[논문 리뷰] Actor Model of Computation: Scalable Robust Information Systems

Carl Hewitt|arXiv (Cornell University)|2010. 08. 09.

Distributed systems and fault tolerance참고 문헌 78인용 수 88

한 줄 요약

이 논문은 대규모 동시성 처리와 이질적이고 일관되지 않은 데이터를 처리할 수 있는 확장성 있고 견고한 정보 시스템을 구축하는 데 기초가 되는 계산의 액터 모델을 제시한다. 물리 법칙과 동시 프로그래밍 원리에서 영감을 얻어, 지속성, 동시성, 준교환성, 후원, 다원성 및 기원 추적을 지원하는 모델은 분산 및 클라우드 환경에서의 내성적인 정보 통합을 가능하게 한다.

ABSTRACT

The Actor model is a mathematical theory that treats "Actors" as the universal primitives of concurrent digital computation. The model has been used both as a framework for a theoretical understanding of concurrency, and as the theoretical basis for several practical implementations of concurrent systems. Unlike previous models of computation, the Actor model was inspired by physical laws. It was also influenced by the programming languages Lisp, Simula 67 and Smalltalk-72, as well as ideas for Petri Nets, capability-based systems and packet switching. The advent of massive concurrency through client-cloud computing and many-core computer architectures has galvanized interest in the Actor model. Actor technology will see significant application for integrating all kinds of digital information for individuals, groups, and organizations so their information usefully links together. Information integration needs to make use of the following information system principles: * Persistence. Information is collected and indexed. * Concurrency: Work proceeds interactively and concurrently, overlapping in time. * Quasi-commutativity: Information can be used regardless of whether it initiates new work or become relevant to ongoing work. * Sponsorship: Sponsors provide resources for computation, i.e., processing, storage, and communications. * Pluralism: Information is heterogeneous, overlapping and often inconsistent. * Provenance: The provenance of information is carefully tracked and recorded The Actor Model is intended to provide a foundation for inconsistency robust information integration

연구 동기 및 목표

• 동시 디지털 시스템을 위한 보편적인 계산 원리로 액터 모델을 수립하기 위해.
• 현대 정보 시스템에서의 일관성 부족, 이질성 및 확장성 문제를 해결하기 위해.
• 클라이언트-클라우드 및 멀티코어 아키텍처에서 다양한 데이터 소스를 통합하기 위한 이론적이고 실용적인 기반을 제공하기 위해.
• 기원 추적, 후원, 준교환성과 같은 원칙을 통해 견고한 정보 통합을 지원하기 위해.
• 일관성 부족과 동적 워크로드에 강건한 동시 시스템의 실용적 구현을 가능하게 하기 위해.

제안 방법

• 비동기 메시지 전달을 통해 통신하는 독립적이고 동시적인 엔티티인 액터를 사용하여 계산을 모델링하기 위해.
• 물리 법칙과 계산 원리에 기반한 수학적 공리 체계를 통해 시스템 행동을 형식화하기 위해.
• Lisp, Simula 67, Smalltalk-72, 페트리 넷, 능력 기반 시스템, 패킷 스위칭의 개념을 모델에 통합하기 위해.
• 분산 액터 간 상태 유지 및 정보 색인화를 통해 지속성을 보장하기 위해.
• 시간적 겹침을 허용하는 비차단 메시지 전달 상호작용을 통해 동시성을 지원하기 위해.
• 분산 시스템에서 신뢰성, 책임성 및 자원 할당을 보장하기 위해 기원 추적 및 후원 메커니즘을 통합하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떤 계산 모델이 일관되지 않거나 이질적인 데이터에 대해 강건하면서도 대규모 동시성을 지원할 수 있는가?
• RQ2 분산 시스템 간에 확장성 있고 신뢰성 있는 정보 통합을 가능하게 하기 위해 필요한 원칙은 무엇인가?
• RQ3 액터 모델가 물리 법칙에 기반하여 예측 가능하고 확장 가능한 행동을 보장하기 위해 어떻게 기초가 될 수 있는가?
• RQ4 기원 추적 및 후원 메커니즘이 동시 시스템에서 신뢰성과 자원 관리에 어떻게 기여할 수 있는가?
• RQ5 액터 모델이 준교환성을 통해 정보를 시점이나 맥락과 관계없이 효과적으로 사용할 수 있도록 어떻게 지원하는가?

주요 결과

• 액터 모델는 일관성 부족에 대해 강건하면서도 확장 가능한 동시 계산에 대해 수학적으로 엄밀한 기반을 제공한다.
• 이 모델은 지속적이고 동시적이며 이질적인 정보 처리를 지원하여 다양한 데이터 소스 간의 통합을 가능하게 한다.
• 준교환성은 정보가 새로운 작업을 유도하는지 여부 또는 진행 중인 프로세스에 영향을 미치는지 여부와 관계없이 효과적으로 사용될 수 있도록 한다.
• 후원 메커니즘은 계산 자원의 동적 할당을 가능하게 하여 장기 실행 및 확장 가능한 시스템을 지원한다.
• 기원 추적은 정보의 기원을 유지함으로써 분산 시스템에서의 신뢰성 및 감사 가능성을 향상시킨다.
• 물리 법칙에 기반한 이론적 기초와 기존 프로그래밍 언어 및 네트워킹 패러다임에서 영감을 얻은 실용적 접근은 클라우드 및 멀티코어 컴퓨팅 환경에서의 실제 적용 가능성을 보장한다.