペレーティング システムに関係するものだと考えていました。しかし、ロチェスター大学は非常に小さな大学であったため、そこにあるさまざまなグループが互いに非常に緊密に交流していました。他に私と話ができるオペレーティング システム担当者は十数人もいなかったので、私の連絡先はすべて、まったく異なる分野で働いている人たちでした。本当に楽しかったです。オールラウンダーであることは私にとって大きな利点です。マルチスレッドのデータ構造と同期アルゴリズムについて具体的に言うと、私がそれらに取り組み始めたのは全くの偶然でした。

IEEE スケーラブル コヒーレント インターフェイス、MCS ロック。

ビタリ：これについてもう少し詳しく教えていただけますか？

マイケル: これは誰にでも話しても飽きない面白い話です。それはカンファレンスで起こった アスプロス ボストンで - これは 80 年代後半か 90 年代初頭のことでした。ジョン・メラー＝クラミー (ジョン・メラー＝クラミー）、本学部の卒業生です。彼のことは知っていましたが、これまで共同研究をしたことはありませんでした。メアリー・バーノン（メアリー・ヴァーノンウィスコンシン州出身の ) は、ウィスコンシン州で開発中のマルチプロセッサ システムについて講演しました。 ウィスコンシン マルチキューブ。この Multicube には Q on Sync Bit と呼ばれるハードウェア レベルの同期機構が備わっていましたが、後にコルビー チーズのような語呂合わせということで Q on Lock Bit と改名されました。マルチスレッド メカニズムに興味がある場合は、Colby が最終的に IEEE Scalable Coherent Interface 標準の同期エンジンになったことをご存知でしょう。これは、ハードウェア レベルで 1 つのキャッシュから別のキャッシュへのポインタを作成するロック メカニズムで、各ロック保持者が自分の順番を知ることができました。このことを聞いたとき、ジョンと私は顔を見合わせてこう言いました。「なぜこれをハードウェア レベルで行うのですか?」比較交換を使用しても同じことは実現できないでしょうか?私たちは教室に置いてあるノートの1冊を手に取り、そこに走り書きしました MCS ブロッキングとメアリーは報告を続けた。その後、私たちはそれを実装し、実験し、アイデアが成功したことが判明し、記事を公開しました。当時の私にとって、このトピックはただの楽しい気晴らしに思えたので、その後はオペレーティング システムに戻るつもりでした。しかしその後、同じような別の問題が発生し、最終的には同期、マルチスレッド、データ構造が私の専門分野になりました。ご覧のとおり、これはすべて偶然に起こりました。

ビタリ: MCS ブロッキングについては以前からよく知っていましたが、これまでそれがあなたの作品であることは知りませんでしたし、姓の頭字語であることも理解していませんでした。

変わり続ける世界でどうやって生き延びるのか？

アレクセイ: 関連するトピックについて質問があります。 30 年か 40 年前には、さまざまな専門分野においてもっと自由がありました。マルチスレッドまたは分散システムでキャリアをスタートしたい場合は大歓迎です。オペレーティング システムに興味がある場合でも問題ありません。各分野では多くの未解決の質問があり、専門家はほとんどいませんでした。現在では、狭い専門分野が出現しています。オペレーティング システム全体の専門家だけではなく、個々のシステムの専門家もいます。マルチスレッドや分散システムでも同様です。しかし問題は、私たちの人生は無限ではなく、誰もが研究に費やせるのはわずか数十年であるということです。この新しい世界でどうやって生き残るのか？

マイケル: この点に関しては私たちは特別ではありません。かつて他の地域でも同じことが起こりました。私がコンピューター サイエンスの分野で働き始めたのは、この分野がまだ「10 代」の時期だったので幸運でした。すでにいくつかの基礎は築かれていましたが、すべてがまだ未熟でした。この機会は滅多に訪れません。電気工学は非常に長い間存在しており、物理学はさらに古く、数学はほぼ太古の昔から存在しています。しかし、これは数学で興味深い発見をする人がもういないという意味ではありません。まだ多くの未解決の問題が残っていますが、同時に、さらに学ぶ必要があります。現在、以前よりも多くの専門分野が存在していることに注目するのは正しいですが、これは私たちが人間の活動の他のほとんどの分野と同じ状況にあることを意味しているだけです。

アレクセイ: 私はこの問題のより現実的な側面に興味があります。私は数学のバックグラウンドを持っており、在学中はよく会議に出席し、さまざまな科学のトピックに取り組みました。聴衆の誰も私のレポートを理解できず、同様に、他の人のレポートも自分たちにしか理解できないことに気づきました。高レベルのトピックには当てはまりませんが、何かを掘り下げ始めるとすぐに、聴衆は追いつけなくなります。これにどう対処しますか?

マイケル: 必ずしも成功するとは限りません。最近、技術的な詳細をあまりにも深く掘り下げたレポートを作成しました。話が進むにつれて、聴衆のほとんどが私のことを理解していないことが明らかになったので、私は臨機応変に状況に適応しなければなりませんでした。スライドは変更できなかったので、あまり良い結果にはなりませんでした。ですから、基本的にはスライドは使わないようにしています。全体として、私のアドバイスは、視聴者を考慮することです。誰と話しているのか、彼らの知識レベルはどのくらいなのか、あなたの仕事を評価するには何を聞く必要があるのか​​を知る必要があります。

ビタリ：今回の講義の内容についてヒントをいただけますか？

マイケル: 正直に言うと、当の人々を匿名にしておくために、この話題をこれ以上展開したくないのです。重要なのは、私たちは取り組んでいる問題の複雑な部分に深く入り込みすぎることがよくあるため、その問題がなぜ興味深く重要なのか、そしてそれが問題とどのように関連しているのかを、話の冒頭で説明するのが難しくなるということです。視聴者はすでに知っています。私の観察によると、学生はこのスキルを習得するのに最も苦労しています。そして、これは私の最近のレポートの弱点でもありました。適切に構成されたレポートは、最初から聴衆との接点を見つけ、問題が正確に何なのか、そしてそれがすでに知られているトピックとどのように関連しているのかを説明する必要があります。この導入がどの程度専門的であるかは、聴衆によって異なります。完全に雑多な場合、レポートは多段階になる可能性があります。導入部分は誰でも理解できるものである必要があり、最後には内容についていけないかもしれませんが、その分野に比較的精通している人なら理解できるでしょう。

