2014年4月16日星期三

luanet分布式lua框架 - sniperHW

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luanet最初只是一个网络框架,它简单的封装了一些网络相关接口然后暴露到lua中,让lua可以构建简单的网络应用.

随着我的手游服务器的开发,我发现在C语言中要实现一个简洁易用的RPC调用接口并不容易,于是开始考虑将整个服务器框架从主C,

辅lua的模式转变成主lua,辅C的模式.网络通讯,异步日志等一些在lua中无法实现或cpu消耗大的组件由C语言实现注册到lua中.由lua

组合这些组件来实现一 个分布式的网络框架.

进入主题,首先简单的介绍luanet的特性:

  • 单线程(日志另开一个线程用于往磁盘异步写)

  • 支持TCP,UDP,UNIX域套接字

  • 提供面向消息和RPC的通讯方式

  • 利用coroutine实现同步的远程调用接口

  • 谈化连接的概念,服务之间通过名字通讯

  • 直接使用lua table作为通讯协议

下面通过一个简单的实例来介绍luanet的使用:

local net = require "lua/net"
local table2str = require "lua/table2str"

local nameservice = net.netaddr_ipv4("127.0.0.1",8010)

local function Plus(arg)
return nil,arg.a + arg.b
end
luanet.RegRPCFunction(
"Plus") = Plus
luanet.StartLocalService(
"PlusServer",SOCK_STREAM,net.netaddr_ipv4("127.0.0.1",8012))
luanet.Register2Name(nameservice)

上面的代码实现了一个简单的服务器,提供一个叫做Plus的远程方法. 首先注册远程方法,名字就是Plus,之后用服务名PlusServer在8012

端口上启动一个TCP监听. 然后向名字服务注册自己.一个简单的远程调用服务就实现了,下面再来看下客户端.

local net = require "lua/net"
local table2str = require "lua/table2str"
local Sche = require "lua/scheduler"
local nameservice = net.netaddr_ipv4("127.0.0.1",8010)
--启动本地服务
luanet.StartLocalService("PlusClient",SOCK_STREAM,net.netaddr_ipv4("127.0.0.1",8012))
--注册到NameService
luanet.Register2Name(nameservice)
--启动100个lightprocess执行远程调用
for 1,100 do
Sche.Spawn(
function()
while true do
local ret,err = luanet.RPCCall("PlusServer","Plus",{a=1,b=2})
if err then
return
else
print(ret)
end
end
end
)
end

client首先用名字PlusClient在8012上启动一个TCP监听用于跟其它服务通信.之后向名字服务注册自己,然后 Spawn个coroutine不断的执行对

PluServer的Plus远程方法的调用.对于上面的示例需要说明的一点是,luanet中的所有代码都运行在coroutine环境下,输入luanet xxx.lua 的

时候,luanet首先会载入statr.lua文件,然后用xxx.lua作为参数调用start函数.由start函数启动一个coroutine去执行xxx.lua文件,具体可以

查看luanet.c和start.lua.

下面简单介绍luanet的公共接口:

StartLocalService(local_name,local_socktype,local_addr,cb_disconnected)

用local_name作为服务的名字,启动本地服务.这里需要说明的是,当服务A向服务B发送消息或调用远程方法的时候,A会建立一个到B的连接

(connect B的主监听),B在这个连接上接收A发过来的所有消息和请求,但不会通过这个连接往A发送消息或远程方法的响应.如果B要向A发送

消息或远程回应,则B要建立一条到A的连接(connect A 的主监听).也就是说A与B之间如果要双向通信需要建立两条单向的连接.

Register2Name(nameaddr)

将服务注册到名字服务.

SendMsg(name,msg)

向name服务发送一条消息

RPCCall(name,funcname,arguments)

调用name服务的funcname方法

RegRPCFunction(name,func)

注册一个远程方法

GetRemoteFuncProvider(funcname)

获取提供远程方法funcname的服务名字列表

GetMsg()

提取发往本服务的消息,如果消息队列为空阻塞当前coroutine.建议的使用方式是启动一组coroutine调用GetMsg,这样当一个

coroutine阻塞在远程调用上时还有其它的coroutine可以继续提取消息并服务.

