Distributed Chemical Computing : A Feasibility Study

International audienceChemical Programming was born to fill the lack of naturally parallel languages. In such a paradigm, a computation is envisioned as a solution of information-carrying molecules colliding non-deterministically. On collisions, new molecules, and thus new data, are produced. With the rise of service-oriented computing, such models have recently regained momentum, and have been shown to be an adequate means to express the dynamic coordination of services in an autonomic fashion. However, the execution of programs written following this model at large scale is still a widely open problem, hindering it to be actually leveraged. This paper studies the possibility of building a distributed execution environment for chemical programs. A runtime model and algorithms to distribute the runtime of chemical programs are proposed on top of a peer-to-peer environment. The theoretical analysis as well as the experimental campaign conducted on a first prototype establish the viability of the framework proposed, thus lifting a barrier towards the full adoption of the chemical model.Le modèle de programmation chimique a été initialement proposé pour permettre de capturer l'essence d'un programme parallèle. Selon ce modèle, un programme est vu comme une solution chimique de molécules porteuses d'information, qui, lors de l'exécution du programme, se rencontrent de façon non déterministe, parfois réagissant, produisant de nouvelles molécules de données. Un tel paradigme permet aux programmeurs de se focaliser sur la logique du problème à résoudre, sans se soucier des détails de sa mise en oeuvre. Au fil des ans, le modèle a été enrichi avec de la structure, du contrôle, et plus de facilité d'utilisation. Plus significativement, le modèle a été élevé à l'ordre supérieur, ajoutant à son expressivité. Récemment, de tels modèles ont ainsi pu être utilisée pour développer des abstractions de haut-niveau pour la spécification d'architectures orientées service autonomes. Toutefois, le déploiement de programmes chimiques sur des plates-formes distribuées à large échelle reste un problème largement ouvert, empêchant sa mise en pratique. Dans ce papier, nous étudions la possibilité de construire un environnement pour l'exécution distribuée de programmes chimiques. Un modèle d'exécution générique et les algorithmes distribués d'une machine chimique distribuée sont proposés. En particulier, nous présentons un algorithme distribué de détection d'inertie, optimal en terme dans nombre de comparaison de molécule. Afin de compléter cette étude, un prototype logiciel a été développé et expérimenté au-dessus de la plate-forme Grid'5000. Les résultats de ces expériences sont discutés, et donnent des indications quant aux performances et la viabilité d'un tel environnement