Симулятор параллельных вычислений

Веб-приложение для наглядного моделирования многопоточного выполнения: deadlock-детекция, три стратегии планировщика, графовое представление состояния системы.

Курсовая работа, НИУ ВШЭ (Пермь), 2026.

Архитектура

Три крейта в одном workspace:

• simulator_core — дискретно-событийное ядро (DES), DFS-детектор дедлоков, три стратегии планировщика. Компилируется в WASM.
• backend — HTTP-сервер на Axum, отдаёт статику и JSON-сценарии из tasks/.
• frontend — SPA на Leptos (CSR), рисует SVG-граф ресурсов, цветной лог, панель конфигурации.

Быстрый старт

# зависимости
rustup target add wasm32-unknown-unknown
cargo install trunk

# сборка и запуск
make run
# → http://localhost:3000

Для разработки в двух терминалах:

make dev-back   # backend на :3000
make dev-front  # frontend на :8080 (hot-reload)

Структура

├── Cargo.toml                 # workspace (resolver = "3")
├── Makefile                   # сборка, запуск, проверка
├── task.schema.json           # JSON Schema Draft-07
├── crates/
│   ├── simulator_core/src/    # lib, models, simulator, strategy
│   ├── backend/src/main.rs    # 3 REST-эндпоинта
│   └── frontend/              # Leptos SPA
│       ├── index.html
│       ├── style.css
│       └── src/
│           ├── main.rs        # корневой компонент
│           ├── lib.rs         # реэкспорт simulator_core
│           ├── models/        # toast, report
│           ├── utils.rs       # generate_svg
│           └── components/    # 5 UI-компонентов
└── tasks/                     # 7 встроенных сценариев

Стратегии планировщика

Стратегия	Принцип
C (Pthreads)	Вытесняющий round-robin, FIFO-очереди
Python (GIL)	Кооперативная, один поток в момент
Go (Channels)	Честное FIFO по времени ожидания

Встроенные сценарии

1. Обедающие философы — 5 потоков, круговое ожидание
2. Сложный дедлок — цикл A→B→C→A
3. Производитель-потребитель — семафор capacity=3
4. Читатели и писатели — семафор capacity=2
5. Гонка за ресурс — 2 потока, 1 мьютекс
6. Голодание потоков — 6 потоков, 1 мьютекс, высокая конкуренция
7. Инверсия приоритетов — 3 потока с разными приоритетами

API

Метод	Путь	Описание
GET	/api/tasks	Список задач
GET	/api/tasks/{id}	Конфигурация задачи
POST	/api/tasks/validate	Валидация по схеме

Формат задачи

JSON с тремя обязательными полями: metadata, environment, initial_state, — и массивом threads с шагами (compute / lock / unlock). Полная спецификация в task.schema.json.

Команды

make build      # production-сборка (trunk + cargo)
make run        # сборка + запуск
make check      # cargo check --workspace
make clean      # очистка артефактов
cargo test --workspace  # модульные тесты

Требования

• Rust 1.85+ (edition 2024)
• wasm32-unknown-unknown target
• trunk
• Браузер: Chrome 90+, Firefox 88+, Safari 14+