有兴趣的朋友可以关注luanet


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简单易懂的程序语言入门小册子(1):基于文本替换的解释器,lambda演算 - 古霜卡比  阅读原文»

最近比较闲,打算整理一下之前学习的关于程序语言的知识。主要的内容其实就是一边设计程序语言一边写解释器实现它。这些知识基本上来自Programming Languages and Lambda Calculi和Essentials of Programming Languages这两本书。

我还记得高中奥数竞赛培训时的老师这样说过:“解题时一定要抓住定义。” 编程和解题一样,也要抓住定义。 所以在写解释器前,得先定义好这门要解释的程序语言。 这门程序语言基于Lambda演算。

从\(\lambda\)演算讲起

真不想讲\(\lambda\)演算……算了,还是简要说明一下。\(\lambda\)演算之于程序语言中的地位好比集合论之于数学。正如每一本数学教材,都要从集合论开始; 每一本程序语言教材,也要从\(\lambda\)演算讲起。 不过话说回来,追根溯源\(\lambda\)演算也是从集合论搭起来。 咱就不走那么远了,又累又没什么意思……

\(\lambda\)演算中的基本类型只有变量和函数两种。 变量用大写字母\(X\)表示。 像\(a,b,x,y,abc,...\)都是变量。 一个函数包含两个元素: 一个是函数参数(形参),它是一个变量; 另一个元素是函数体,它是一个\(\lambda\)演算表达式(这里是递归定义)。 用(lambda X M)表示一个函数, 其中X是一个变量,M是一个\(\lambda\)演算表达式( 别吐槽参数X那里少了个括号。 )。 为了描述的简洁,也用\(\lambda X.M\)表示一个函数。

举个例子,\(\lambda x.x\)是一个恒等函数\(f(x) = x\)。 在数学上一般用\(f(a)\)表示函数调用,\(a\)是实参。 在\(\lambda\)演算中把函数也放入括号,记为\((\lambda x.x \; a)\)。 函数调用的计算方法是在函数体中用实参替换形参。 在这个例子里\((\lambda x.x \; a) = a\)。 这个计算过程称为归约。

\(\lambda\)演算的函数都只包含一个参数。 如果要使用多参函数,可以用多个函数嵌套。 下面是一个例子: \[ \lambda x.\lambda y.(x \; y) \] 这种技巧被称作currying。

从上面的讨论看出,\(\lambda\)演算只包含三种表达式。 形式化地定义\(\lambda\)演算的语法如下: \begin{eqnarray*} M, N, L &=& X \\ &|& \lambda X.M \\ &|& (M \; N) \end{eqnarray*} 这里用大写字母\(M\)、\(N\)和\(L\)代表\(\lambda\)演算的表达式, 这是个递归定义,第二行、第三行出现了\(M\)和\(N\)。 第三行表达式是一个函数调用,一般要求处于函数位置的\(M\)应该要能归约成一个函数,否则归约就没法进行下去啦。

下面给出几个\(\lambda\)演算的表达式的例子: \begin{eqnarray*} & x \\ & \lambda x.x \\ & (\lambda x.x \; y) \\ & (\lambda x.(x \; x) \; \lambda x.x) \\ & (\lambda x.(x \; x) \; \lambda x.(x \; x)) \end{eqnarray*}

\(\lambda\)演算的归约依赖于替换操作。 在介绍替换操作之前还得先介绍自由变量。

自由变量

考察一个表达式:\((\lambda x.(\lambda x.x \; x) \; a)\)。 这个表达式归约到\((\lambda x.x \; a)\)。 可以看到,在\((\lambda x.(\lambda x.x \; x))\)函数体\((\lambda x.x \; x)\)中参数位置的变量\(x\)和\(\lambda x.x\)中点后面的\(x\)是不一样的。 参数位置中的\(x\)被替换成\(a\),而\(\lambda x.x\)中点后面的\(x\)没有被替换。 被替换的\(x\)称为表达式\((\lambda x.x \; x)\)的自由变量。 在函数调用的替换过程中只有自由变量会被替换。

自由变量指一个表达式中没有受到约束的变量。 约束指这个变量不是作为某个函数的参数而存在。 如表达式\(\lambda x.(f x)\)中\(f\)是自由变量,\(x\)不是自由变量。 用\(FV(M)\)表示表达式\(M\)中的所有自由变量的集合。