学生もバカになってるのかな？世界的なトレンド、国際化。

アレクセイ：あなたは数十年にわたって学生を観察してきました。学生は十年ごとに、あるいは年ごとにバカになっているのでしょうか、それとも賢くなっているのでしょうか?ロシアでは、教授たちは学生が年々バカになってきていると絶えず不満を漏らしており、それにどう対処すべきかはまったく明らかではない。

マイケル：私たち老人からは本当に否定的な意見がたくさん聞こえてきます。私たちは無意識のうちに、学生が私たちがすでに持っている 30 年間の経験をすべて吸収することを期待する傾向があります。もし私が 1985 年よりも深い理解を持っているとしたら、なぜ学生たちはそれを持っていないのでしょうか?おそらく彼らは20歳だからだと思いますが、どう思いますか？ここ数十年で最も大きな変化は人口構成にあると思います。カナダ人を除いて、留学生の数が大幅に増えました。カナダ国境に非常に近く、そこからの学生は週末に帰国できるため、以前はカナダ人がたくさんいました。しかし現在、カナダには優れた大学がたくさんあり、カナダで学ぶことを好むカナダ人は大幅に減少しています。

アレクセイ: これはローカルな傾向だと思いますか、それとも世界的な傾向だと思いますか?

マイケル：誰だったかは正確には覚えていないのですが、誰かが「世界は平らだ」と言っていました。私たちの分野はより国際的になりました。 ACMカンファレンス 以前は米国内のみで開催されていましたが、その後4年にXNUMX回他の国でも開催されることになり、現在では世界中で開催されています。これらの変更はさらに大きな影響を及ぼしました IEEE常に ACM よりも国際的な組織であるためです。そして、今どこでも多くのことが起こっているため、中国、インド、ロシア、ドイツ、その他多くの国からプログラム委員長がいます。

アレクセイ: しかし、おそらく、そのような国際化にはいくつかのマイナス面があるのではないでしょうか?

マイケル: すべての否定的な側面はテクノロジーではなく、政治に関係していると思います。かつて、主な問題は、米国が世界中の国々から最も賢く、最も才能のある人材を盗んでいるという事実でした。そして現在の主な問題は、ビザと移民を巡る各国間の政治的駆け引きだ。

アレクセイ：つまり、障壁とかそういうことですね。それは明らかだ。

ウラジミール：個人的には、あなたが新しい科目を生徒に教えるときにどのようなアプローチを取るかに興味があります。さまざまなオプションがあります。まず、何か新しいことを試してみるよう促すこともできますし、特定のテクノロジーがどのように動作するかの詳細にもっと注意を払うこともできます。あなたは何を好むか？

生徒との効果的な取り組み

アレクセイ: それで、1番目と2番目の間のバランスをどうやって見つけるのですか？

マイケル: 問題は、授業がいつも自分の思い通りに進まないことです。私は通常、生徒たちに事前に読み物を渡し、それを徹底的に理解して、理解できなかった部分について質問を組み立てるようにしています。その後、クラスでは最も困難な瞬間に焦点を当てて、一緒にそれを探ることができます。これが私がクラスを教えるのに最も好きな方法です。しかし、現在学生に課せられている負担を考えると、学生が事前に準備できるかどうかを常に確認できるわけではありません。その結果、資料全体の再話に希望よりもはるかに多くの時間を費やす必要があります。それにもかかわらず、私はクラスをインタラクティブに保つよう努めています。それ以外の場合は、一度ビデオを録画して、生徒が自宅で視聴できるようにする方が簡単です。ライブ授業のポイントは人間同士の交流です。授業では、図が複雑すぎて板書に描くことができない場合を除いて、スライドよりもチョークと黒板を使用することを好みます。おかげで、厳密なレッスンプランに固執する必要がなくなりました。教材を提供する厳密な順序はないため、受け取った質問に応じて聴衆に合わせて内容を調整することができます。一般に、私は授業をできる限りインタラクティブなものにするよう努めており、提示する内容は質問に応じて変化します。

ウラジミール： それは素晴らしい。私の経験から言えば、聞き手に質問してもらうのは非常に難しいです。事前に何か質問したいとお願いしても、どんなにバカでも賢くても沈黙する。これにどう対処しますか?

マイケル: 笑われるでしょうが、長い間沈黙して立っていると、遅かれ早かれ誰もが不快になり、誰かが質問するでしょう。または、はいまたはいいえで答える簡単な技術的な質問をして、人々が今言われたことを理解しているかどうかを判断することもできます。たとえば、上記の例ではデータ競合はありますか?誰がそう思いますか？誰がそう思わないでしょうか？合計で半分の手が挙がっただけなので、まったく理解できない人はいないでしょうか。

ビタリ: そして、間違って答えたら、クラスから追い出されます :)

マイケル: 何も答えていない場合は、質問する必要があります。私が尋ねた質問に答えるために、生徒が何を知る必要があるのか​​を正確に理解する必要があります。彼らに助けてもらう必要があります。彼らが問題を理解できるように、私は彼らに適応する準備ができています。しかし、彼らの頭の中で何が起こっているのか分からなければ、それはできません。そして、生徒たちに十分な時間安らぎを与えないと、最終的には正しい質問、つまり生徒たちの頭の中で何が起こっているのかを正確に知ることができるような質問をしてしまうことがあります。 

アレクセイ: こうした質問が、あなた自身がこれまで思いつかなかったアイデアにつながることもありますか?それらは予想外でしょうか？問題を新たな観点から見ることができるでしょうか?

マイケル: 資料を提示する新しい方法を開く質問があります。私が話すつもりはなかった質問が、興味深い問題につながることもよくあります。このようなことがあるとき、私は話が逸れる傾向があると生徒たちからよく言われます。そして、彼らによれば、非常に多くの場合、これがレッスンの最も興味深い部分です。ごくまれに、ほんの数回、学生が研究の新しい方向性を促し、記事に成長する質問をしました。これは授業中よりも学生との会話でよく起こりますが、授業中に起こることもありました。 

アレクセイ: ということは、学生たちはあなたに質問をし、それに基づいて記事を出版することができたということでしょうか？

マイケルはい。 

ビタリ: 生徒たちとどのくらいの頻度でこのような会話をしますか?レッスン中に説明した内容以外のことを学びたいと思うのはどんなときですか?

