Привет, Вы узнаете о том , что такое кортежное пространство, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое кортежное пространство , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Высоконагруженные проекты.Паралельные вычисления. Суперкомпьютеры. Распределенные системы.

Пространство кортежей — это реализация парадигмы ассоциативной памяти для параллельных/распределенных вычислений. Оно предоставляет хранилище кортежей , к которым можно обращаться одновременно. В качестве иллюстративного примера рассмотрим группу процессоров, которые производят данные, и группу процессоров, которые эти данные используют. Производители размещают свои данные в виде кортежей в пространстве, а потребители затем извлекают из пространства данные, соответствующие определенному шаблону. Это также известно как метафора доски . Пространство кортежей можно рассматривать как форму распределенной общей памяти .

Пространства кортежей легли в теоретическую основу языка Linda , разработанного Дэвидом Гелернтером и Николасом Каррьеро в Йельском университете в 1986 году.

Реализации кортежных пространств также были разработаны для Java ( JavaSpaces ), Lisp , Lua , Prolog , Python , Ruby , Smalltalk , Tcl и .NET Framework .

Объектные пространства — это парадигма разработки распределенных вычислительных приложений. Она характеризуется существованием логических сущностей, называемых объектными пространствами . Все участники распределенного приложения совместно используют объектное пространство . Поставщик услуги инкапсулирует услугу в виде объекта и помещает его в объектное пространство . Затем клиенты услуги обращаются к объектному пространству , узнают, какой объект предоставляет необходимую услугу, и получают запрос, обработанный этим объектом.

Парадигма объектных пространств как вычислительная концепция была предложена в 1980-х годах Дэвидом Гелернтером в Йельском университете . Гелернтер разработал язык под названием Linda для поддержки концепции глобальной координации объектов.

Пространство объектов можно рассматривать как виртуальное хранилище, используемое поставщиками и пользователями сетевых сервисов, которые сами по себе абстрагированы в виде объектов. Процессы взаимодействуют друг с другом, используя эти общие объекты, обновляя состояние объектов по мере необходимости.

После размещения объекта в пространстве объектов его необходимо зарегистрировать в каталоге объектов этого пространства . Затем любой процесс может идентифицировать объект в каталоге объектов , используя поиск по свойствам, где свойство, определяющее критерии поиска объекта, — это его имя или другое свойство, однозначно его идентифицирующее. Если необходимый объект еще не присутствует в пространстве объектов , процесс может дождаться его размещения в нем .

Объекты, помещенные в объектное пространство, являются пассивными, то есть их методы не могут быть вызваны, пока объекты находятся в объектном пространстве . Вместо этого процесс, осуществляющий доступ, должен извлечь объект из объектного пространства в свою локальную память, использовать предоставляемую объектом услугу, обновить состояние объекта и поместить его обратно в объектное пространство .

Эта парадигма по своей сути обеспечивает взаимное исключение . Поскольку после обращения к объекту он должен быть удален из объектного пространства и возвращен обратно только после освобождения. Это означает, что ни один другой процесс не может получить доступ к объекту, пока он используется одним процессом, что обеспечивает взаимное исключение.

JavaSpaces — это спецификация сервиса, предоставляющая механизм распределенного обмена объектами и координации (который может быть или не быть постоянным) для объектов Java . Она используется для хранения состояния распределенной системы и реализации распределенных алгоритмов . В JavaSpace все партнеры по обмену данными (узлы) взаимодействуют и координируют свои действия, совместно используя состояние.

JavaSpaces можно использовать для масштабируемости за счет параллельной обработки, а также для обеспечения надежного хранения объектов посредством распределенной репликации, хотя она не выдержит полного отключения электроэнергии, как жесткий диск; многие считают ее надежной, пока электроснабжение стабильно. Распределение также может осуществляться на удаленные серверы; однако это редкость, поскольку JavaSpaces обычно используются для приложений с низкой задержкой и высокой производительностью, а не для надежного кэширования объектов.

Наиболее распространенный шаблон проектирования программного обеспечения в JavaSpaces — это шаблон «мастер-рабочий». Мастер передает единицы работы в «пространство», а рабочие считывают, обрабатывают и записывают их обратно в пространство. В типичной среде существует несколько «пространств», несколько мастеров и много рабочих; рабочие обычно проектируются как универсальные, то есть они могут брать любую единицу работы из пространства и обрабатывать задачу.