从这里开始,描述和\(\lambda\)演算有关的一些定义和算法将遵循\(\lambda\)演算的语法定义。 所以计算\(FV(M)\)的算法(也是\(FV(M)\)的精确定义)应该分成变量、函数和函数调用三种情况讨论: \begin{eqnarray*} FV(X) &=& \{X\} \\ FV(\lambda X.M) &=& FV(M) \backslash \{X\} \\ FV((M \; N)) &=& FV(M) \cup FV(N) \end{eqnarray*}

替换

用记号\(M[X \leftarrow N]\)表示在表达式\(M\)中将自由变量\(X\)(如果有出现这个自由变量)替换成表达式\(N\)。 更准确的定义如以下公式: \begin{eqnarray*} X_1[X_1 \leftarrow N] &=& N \\ X_2[X_1 \leftarrow N] &=& X_2 \\ &&其中X_1 \neq X_2 \\ (\lambda X_1.M)[X_1 \leftarrow N] &=& (\lambda X_1.M) \\ (\lambda X_1.M)[X_2 \leftarrow N] &=& (\lambda X_3.M[X_1 \leftarrow X_3][X_2 \leftarrow N]) \\ &&其中X_1 \neq X_2, X_3 \notin FV(N), X_3 \notin FV(M)\backslash\{X_1\} \\ (M_1 \; M_2)[X \leftarrow N] &=& (M_1[X \leftarrow N] \; M_2[X \leftarrow N]) \end{eqnarray*} 第四个公式看着比较复杂,其实是为了避免\(N\)中有自由变量\(X_1\)这种情况。 举个例子,\(\lambda x.y[y \leftarrow (x x)]\)应该替换为\(\lambda z.(x x)\)。 如果替换成\(\lambda x.(x x)\)就不对了。

如果\(N\)中没有自由变量\(X_1\),那么这个公式可以简化成: \begin{eqnarray*} (\lambda X_1.M)[X_2 \leftarrow N] = (\lambda X_1.M[X_2 \leftarrow N]) \end{eqnarray*}

归约

所谓归约,可以理解成求值,或者表达式化简(初中好像有学过代数表达式化简)。 \(\lambda\)演算有三种归约方法。 三种归约分别称为\(\alpha\)归约,\(\beta\)归约和\(\eta\)归约。 名字看着很渗人,不表示这三种归约难以理解,只说明命名的人没有一颗爱玩的心。

  • \(\alpha\)归约的意思是,函数参数变量的变量名是什么无关紧要。 比如\(\lambda x.x\)和\(\lambda y.y\)表示的同一个函数。 这个归约很基本,但是几乎上不会被用到就是的了。 \[ \lambda X_1.M \rightarrow_\alpha \lambda X_2.M[X_1 \leftarrow X_2] \]
  • \(\beta\)归约表示了函数调用过程,是最常用的归约。 \(\beta\)归约用函数调用的输入参数(实参)替换函数体中出现的参数变量(形参): \[ (\lambda X.M \; N) \rightarrow_\beta M[X \leftarrow N] \]
  • \(\eta\)归约指: \[ \lambda x.(f \; x) \rightarrow_\eta f \] 这个有点怪,但仔细想想不难理解。

一个解释器的作用是输入一个表达式,输出该表达式归约到最简(不能再\(\beta\)归约)的形式。 一般我们是希望这个最简形式能够是一个变量(\(X\))或者一个函数(\(\lambda X.M\)),因为函数调用是用来让人进行\(\beta\)归约的。 变量,或者函数,被称为“值”。 但是也有些坏掉了的表达式像\((x \; x)\),由于\(x\)是个变量而非函数,这个表达式没法再归约。 通常这种表达式被认为非法的表达式。 如果输出这种结果就表示输入程序有误,程序崩溃。 另外有些表达式不能归约到某种最简形式,也就是无限循环(可怜的西西弗斯)。 无限循环的一个经典例子是这个输入:\((\lambda x.(x \; x) \; \lambda x.(x \; x))\)。

一个解释器,给它一个输入,它会有以下三种情况:

  • 输出一个值:-)
  • 崩溃XD
  • 无限循环@_@

呼!总算写完。


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