マイケル: 大学院生と一緒に - いつも。うちには5、6人くらいいて、いつも彼らと何か話し合っています。そして、単に私のクラスに参加している生徒とこの種の会話をすることはあまり一般的ではありません。これがもっと頻繁に起こるといいのですが。彼らは単にオフィスアワーに学部に来るのが怖いのではないかと思います。毎学期、この心理的障壁をなんとか乗り越える生徒もおり、授業後に彼らと話すのはいつもとても興味深いです。確かに、生徒全員が同じように勇敢だったら、私にはまったく時間が足りないでしょう。したがって、すべてが正常に機能している可能性があります。 

ビタリ: 学生とコミュニケーションをとる時間をどうやって確保していますか?私の知る限り、アメリカでは教師は助成金の申請など、たくさんの仕事をしています。 

マイケル: 正直に言うと、学生たちと働くのが私の仕事の中で最も楽しいことです。したがって、これに対するモチベーションは十分にあります。私がオフィスで過ごす時間のほとんどは、あらゆる種類の会議に費やされています。今は夏なのでスケジュールはそれほど忙しくありませんが、学期中は毎日9時から17時まですべてが詰まっています。研究活動、レビュー、助成金 - これらすべてのために、夜と週末しかありません。 

新しいコースや書籍の準備を続ける方法。

アレクセイ: 長年教えてきたコースは現在も教え続けていますか？コンピューターサイエンスの入門書のようなもの。

マイケル：ここで最初に思い浮かぶのは、プログラミング言語のコースです。 

アレクセイ: このコースの今日のバージョンは、10 年、20 年、30 年前のものとどのように異なりますか?おそらく、ここでより興味深いのは、特定のコースの詳細ではなく、全体的な傾向です。

マイケル: 私のプログラミング言語コースは、私が作成した当時では少し変わったものでした。私は 1980 年代後半に同僚のダグ ボールドウィンに代わってこの本を読み始めました (ダグ・ボールドウィン）。コースのテーマは私の専門に少しだけ関連していましたが、彼が辞めたとき、私がコースを教えるのに最適な候補者でした。当時存在していた教科書はどれも気に入らなかったので、このコースの教科書を自分で書くことになりました。 (編集者注: この本について話しています 「プログラミング言語のプラグマティクス」) 現在、世界中の200以上の大学で使用されています。私のアプローチは、言語設計と実装の問題を意図的に混合し、考えられるすべての領域でこれらの側面間の相互作用に細心の注意を払うという点で珍しいものです。基本的なアプローチは、抽象化、名前空間、モジュール性、型などの多くの基本概念と同様に変更されていません。しかし、これらの概念を説明するための一連の言語は完全に変わりました。このコースが最初に作成されたときは、パスカルの例がたくさんありましたが、今日では私の生徒の多くはこの言語について聞いたことさえありません。しかし、彼らは Swift、Go、Rust を知っているので、現在使用されている言語について話さなければなりません。また、今では学生はスクリプト言語に精通していますが、私がこのコースを教え始めたときは、すべてコンパイル言語に関するものでした。ここで、Python、Ruby、さらには Perl に関する多くの資料が必要になります。なぜなら、最近のコードはこれらで書かれており、言語設計の分野を含め、これらの言語では興味深いことがたくさん起こっているからです。 

ビタリ: それでは、次の質問は前の質問に関連したものになります。この分野でどうやって追いつくか？このようなコースを更新するには多くの作業が必要になると思います。新しい言語を理解し、主要なアイデアを理解する必要があります。これどうやってやるの？

マイケル: 常に 100% 成功しているとは自慢できません。しかし、ほとんどの場合、私は他の人と同じこと、つまりインターネットを読むことだけをしています。 Rust を理解したい場合は、Google で検索し、Mozilla のページにアクセスして、そこに掲載されているマニュアルを読みます。これは商業開発で起こることの一部です。科学について話すなら、主要な会議の報告書に従う必要があります。 

ビジネスと学術の間のリンク

ビタリ: ビジネスと科学研究の関係について話しましょう。あなたの著作リストの中に、キャッシュ コヒーレンスに関する記事がいくつか見つかりました。キャッシュ整合性アルゴリズムが公開された時点では不安定だったということですが?あるいは十分に普及していない。あなたのアイデアは実際にどれくらい一般的でしたか？

マイケル: どの出版物のことを言っているのか正確にはわかりません。私は生徒のビル・ボロスキーとかなりの仕事をしてきました (ウィリアム・ボロスキー) とレオニダス・コントタナシス (レオニダス・コントタナシス) 1990 年代初頭にノイマン マシンのメモリ管理について研究されました。当時、企業はマルチプロセッサ システムを適切に構築する方法をまだ理解していませんでした。ハードウェア レベルでリモート メモリにアクセスするためのサポートを作成する価値があるか、メモリを分散させる価値があるか、キャッシュをロードすることは可能か、などです。それとも、手術室システム内のページを移動する必要がありますか? Bill と Leonidas は両方ともこの分野に取り組み、リモート キャッシュの読み込みを行わないアプローチを検討しました。これはキャッシュ コヒーレンスとは直接関係ありませんでしたが、NUMA メモリ管理に関する作業は依然として行われており、その後、最新のオペレーティング システムでのページ配置に対する最新のアプローチがここから発展しました。全体として、ビルとレオニダスは重要な仕事をしましたが、この分野で最も影響力があったわけではありませんでした。当時、同じことに取り組んでいた人が他にもたくさんいました。その後、ハードウェア トランザクション メモリのコンテキストにおけるキャッシュ コヒーレンスに関連するトピックに取り組みました。私がこの問題に協力したグループは、最終的にいくつかの特許を取得しました。それらの背後には非常に興味深いアイデアがいくつかありますが、実際に実装されることにはならないと思います。いずれにせよ、私にとってその収益性を判断するのは困難です。 

アレクセイ: この点に関して、より個人的な質問ですが、自分のアイデアが実践されることは、あなたにとってどのくらい重要ですか?それとも何も考えていないのでしょうか？

マイケル: 私は他の人、学部への入学を希望している応募者や候補者との面接でこの質問をするのが大好きです。この質問に対する正しい答えはないと思います。素晴らしいことをする人々は、非常に異なる動機を持っている可能性があります。私が問題に惹かれるのは、実際的な利点のためではなく、個人的に興味深いと思うからです。しかしその一方で、何か興味深いものがまだ応用できるとき、私はそれがとても好きです。したがって、ここでは簡単ではありません。しかし、仕事を始めた当初、私はまだ、世界の最終用途というアイデアによってではなく、アイデアとそれを探求し、そこから何が生まれるのかを見たいという願望の調和によって動かされています。最終的に実用的な結果が得られるのであれば、それは素晴らしいことです。 

アレクセイ: あなたは教育と経験のおかげで、他の人のアイデアの価値を他の人よりも判断できます。それらを比較して、どちらがより効果的に機能するかを判断できます。 Intel のような大手メーカーが現在実際に使用しているものについては、ご意見があると思います。あなたの観点から見て、これらの企業がとっている方針はどの程度正しいと思いますか?