JavaSpaces является частью технологии Java Jini , которая сама по себе не имела коммерческого успеха. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . [ 1 ] За прошедшие годы технология нашла и удержала новых пользователей, и некоторые поставщики предлагают продукты на основе JavaSpaces. JavaSpaces остается нишевой технологией, в основном используемой в финансовой сфере и телекоммуникационной отрасли, где она продолжает сохранять преданных поклонников. Анонс Jini/JavaSpaces вызвал немалый ажиотаж, хотя соучредитель Sun и главный архитектор Jini Билл Джой прямо заявил, что эта мечта о распределенных системах совершит « квантовый скачок в мышлении ». [ 2 ]

Следующий пример демонстрирует приложение, созданное с использованием JavaSpaces. Сначала создается объект, который будет использоваться совместно в объектном пространстве . В терминологии JavaSpace такой объект называется Entry . Здесь Entry используется для инкапсуляции сервиса, который возвращает строку "Hello World!" и отслеживает количество его использований. Сервер, предоставляющий этот сервис, создает объектное пространство , или JavaSpace . Затем Entry записывается в JavaSpace . Клиент считывает запись из JavaSpace и вызывает ее метод для доступа к сервису, обновляя при этом счетчик использования. Обновленная запись Entry записывается обратно в JavaSpace .

// An Entry class
public class SpaceEntry implements Entry {
     public final String message = "Hello World!";
     public Integer count = 0;
 
     public String service() {
         ++count;
         return message;
     }
 
     public String toString() {
         return "Count: " + count;
     }
}

// Hello World! server
public class Server {
     public static void main(String[] args) throws Exception {
         SpaceEntry entry = new SpaceEntry();            // Create the Entry object
         JavaSpace space = (JavaSpace)space();           // Create an Object Space
         // Register and write the Entry into the Space
         space.write(entry, null, Lease.FOREVER);        
         // Pause for 10 seconds and then retrieve the Entry and check its state.
         Thread.sleep(10 * 1000);
         SpaceEntry e = space.read(entry, null, Long.MAX_VALUE);
         System.out.println(e);
     }
}

// Client
public class Client {
     public static void main(String[] args) throws Exception {
         JavaSpace space = (JavaSpace) space();
         SpaceEntry e = space.take(new SpaceEntry(), null, Long.MAX_VALUE);
         System.out.println(e.service());
         space.write(e, null, Lease.FOREVER);
     }
}

Общее и различие Кортежных пространств с базами данных, кешеми, системами запросов по шаблону

Tuple space действительно похоже одновременно на:

• базу данных (очень простую)
• кеш/память сообщений
• систему запросов по шаблону

Но есть важные отличия.

В чем похоже на БД

1. Есть “данные в хранилище”

("enemy", "orc", 100)

2. Есть “запрос”

("enemy", ?, ?)

Это напоминает SQL:

SELECT * FROM enemies WHERE type = 'orc';

В чем похоже на кеш / Redis

Tuple space похож на:

• Redis
• key-value / document storage
• memory cache

Потому что:

• данные лежат в памяти
• быстрый доступ
• часто используется в распределенных системах

Ключевая разница

1. В БД программисты делают “запрос и получаешь копию”

SELECT → данные остаются в таблице

2. В Tuple Space ты “забираешь и удаляешь” (в in)

in(("enemy", ?, ?)) → данные исчезают из пространства

То есть это больше похоже на:

“взял задачу из общего пула”

Вторая ключевая разница — нет схемы

В БД:

table enemies(id INT, type TEXT, hp INT)

В Tuple space:

можно класть что угодно:
("enemy", 10)
("chat", "hi")
(42, true, "abc")

Нет строгой структуры.

Третья разница — модель взаимодействия

БД:

• клиент → сервер
• запрос → ответ

Tuple space:

• много процессов
• никто никого не знает
• взаимодействие через “общую память”

Очень точная аналогия

Tuple space — это:

“БД + очередь задач + шаблонный поиск + возможность забрать данные навсегда”

Таким образом

БД = таблица с данными
Кеш = быстрый словарь
Tuple space = “общий стол, где лежат материальные задачи, и любой может взять подходящую”

• Пространсвенная архитектура
• Линда ( язык координации)

Исследование, описанное в статье про кортежное пространство, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое кортежное пространство и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Высоконагруженные проекты.Паралельные вычисления. Суперкомпьютеры. Распределенные системы

Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про кортежное пространство