The DSystemJ programming language for dynamic GALS systems: it’s semantics, compilation, implementation, and run-time system

The paper presents a programming language called DSystemJ, for dynamic distributed Globally Asynchronous Locally Synchronous systems (GALS), its formal model, formal syntax and semantics, its compilation and implementation. The language is aimed at dynamic distributed systems, which use socket based communication protocols for communicating between components. DSystemJ allows the creation and control at runtime of asynchronous processes called clock-domains, their mobility on a distributed execution platform, as well as the runtime reconfiguration of the system’s functionality and topology. As DSystemJ is based on a GALS model of computation and has formal semantics, it offers very safe mechanisms for implementation of dynamic distributed systems and potential for their formal verification. The principles and details of DSystemJ’s compilation, as well as its required runtime support are described. The runtime support is itself implemented in the SystemJ GALS language, which can be considered as a static subset of DSystemJ. Key-words: GALS systems, distributed programming, dynamic reconfiguration, formal model of computation, semantics, CSP, π-calculus, SystemJ, DSystemJ. ∗ INRIA Grenoble Rhône-Alpes, POP ART project team, France, [email protected] † INRIA Grenoble Rhône-Alpes, POP ART project team, France, [email protected] ‡ University of Auckland, New Zealand, [email protected] in ria -0 05 05 08 5, v er si on 1 22 J ul 2 01 0 Le langage de programmation DSystemJ pour les systèmes GALS dynamiques: sémantique, compilation, mise en œuvre et exécution Résumé : Cet article présente un nouveau langage de programmation appelé DSystemJ, destiné aux systèmes répartis dynamiques Globalement Asynchrones Localement Synchrones (GALS), ainsi que son modèle formel de calcul, sa syntaxe et sa sémantique formelle, sa compilation et sa mise en œuvre. Le langage est destiné à la conception des systèmes répartis dynamiques, qui utilisent des protocoles de communication basés sur les sockets. DSystemJ permet la création et le contrôle durant l’exécution de processus asynchrones appelés clockdomains, leur mobilité sur des plateformes d’exécution répartie, ainsi que la reconfiguration à l’exécution des fonctionnalités du système et de sa topologie. Puisque le modèle formel de calcul de DSystemJ est basé sur le modèle GALS et possède une sémantique formelle, il offre des mécanismes très sûrs pour la mise en œuvre de systèmes dynamiques répartis et le potentiel pour leur vérification formelle. Nous donnons les principes et les détails de la compilation de DSystemJ ainsi que son environnement de support à l’exécution. Cet environnement de support est lui-même mis en œuvre dans le langage GALS SystemJ, qui peut être considéré comme un sous-ensemble statique de DSystemJ. Mots-clés : systèmes GALS, programmation répartie, reconfiguration dynamique, modèle formel de calcul, sémantique, CSP, π-calcul, SystemJ, DSystemJ. in ria -0 05 05 08 5, v er si on 1 22 J ul 2 01 0 The DSystemJ programming language for dynamic GALS systems 3