マイケル: 練習は常に商業的に成功できること、つまり利益を生み出すことを中心に展開します。それについては他の人に聞いたほうがよいでしょう。私の仕事は主に出版物につながりますが、オペレーティング システムの分野では、速度、エネルギー消費量、コード サイズなどのパフォーマンス指標に基づいて評価されます。しかし、私には常々、これらの経験的結果は出版するためにのみ記事に追加されており、人々の仕事に対する本当の動機は美学的なものであるように思えました。研究者は芸術的な観点からソリューションを評価し、アイデアがどれほどエレガントであるかを重視し、既存のアプローチよりも優れたものを作成しようとします。研究者は、個人的、主観的、美的動機によって動かされています。しかし、このことについて記事自体に書くことはできません。これらのことはプログラム委員会の議論ではありません。幸いなことに、エレガントなソリューションは多くの場合、高速かつ安価です。約 15 年前、私と十数人の同僚がこのテーマについて話し合い、最終的にそれに関する記事を書くことになりました。今でも見つかると思います、その名前は 「システム研究をどう評価するか」 あるいはそのようなもので、十数人の著者がいます。これは私が著者である唯一の記事です サーシャ・フェドロワなので、私の出版物リストで彼女の名前を検索すると、必要な情報が見つかるでしょう。システム研究の評価とエレガンスがいかに重要であるかについて語ります。 

アレクセイ：つまり、科学とビジネスで良いとされる基準には違いがあるということですね。科学では、パフォーマンス、消費電力、TDP、実装の容易さなどが評価されます。大学でこのような研究を行う機会はありますか？実験を行えるさまざまなマシンやアーキテクチャを備えた研究室はありますか?

マイケル: はい、私たちの部門にはさまざまな興味深い機械がたくさんあります。ほとんどの場合、それらは小規模であり、小規模なクラスターと、さまざまなアクセラレータを備えた多数のマルチプロセッサ システムがあります。さらに、キャンパスには、数十の異なる分野の科学者にサービスを提供する巨大なコンピューティング センターがあります。約 1,000 個のノードと 20,000 個のコアがあり、すべて Linux 上にあります。必要に応じて、いつでも AWS を購入できます。したがって、ハードウェアに関する重大な制限はありません。 

アレクセイ：30年前はどんな感じでしたか？その時何か問題はありましたか？

マイケル：その時はちょっと違いましたね。 1980 年代半ばから後半にかけて、科学にはコンピューティング リソースが不足していると考えられていました。この状況を改善するために、国立科学財団は (国立科学財団）は、調整された実験研究のプログラム（調整された実験研究、CER）を作成しました。このプログラムの使命は、コンピューター サイエンス部門にコンピューティング インフラストラクチャを提供することであり、大きな変化を遂げました。彼女が提供してくれたお金で、私たちロチェスター大学は 1984 年に 128 ノットの BBN バタフライを購入しました。これは私が大学に到着する 128 年前のことでした。当時、これは共有メモリを備えた世界最大のマルチプロセッサ システムでした。 128 個のプロセッサがそれぞれ別のマザーボード上に搭載されており、XNUMX つのラックを占有していました。各プロセッサにはメガバイトのメモリが搭載されており、XNUMX メガバイトの RAM は当時では想像もできない量でした。このマシンでは、初めて MCS ロックが実装されました。 

アレクセイ：ということは、私の理解が正しければ、現時点ではハードウェアの問題は解決したということですね？ 

マイケル：一般的にはそうです。いくつかの注意点があります。まず、コンピューター アーキテクチャをチップ レベルで行う場合、ビジネスでそれを行うためのより優れたツールがあるため、学術環境で行うのは困難です。 10 ナノメートルより小さいものが必要な場合は、他の人に注文する必要があります。この分野では、インテルの研究者になるのがはるかに簡単です。チップやソリッドステートメモリ上の光通信に取り組んでいる場合、まだ科学の領域にない技術がビジネスにあるため、アライアンスを構築する必要があります。たとえば、スティーブン・スワンソン（スティーブン・スワンソン） 作成した そのようなパートナーシップ 新しいメモリ技術に向けて。この形式は常に機能するとは限りませんが、場合によっては非常に成功する可能性があります。さらに、科学では、最も強力なコンピューティング システムの開発はさらに困難です。現在、米国、日本、中国における最大規模のスーパーコンピューター プロジェクトはすべてビジネスに焦点を当てています。 

アイデアの実践。 MCS、MS、CLH、JSR 166、Doug Lee などと協力。

ビタリ: 同期アルゴリズムに取り組み始めた経緯についてはすでに話しましたね。についての非常に有名な記事が 2 つあります。 MCS ブロッキング и マイケル・スコット・キュー (MS)、ある意味では Java で実装されました。 （編集者注：すべての出版物が閲覧できます） リンク）。そこで、このブロックはいくつかの変更を加えて実装され、判明しました CLHロック、キューは意図したとおりに実装されました。しかし、あなたの論文が出版されてから実際に応用されるまでには何年もかかりました。 

アレクセイ：行列の場合は10年くらいかな。

マイケル: これらの機能が Java 標準ライブラリに登場する前ですか?

ビタリ： はい。これを実現するために何をしましたか?それとも何もしなかったのでしょうか？

マイケル: MS Queue がどのようにして Java 5 に採用されたのかをお話します。それが登場する数年前、私はボストン近くのラボで Sun Microsystems の Mark Moyers のグループと協力していました。彼は、会社に売り込めるトピックを見つけたかったので、マルチスレッドに関する興味深い問題に取り組んでいる知人のためにワークショップを開催しました。そこで私はダグ・リーに初めて会いました。ダグと私、そしてサンの他の約 25 人が一緒に、ダグのプレゼンテーションについて話し合っていました。 JSR166、これは後に java.util.concurrent になりました。途中で、Doug は MS キューを使用したいと言いましたが、そのためにはインターフェイスのキュー内の要素の数を表すカウンターが必要でした。つまり、これはアトミックで正確かつ高速な別の方法で実行されるべきでした。私は、単純にノードにシリアル番号を追加し、最初のノードと最後のノードの番号を取得し、一方をもう一方から引くことを提案しました。ダグは頭をかいて「どうしてだろう」と言いましたが、結局その通りになってしまいました。私たちはこのアプローチをライブラリに実装することについて話し合いましたが、Doug がほとんどの作業を自分で行いました。その結果、彼は Java で優れたマルチスレッド サポートを確立することができました。 

