Using Relational Algebra to Facilitate Safe Refactoring for Performance in Rust

Abstract

The choice of how to organize data in memory has a significant effect on the overall efficiency of computer programs. Changing requirements over time may require this choice to be revisited after a program's initial development has been completed. Historically, data retrieval routines and program logic have been strongly coupled, which hinders the maintenance programmer's ability to reorganize a program's data without introducing new logic faults.This paper proposes a new framework, Memquery, which separates these two concerns, allowing a program's internal data to be reorganized without major changes to its logic routines. The theoretical basis for this framework is relational algebra, which has served a similar role in database systems for the past 50 years. A prototype of the Memquery framework is presented. A comparison study with traditional development techniques demonstrates that this prototype is capable of producing moremaintainable programs with similar performance characteristics.

Skipan gagna í minni tölvunnar hefur veruleg áhrif á keyrsluhraða forrita. Kröfur um virkni sem breytast í tímans rás geta valdið því að breyta þarf skipan gagna eftir að frumgerð er forrituð. Venjan er sú að gagnameðhöndlun sé sterklega samofin annarri virkni hvers forrits, sem gerir forritara sem vinnur í viðhaldi forritsins erfiðara að breyta skipan gagna án þess að valda því að nýjar villur læðist inn.Í þessari ritgerð er kynnt nýtt kerfi, Memquery, sem aðskilur þessi tvö vandamál og gerir kleift að endurskipuleggja innri gögn forrits án verulegra breytinga á annarri virkni. Fræðilegi grunnurinn fyrir þessu kerfi er venslaalgebra, sem hefur þjónað samsvarandi hlutverki í gagnagrunnskerfum síðastliðin 50 ár. Frumgerð af Memquery kerfinu er kynnt. Samanburður við hefðbundnar þróunaraðferðir sýnir að þessi frumgerð gerir kleift að þróa forrit sem eru auðveldari í viðhaldi en hafa sambærilegan hraða.