Erlang y los nodos concurrentes

La concurrencia es uno de los esquemas más recientes que se han introducido a la computación. Como es sabido, y como lo reitera Joe Armstrong en su podcast, la concurrencia se generó alrededor del año 2003, una vez que las empresas que fabrican procesadores llegaron al límite físico, en la tendencia por el incremento de la frecuencia de reloj de los mismos procesadores. La razón principal: sobrecalentamiento, ya que la misma frecuencia de reloj incrementa proporcionalmente la potencia consumida por el procesador. Dado esto, la nueva tendencia es el desarrollo de chips que contengan varios procesadores, capaces de trabajar simultáneamente, ya sea compartiendo información en memoria, o cada núcleo con su segmento de memoria privado.

Joe Armstrong enfatiza que muchas de las tecnologías que se usan hoy en día para generar concurrencia, en realidad no son concurrentes, sino que sin formas de hacer que el calendarizador del sistema operativo mande los diferentes procesos, o threads a los diferentes núcleos que tiene una misma computadora. Sin embargo, estas tecnologías no permiten que un sólo ordenador envíe procesos a los núcleos de otro ordenador. En otras palabras, si tenemos acceso a otro ordenador mediante una conexión a Internet u otro medio, no podríamos utilizarlo para realizar multiprocesamiento aunque el vínculo sea compatible para ello. Se pueden implementar tareas como el “message passing”, entre otros; para realizar multiprocesamiento. Sin embargo, estas implementaciones son costosas en tiempo y recursos de los equipos.

Erlang es un algo similar a un sistema operativo que permite a los programadores realizar segmentos de código que realmente sean capaces de correr por sí mismos en una computadora con un procesador multinúcleo, e inclusive utilizar nodos para intercomunicar computadoras entre sí, y que cada proceso funcione de manera independiente completamente, en relación a los demás núcleos y/o chips de procesador. Una de las cualidades de Erlang, es que soporta el “message-passing”; sin embargo, esto se utiliza solamente cuando es requerido, y no es una implementación fija en cada programa en Erlang.

Joe Armstrong enfatiza que hay 3 cuestiones en las que debemos siempre tener cuidado para lograr una verdadera aplicación concurrente, y evitar muchas cosas que terminan haciendo de nuestro programa una implementación más parecida a una secuencial que a una paralela: a) el tiempo de cambio de contexto, b) el tiempo de paso de mensaje, y c) el tiempo de creación de los procesos. Personalmente, a estos puntos les puedo dar validez, como ingeniero electrónico, ya que a nivel de hardware es más eficiente un procesador que tarde menos en cambiar de contexto, en especial para las aplicaciones de alto riesgo y que trabajan mediante interrupciones. Si un procesador se espera mucho tiempo en atender una interrupción de alta prioridad, la secuencia de atención no sería ejecutada a tiempo, y podría tener resultados catastróficos. Por ejemplo, si tenemos un microcontrolador, interconectado con muchos otros, y este microcontrolador tarda en procesar que nuestro coche ha chocado y no trabaja oportunamente, el mensaje que debe recibir el microcontrolador que maneja las bolsas de aire, no las abriría a tiempo y los pasajeros correrían peligro de muerte.

Será interesante ver las implementaciones que se pueden hacer con Erlang, y las ventajas que tiene este “lenguaje” en comparación de las tecnologías thread y Fork/Join.