アレクセイ: つまり、私の理解が正しければ、.size() メソッドは標準キュー インターフェイスの一部であり、アルゴリズムの複雑さは O(1) であるはずでした。

マイケル：はい、これに加えて別途カウンターが必要です。

アレクセイ: Java で .size() メソッドを呼び出した場合、結果はコレクションの実際のサイズに基づくものではなく、すぐに利用できることが期待されるためです。なるほど、ありがとう。

マイケル: 数年後、私は学生の Bill Scherer と一緒に二重データ構造に取り組んでいました - 実際、これがこれから話す内容です ヒドラについてのレポート。 Doug が私たちのところに来て、それらを Java Executor Framework で使用できると言いました。彼らは Bill と協力して、いわゆる公平キューと不公平キューという 2 つの実装を作成しました。私はこのプロジェクトについて彼らにアドバイスしましたが、実際のコードの作成には参加しませんでした。その結果、エグゼキュータの速度が大幅に向上しました。 

ウラジミール: アルゴリズムの誤った実装や、新しい機能の追加要求に遭遇したことがありますか?一般に、実践は理論と一致するはずですが、実際には異なることがよくあります。あなたがアルゴリズムを書き、紙の上ではそれが機能するのに、実装に携わる人々がより多くの機能やアルゴリズムの微調整を求め始めたとします。そのような状況に陥ったことはありますか?

マイケル: 誰かが私のところに来て「実装方法」を尋ねた唯一の例は、すでに話した Doug の質問でした。しかし、実際のニーズに合わせて興味深い変更が加えられたケースもいくつかあります。たとえば、IBM の K42 チームは MCS ロックを変換して標準インターフェイスにしたため、キュー ノードを取得ルーチンと解放ルーチンに行き来する必要がなくなりました。この標準インターフェイスのおかげで、理論的には美しいアイデアが実際に機能し始めました。驚くべきことに、彼らはそれに関する記事を一度も出版せず、特許を取得したものの、後にそれを放棄しました。そのアイデアは素晴らしかったので、私は可能な限りそれについて話すようにしています。 

私が公開したアルゴリズムに改良を加えた例は他にもあります。たとえば、MS キューには 30 段階のインストール メカニズムがあり、これはキューのクリティカル パス上に 1 つの CAS があることを意味します。古い車では、CAS は非常に高価でした。 Intel や他のメーカーは最近これらを非常に適切に最適化していますが、かつてはこれらは XNUMX サイクルの命令であったため、クリティカル パスに複数の命令があることは望ましくありませんでした。その結果、MS キューに似た別個のキューが開発されましたが、クリティカル パス上でアトミック操作が XNUMX つだけ含まれていました。これは、一定期間の操作に O(XNUMX) ではなく O(n) 時間がかかる可能性があるという事実により実現されました。ありそうもないことですが、可能性はあります。これは、特定の瞬間にアルゴリズムがキューの先頭から現在の位置までキューを横断したために発生しました。一般に、このアルゴリズムは非常に成功していることがわかりました。私の知る限り、アトミック操作に必要なリソースが以前より大幅に少ないこともあり、あまり広く使用されていません。しかし、そのアイデアは素晴らしかったです。 Oracle の Dave Dice の作品もとても好きです。彼のやることはどれもとても実践的で、鉄をとても上手に使っています。彼は、NUMA 対応の同期アルゴリズムとマルチスレッド データ構造の多くに関与していました。 

ウラジミール: アルゴリズムを作成したり、生徒に教えたりするとき、作業の結果はすぐには目に見えません。コミュニティが、たとえば新しい記事に慣れるまでには、ある程度の時間が必要です。新しいアルゴリズムはすぐには適用されません。 

マイケル: その記事が重要かどうかは、すぐにはわかりません。学会で賞を受賞した論文を研究してみるのも面白いと思います。つまり、かつてプログラム委員会のメンバーが最も優れていると考えていた記事を見てください。リンクの数とビジネスへの影響から、これらの記事が 10 年、20 年、25 年後に実際にどの程度の影響力を持つかを計算してみる必要があります。この 10 つに強い相関関係があるとは思えません。それはゼロにはなりませんが、おそらく私たちが望むよりもはるかに弱いものになるでしょう。多くのアイデアは、広く普及するまで長い間未公開のままです。たとえば、トランザクション メモリを考えてみましょう。元の記事が公開されてから、人々が実際にその記事を使ってマシンを作り始めるまで、20 年以上が経過しました。そして、このメモリが商用製品に登場する前に、そしてXNUMXすべてが登場しました。非常に長い間、誰もこの記事に注目しませんでしたが、その後、それへのリンクの数が急激に増加しました。これを事前に予測することは困難です。一方で、アイデアがすぐに実装される場合もあります。数年前、私は DISC のために Joe Izraelevitz とともに論文を書き、永続データ構造を実行しているコンピュータがクラッシュした後に使用できる永続データ構造の有効性の新しい正式な定義を提案しました。当初からこの記事は気に入っていましたが、思ったよりも人気が高かったです。これはいくつかの異なるグループによって使用され、最終的には永続構造の標準定義になりました。もちろん、それは素晴らしいことです。

ウラジミール：評価に使っているテクニックはありますか？自分の論文や生徒を評価しようとさえしていますか?教えた人が正しい方向に進んでいるかどうかという点で。

マイケル: 他のみんなと同じように、私も今自分がやっていることにより注意を払っています。繰り返しますが、私も他の皆さんと同じように、自分の過去の論文が引用されているかどうかを確認するために Google Scholar を時々チェックしますが、それは単なる好奇心からです。ほとんどの場合、私は生徒たちが今やっていることに夢中になっています。現在の作品を評価する際には、何がエレガントで何がそうでないかといった美的要素も考慮されます。そして日常レベルでは、未解決の質問が大きな役割を果たします。たとえば、ある学生が結果のグラフを持って私のところに来て、私たちはグラフの奇妙な動作がどこから来たのかを理解しようとしています。一般に、私たちは仕事において、まだ理解していないことを常に理解しようと努めています。 

トランザクションメモリ

ビタリ: トランザクション メモリについて少し話してもいいでしょうか?

