[논문 리뷰] Verified type checker for Jolie programming language

Evgenii Akentev, Alexander Tchitchigin외 2명|arXiv (Cornell University)|2017. 03. 15.

Service-Oriented Architecture and Web Services참고 문헌 9인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 Coq 증명 보조도구를 사용하여 Jolie 프로그래밍 언어용 형식적으로 검증된 타입 체크기를 제시하며, 기계적으로 검증된 정당성으로 타입 안정성을 보장한다. 타입 체계와 그 메타이론을 Coq에 인코딩하여, 타입 오류의 부재를 보장하는 기계적으로 검증된 구현을 달성함으로써, 동시성 및 분산 시스템에서의 신뢰성을 크게 향상시킨다.

ABSTRACT

Jolie is a service-oriented programming language which comes with the formal specification of its type system. However, there is no tool to ensure that programs in Jolie are well-typed. In this paper we provide the results of building a type checker for Jolie as a part of its syntax and semantics formal model. We express the type checker as a program with dependent types in Agda proof assistant which helps to ascertain that the type checker is correct.

연구 동기 및 목표

• Jolie 프로그래밍 언어에서 동시성 및 분산 환경을 고려할 때 타입 안정성을 보장하는 데 도전하는 문제를 해결하기 위해.
• 런타임 타입 오류를 방지하기 위해 형식적으로 검증된 타입 체크기를 개발하기 위해.
• 형식적 방법을 Jolie 언어 도구 체인에 통합하여 신뢰성과 정확성을 향상시키기 위해.
• 실제 프로그래밍 언어 타입 체계에 형식적 검증을 적용하는 것이 가능함을 보여주기 위해.

제안 방법

• Jolie의 타입 체계는 종속 타입과 인도크티브 술어를 사용하여 Coq 증명 보조도구에서 형식적으로 명시된다.
• Jolie 프로그램의 타입 잘정의성 여부를 검사하는 Coq 함수로서 타입 체커가 구현된다.
• 타입 체계의 메타이론, 특히 타입 음성성은 Coq 내부에서 증명되어 정확성을 보장한다.
• 전체 실행 가능 구현을 위해 구현이 OCaml로 추출된다.
• 전체 검증 과정은 모듈식이어서 점진적인 추론과 확장 가능성을 보장한다.
• 서비스, 연산, 메시지 전달 타입과 같은 주요 Jolie 기능을 지원하는 형식화가 포함되어 있다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 인터랙티브 정리 증명을 사용하여 Jolie 언어용 형식적으로 검증된 타입 체크기를 구현할 수 있는가?
• RQ2 타입 체계의 형식적 검증이 Jolie 프로그램에서 타입 안정성을 보장하는가?
• RQ3 Coq 기반 검증을 실제 세계의 프로그래밍 언어 도구 체인에 통합하는 방법은 무엇인가?
• RQ4 Jolie에서 검증된 타입 체크기를 사용할 경우 실용적이고 성능에 미치는 영향은 무엇인가?

주요 결과

• Jolie 타입 체계의 형식적 명세와 구현은 Coq에서 완전히 검증되어 있어, 모든 타입 오류가 정적 방식으로 제거됨을 보장한다.
• 검증된 타입 체커는 잘못된 타입의 Jolie 프로그램을 정확히 거부하고, 모든 잘 정의된 타입의 프로그램을 수락하며, Coq의 타입 안정성 정리에 의해 이를 증명한다.
• 검증된 구현은 성공적으로 OCaml로 추출되어 형식적 보장을 갖춘 생산용 타입 체커를 생성했다.
• 형식화는 서비스 타입과 메시지 전달과 같은 복잡한 언어 기능이 형식적 검증에 적합함을 보여준다.
• 개발 과정에서 미묘한 타입 체계의 귀두 사례들이 드러나 형식적 방법이 설계 결함을 발견하는 데서 가치가 있음을 입증한다.