微软开源 P 语言，实现安全的异步事件驱动编程

微软最近开源了P语言，致力于在Linux、macOS和Windows上编写安全的异步事件驱动程序。

微软将P描述为一种领域特定语言，对异步系统的组件间通信进行建模，例如嵌入式、网络或分布式系统。P程序是通过有限状态机（finite state machine）来定义的，这些状态机会并发运行。每个状态机都有一个输入队列、状态、转换、机器本地存储，并且可以发送异步信息给其他状态机。在P中的基本操作要么是更新本地存储，发送消息，要么就是创建新的状态机。如下的代码片段展示了如何使用P来描述一个状态及其转换。除此之外，它还展现了如何发送消息或创建新的状态机：

…
start state Init {
entry {
server = new Server();
raise SUCCESS;
} on SUCCESS goto SendPing;
state SendPing {
entry {
send server, PING, this;
raise SUCCESS;
}
on SUCCESS goto WaitPong;
}
…

按照微软的说法，P程序能够使用模型检查功能来进行核实。这样的话，就允许开发人员确保所有的事件均能得到及时地处理。对于P程序来说，要想保证响应性，它的状态机就要处理每个状态上所有可以出队（dequeue）的事件。这种做法并不一定总是可行，因此对一些事件可能会进行延迟处理。在这种情况下，语言能够确保某个事件不会无限期延迟。P编译器能够核实程序的状态，还可以生成C代码，并交给C编译器执行，另外，它还可以输出Zing模型，用于系统测试。Zing是一个针对并发程序的开源模型检查器，它能够系统性地暴露一个模型所有可能出现的状态。

微软使用P语言实现和检验了Windows 8 USB设备驱动栈的核心功能。按照微软的说法，工程师使用P来序列化大量来自硬件、操作系统、功能驱动以及其他驱动组件的不同事件，提升了性能和可靠性。他们尤其指出，在新的USB hub驱动中，非法内存访问和竞态条件的数量不那么明显了，同时，枚举时间快了30%，也没有观察到worker条目饿死的现象。