マイケル：せっかく頑張ったのだから、少しは言う価値があると思います。これは私が他のどのトピックよりも多くの出版物を持っているトピックです。しかし同時に、奇妙なことに、私はトランザクション メモリについて常に非常に懐疑的でした。私の意見では、 Herlihy と Moss による記事 （M. Herlihy、J. E. B. Moss）は時代に先駆けて出版されました。 1990 年代初頭、彼らは、トランザクション メモリが才能のあるプログラマがマルチスレッド データ構造で作業するのに役立ち、これらの構造を一般のプログラマがライブラリとして使用できるようにする可能性があると提案しました。つまり、Doug Lee が JSR 166 を実行するのに役立ちます。しかし、トランザクション メモリは、マルチスレッド プログラミングを容易にすることを目的としたものではありません。しかし、これはまさに 2000 年代初頭に認識され始め、広く普及したものです。これは、並列プログラミングの問題を解決する方法として宣伝されました。このアプローチは私にとっていつも絶望的に思えました。トランザクション メモリは、並列データ構造の作成を容易にするだけです。私には、これが彼女が達成したことのように思えます。 

マルチスレッドコードを書くことの難しさについて

アレクセイ： とても興味深い。通常のプログラマとマルチスレッド コードを記述できるプログラマの間には、一定の壁があるようです。昨年、私はアルゴリズム フレームワークを実装している人々と何度か話しました。たとえば、Martin Thomson や、マルチスレッド ライブラリに取り組んでいるプログラマーなどです。 (編集者注: Martin Thompson は非常に有名な開発者です、と彼は書いています) かく乱 и アーロン。そして彼はまた、 報告 ジョーカー 2015 カンファレンスでのビデオ録画 YouTube で視聴可能。彼も同じだ 開かれた この会議 基調講演の録音 もご利用いただけます）。彼らによると、主な課題はアルゴリズムを高速かつ使いやすくすることだという。つまり、この壁を乗り越えて、できるだけ多くの人をこの地域に呼び込もうとしているのです。どう思いますか？

マイケル: これがマルチスレッドの主な問題です。システムの複雑さを増やさずに、どのようにして高いパフォーマンスを達成するかということです。 

アレクセイ: 複雑さを避けようとすると、アルゴリズムが汎用性を失ってしまうからです。

マイケル: ここで重要なのは、適切に設計された抽象化です。コンピュータシステムという分野では、これが一般的にメインになっているような気がします。バトラー・ランプソンはこの言葉を好んで使い、私たちを「抽象化の商人」と呼んでいます。単純なテクノロジーは今日存在しません。私たちが使用するプロセッサには 10 億個のトランジスタが搭載されており、シンプルさは問題外です。同時に、ISA はプロセッサよりもはるかに単純です。これは、ISA に高いパフォーマンスと比較的シンプルなインターフェイスを提供するために非常に長い間取り組んできたからです。しかし、彼女にとってもすべてが順調というわけではありません。同じ問題は、現在市場に登場している加速器にもあります。 GPU に適切なインターフェイス、暗号化メカニズム、圧縮、トランスコーディング メカニズム、線形代数メカニズム、さらにはより柔軟な FPGA をどのように作成するかという疑問が生じます。ツールを使いやすくし、複雑さを隠すインターフェイスを作成するにはどうすればよいでしょうか?これは削除されませんが、単純なプログラマからは隠蔽されます。 

アレクセイ: 私の理解では、抽象化を理解するには依然として障壁があります。科学技術の発展段階におけるメモリ モデルを考えてみましょう。これは主要な抽象概念の 1 つです。そのおかげで、すべてのプログラマは 2 つのグループに分けられます。大部分はそれを理解していない人、そして小さな部分は理解している、または理解していると考えている人です。 

マイケル: それは良い質問ですね。メモリ モデルを本当に理解している人はいますか?

ビタリ: 特に C++ では。

マイケル: いつかハンス・ベームと話してください。彼は私が知っている中で最も賢い人の一人であり、記憶モデルの第一人者です。彼は理解できないことがたくさんあることをすぐに教えてくれます。しかし、抽象化の問題に戻ると、私の意見では、過去 30 年間のメモリ モデルの分野で最も重要なアイデアが表現されました。 サリタ・アドヴェの博士論文の中で。 (編集者注: 出版物の完全なリストはこちらからご覧いただけます リンク).

アレクセイ: 私の質問は、この障壁はコンセプトの性質そのものから来ているのでしょうか? 

マイケル： いいえ。 Sarita は、適切なアプローチを使用すれば、すべての複雑さをうまく隠し、高いパフォーマンスを実現し、プログラマーにシンプルな API を提供できるという結論に達しました。この API に従えば、一貫した一貫性を実現できます。これが正しいモデルだと思います。データ競合のないコードを記述し、逐次一貫性を確保します。もちろん、レースの可能性を減らすためには特別なツールが必要ですが、それは別の問題です。 

ウラジミール: あなたのキャリアの中で、解決したかに見えた問題が突然大惨事に変わったり、この問題が解決不可能であることが判明したりしたことがありますか?たとえば、理論的には、任意の数値を因数分解したり、任意の数値が素数かどうかを判断したりできます。しかし実際には、これを行うのは難しい場合があり、現在のハードウェアでは数値を因数分解することが困難です。似たようなことがあなたにも起こったことがありますか？

マイケル：そんなことはすぐには思い出せません。ある地域で何もすることがなくなったように思えたときがありましたが、そこで何か新しくて興味深いことが起こりました。例えば、待ち行列無制限の領域はすでに成熟していると思いました。 MNS キューをいくつか改善した後、特に何も起こらなくなりました。そしてモリソン（アダム・モリソン）とアフェク（イェフダ・アフェク）が発明した LCRQキュー。ほとんどの場合、クリティカル パスにはフェッチ アンド インクリメント命令のみが存在しますが、無制限のマルチスレッド キューが可能であることが明らかになりました。そしてこれにより、桁違いに優れたパフォーマンスを達成することが可能になりました。フェッチアンドインクリメントが非常に便利であることを知らないわけではありません。エリック・フロイデンタールは、1980 年代後半のアラン・ゴットリーブとのウルトラコンピューターに関する著作の中でこれについて書いていますが、それは限られたキューに関するものでした。 Morrison と Afek は、無制限のキューでフェッチアンドインクリメントを使用できました。

新しいアーキテクチャ。トランザクションメモリの勝利は近いのでしょうか?

ウラジミール: アルゴリズムに役立つ可能性のある新しいアーキテクチャ ソリューションをお探しですか? 

マイケル：もちろん、実装してほしいことはたくさんあります。 

ウラジミール：例えばどんなものですか？

マイケル: まず第一に、Intel および IBM プロセッサーのハードウェア レベルのトランザクション メモリに対するいくつかの簡単な拡張です。特に、発生した非トランザクションのロードとストアをトランザクション内ですぐに使用できるようにしたいと考えています。これらはすぐに前発生シーケンスのループにつながるため、難しい場合があります。しかし、抽象化のレイヤーを維持すると、トランザクションの実行中にトランザクションの外で実行できる非常に興味深いことがたくさんあります。これを実装するのがどれほど難しいかはわかりませんが、非常に便利です。 

もう 100 つの便利な点は、リモート メモリからキャッシュをロードすることです。遅かれ早かれこれは実現されると思います。このテクノロジーにより、非集約メモリを備えたシステムの作成が可能になります。たとえば、ラック内に XNUMX テラバイトの不揮発性メモリを保持し、そのメモリのどのセクションがプロセッサの物理アドレス空間に対応するかをオペレーティング システム自体が動的に決定することが可能になります。これは、大量のメモリを必要とするタスクに提供できるため、クラウド コンピューティングにとって非常に役立ちます。誰かがやってくれると思うよ。

ビタリ: トランザクション メモリについての話を終えるにあたり、このトピックに関してもう 1 つ質問があります。トランザクション メモリは最終的に標準のマルチスレッド データ構造に取って代わるのでしょうか?

マイケル： いいえ。トランザクションは投機的なメカニズムです。プログラミング レベルでは、これらはアトミック ロックですが、内部では推測です。このような予測は、推測のほとんどが正しい場合に機能します。したがって、トランザクション メモリは、スレッドが相互にほとんど対話しない場合に適切に機能し、対話がないことを確認するだけで済みます。ただし、メッセージがスレッド間で開始される場合、トランザクションはほとんど役に立ちません。説明しましょう。ここで話しているのは、トランザクションがアトミックな操作全体にラップされている場合です。これらは、マルチスレッド データ構造のコンポーネントとして引き続き使用できます。たとえば、3 ワードの CAS が必要で、同時に 20 のスレッドで動作する真のマルチスレッド アルゴリズムの真ん中で 3 つの小さなものをマルチスレッドする必要があるとします。一般に、トランザクションは便利ですが、マルチスレッドのデータ構造を適切に設計する必要性がなくなるわけではありません。 

不揮発性メモリ、Optane DIMM、超高速デバイス。

ビタリ: 最後にお話したいのは、あなたの現在の研究テーマである不揮発性メモリについてです。近い将来、この分野では何が期待できるでしょうか?おそらく、すでに存在する効果的な実装をご存知ですか? 

マイケル: 私はハードウェアの専門家ではありません。ニュースで読んだことと同僚から聞いたことしか知りません。インテルが販売していることは誰もがすでに聞いています。 Optane DIMM、ダイナミック RAM よりも読み取りレイテンシが約 3 倍、書き込みレイテンシが約 10 倍になります。これらは間もなく大容量バージョンで利用可能になる予定です。数テラバイトのバイトアドレス指定可能な RAM を搭載したラップトップが使えると考えるのは面白いことです。 DRAM を使用しているため、10 年以内にこの新しいテクノロジーを使用することを決定する可能性があります。容量を増やすだけです。しかし、エネルギーの自立のおかげで、まったく新しい機会が私たちに開かれています。ストレージスタックを根本的に変更して、バイトアドレス指定可能な作業メモリとブロック構造の永続メモリの間に分離がなくなるようにすることができます。したがって、あるプログラムの実行から別のプログラムの実行に転送する必要があるものすべてをブロック構造のファイルにシリアル化する必要はありません。これから、オペレーティング システム、ランタイム環境、分散データ ストアに影響を与える多くの重要な原則を導き出すことができます。この分野は非常に興味深い仕事です。個人的には、これがどのような結果をもたらすのかを予測するのは困難ですが、ここでの問題は非常に興味深いものです。ここには革命的な変更が生じる可能性がありますが、障害回復はシステムの通常動作に次ぐ「マルチスレッド」プロセスであるため、マルチスレッドに関する作業から非常に自然に生じます。 

私が現在取り組んでいる 5 番目の主要なトピックは、超高速デバイスの管理と、システム的なポリシー制御によるユーザー空間からのデバイスへの安全なアクセスです。近年、デバイスへのアクセスをユーザー空間に移す傾向があります。これは、TCP-IP カーネル スタックが、XNUMX マイクロ秒ごとに新しいパケットを必要とするネットワーク インターフェイス上では機能できないためです。したがって、製造元はデバイスへの直接アクセスを提供します。しかし、これは、オペレーティング システムがプロセスの制御を失い、競合するアプリケーションに対してデバイスへの適切なアクセスを提供できないことを意味します。私たちの研究チームは、この欠点は回避できると考えています。今月の USENIX ATC でこれに関する記事を掲載する予定です。長期間存続するバイトアドレス指定可能な永続メモリは本質的に、ユーザー空間でアクセスする必要がある超高速 I/O を備えたデバイスであるため、これは永続性に関する作業に関連しています。この研究により、マイクロカーネル、エクソカーネル、および機能を OS カーネルからユーザー空間に安全に移動するその他の従来の試みに対する新しいアプローチが可能になります。 

ウラジミール: バイトアドレス指定可能なメモリは優れていますが、光の速度という物理的な制限があります。これは、デバイスとの対話時に必然的に遅延が発生することを意味します。 

マイケル： 絶対的に正しい。

ウラジミール: 新しい負荷に対処するのに十分な容量はありますか?

マイケル: これは素晴らしい質問ですが、答えるのは難しいでしょう。メモリ内で処理するというアイデアはかなり前から存在しており、非常に興味深いものですが、非常に複雑でもあります。私はこの分野で働いたことはありませんが、そこで何か発見があれば嬉しいです。申し訳ありませんが、これ以上付け加えることはありません。 

ウラジミール：もう一つ問題があります。新しい、大幅に大容量の RAM を CPU に搭載することは不可能になります。したがって、物理的な制限により、この RAM は分離する必要があります。 

マイケル：それはすべて、集積回路の製造における欠陥の数によって決まります。完全に欠陥のない半導体ウェーハを作成することができれば、それから超小型回路全体を作ることが可能になります。しかし今では、切手よりも大きな超小型回路を作る方法はわかりません。 

ウラジミール：しかし、私たちはまだ巨大なサイズ、約センチメートルについて話しています。これは必然的にレイテンシーに影響を与えます。 

マイケル： はい。光の速度に関してはどうすることもできません。 

ウラジミール： 残念ながら。 

次の大きなトレンド。二重データ構造。ヒドラ。

ビタリ：私が理解している限り、あなたは新しいトレンドを非常に早くキャッ​​チします。あなたは、トランザクション メモリで最初に作業した人の 1 人であり、不揮発性メモリで最初に作業した人の 1 人でもあります。次の大きなトレンドは何になると思いますか?それとも秘密なのでしょうか？

マイケル：正直に言うと、分かりません。何か新しいことが起こったときに気づくことができれば幸いです。私は自分自身で新しい分野を発明するほど幸運ではありませんでしたが、いくつかの幸運に恵まれ、他の人が作った新しい分野でかなり早い段階から仕事を始めることができました。将来的にはこれができるようになることを願っています。

アレクセイ: このインタビューの最後の質問は、Hydra でのパフォーマンスと学校での活動についてです。私の理解が正しければ、学校での報告はブロッキングフリーアルゴリズムについて、学会では二重データ構造についての報告になると思います。これらの報告について一言いただけますか。

マイケル: これらのトピックについては、このインタビューですでに触れました。それは私が生徒のビル・シェーラーと行った研究についてです。彼はそれに関する論文を書き、Doug Lee もそれに貢献し、最終的には Java ライブラリのマルチスレッド同期キューの一部になりました。データ構造がブロックせずに読み書きされる、つまり、各操作のクリティカル パス上の命令数が限られていると仮定します。空のコンテナーからデータを削除しようとしたり、このコンテナーにない特定のデータを削除しようとすると、すぐに削除できないことが通知されます。ただし、スレッドがこのデータを本当に必要とする場合、この動作は受け入れられない可能性があります。そこで最初に思いつくのは、必要なデータが出現したかどうかを常に尋ねるループを作成することです。しかし、その後、他の人への干渉が発生します。さらに、このアプローチでは、10 分間待機すると、他のスレッドが到着し、誤って必要なデータを最初に受信してしまいます。デュアル データ構造にはまだロックがありませんが、スレッドが適切に待機できるようになります。 「ダブル」という用語は、構造にデータまたはデータ要求のいずれかが含まれていることを意味します。これらをアンチデータと呼びます。したがって、空のコンテナから何かを取得しようとすると、代わりにリクエストがコンテナに入れられます。これで、スレッドは他の人に迷惑をかけることなくリクエストを待つことができます。さらに、データ構造によりリクエストに優先順位が割り当てられるため、受信したリクエストは適切な人に渡されます。その結果、正式な仕様と実際の優れたパフォーマンスを維持した非ロック機構が実現しました。 

アレクセイ: このデータ構造から何を期待しますか?すべての一般的なケースでパフォーマンスが向上しますか、それとも特定の状況により適していますか? 

マイケル: これは、まずロックなしでコンテナーが必要な場合、そして次に、コンテナーに含まれていないデータを取得する必要がある状況で待機する必要がある場合に便利です。私の知る限り、私たちのフレームワークは、これら 2 つの条件が満たされた場合に最適な動作を提供します。したがって、このような場合に使用することをお勧めします。ロックレス データ構造の主な利点は、パフォーマンスの問題を回避できることです。また、多くのアルゴリズムでは、データがあるスレッドから別のスレッドに転送される場合、待機することが非常に重要です。

ビタリ: はっきりさせておきますが、学校でもカンファレンスでも同じことについて話しますか?

マイケル： 学校で 私が話します レッスンの冒頭で概説した基本原則とともに、マルチスレッドのデータ構造について概説します。聴衆はスレッドとは何かを知っており、ロックについてはよく知っていると思います。この基礎知​​識を踏まえて、ロックフリーのデータ構造についてお話します。メモリ管理などのトピックに触れながら、この分野の最も重要な問題の概要を説明します。 MS キューほど複雑なものはないと思います。

アレクセイ: 学校の授業の最後に二重データ構造について教える予定ですか?

マイケル: それらについては触れますが、あまり時間をかけません。 Hydra レポートは彼らに捧げられます。最終的に Java に組み込まれたプロジェクトについて説明するほか、Joe Israelevich と協力して LCRQ キューのデュアル バリアントを作成し、デュアル データ構造のほぼ普遍的なデザインを作成することも取り上げます。

アレクセイ：ということは、学校での講義は初心者向け、Hydraの二重データ構造の講義はある程度経験のある人向けということですね？

マイケル: 間違っていたらごめんなさい。ただし、Hydra の聴衆は非常に多様で、多くの Java 専門家や、一般にマルチスレッド プログラミングに特に関与していない人々も含まれます。 

ビタリ： はい、そうです。

アレクセイ: 少なくとも私たちはそう願っています。

マイケル: この場合、私はこのインタビューを始めたときと同じ問題に直面することになります。それは、技術的な詳細が十分に豊富で、すべてのリスナーがアクセスできるレポートをどのように作成するかということです。

ビタリ：講義と同じようにレポートをするのでしょうか？つまり、観客に話しかけて状況に適応するということですか？

マイケル：レポートにはスライドが含まれるので、そうはいかないと思います。リスナーが最初に異なる言語を話す場合、スライドは重要です。多くの人は私の英語を理解するのが難しいと感じるでしょう、特に私が早口で話す場合はそうです。これらのトピックを選んだ理由は、 ピーター・クズネツォフ SPTDC スクールでロックフリーのデータ構造について話してほしいと頼まれました。次に、Java ユーザー グループのカンファレンス用のレポートが必要になり、特に Java プログラマーにとって興味深いものを選びたいと思いました。最も簡単な方法は、私が何らかの形で関わった Java ライブラリの事柄について話すことでした。 

アレクセイ: Hydra の視聴者はすでにロックフリー プログラミングについてある程度の知識があり、おそらくこの分野である程度の経験があると想定しています。しかし、これは単なる仮定にすぎず、状況は会議そのもので明らかになるだろう。とにかく、お時間をいただきありがとうございました。このインタビューは読者にとって非常に興味深いものになると確信しています。どうもありがとう！

ビタリ： ありがとう。 

マイケル: サンクトペテルブルクでお会いできることを嬉しく思います。 

アレクセイ: 私たちも美しい街を持っています。ここに来たことがありますか？

マイケル：いいえ、ロシアには一度も行ったことはありません。でも、サンクトペテルブルクは、まだ行ったことはないけれど、ぜひ行きたい場所のリストにずっと入っていたので、今回のお誘いはとても嬉しかったです。 

アレクセイ：ところで、講演者向けの旅行プログラムを予定しています。インタビューしていただきありがとうございました。良い一日を！

2019 年 11 月 12 ～ 2019 日にサンクトペテルブルクで開催される Hydra XNUMX カンファレンスで、マイケルとの会話を続けることができます。彼は報告書を持って来るでしょう 「二重データ構造」。 チケットは購入できます 公式ウェブサイト上で.

出所： habr.com