Uma plataforma para o desenvolvimento de sistemas concorrentes e distribuídos para a JVM

AkkaUma plataforma para o desenvolvimento de sistemas concorrentes e distribuídos para a JVM

• Daniel Capó Sobral• Consultor pela Tecnisys• Programador e Sysadmin• Ex-committer FreeBSD• Aficionado por Scala

AkkaUma plataforma para o desenvolvimento de sistemas concorrentes e distribuídos para a JVM

Conheça Akka, uma plataforma para o JVM para desenvolvimento de sistemas concorrentes e/ou distribuídos através do paradigma de Atores.

Descreveremos o paradigma de atores, suas vantagens e desvantagens, e mostraremos exemplos da API em Java e em Scala, com execução local e distribuída, memória transacional e tolerância a falhas.

Conteúdo

• O que é Akka?• Para que serve?• O que são atores?

Objetivos Principais

• Ensinar Akka• Ensinar programação com atores• Mostrar todos os módulos de Akka

Não é tema

O QUE É AKKA?

Uma cadeia de montanhas?

Uma cadeia de montanhas?• “Akka” é uma cadeia de montanhas na Suécia

Um componente do Typesafe Stack?

Um componente do Typesafe Stack?• A Typesafe foi fundada em 2011 pelos criadores da

linguagem de programação Scala e do middleware Akka.• O Typesafe Stack contém Scala, Akka e ferramentas de

desenvolvimento, tudo open source.• A Typesafe Subscription provê suporte comercial.

Uma solução de:

Concorrência

Escalabilidade

Tolerância à Falhas

Uma solução de:

• Atores• STM• Agentes• Dataflow

Concorrência

Escalabilidade

Tolerância à Falhas

Uma solução de:

Concorrência

• Vertical• Atores

• Horizontal• Atores Remotos• Gestão de Cluster

Escalabilidade

Tolerância à Falhas

Uma solução de:

Concorrência

Escalabilidade

• Supervisão de Atores• Todos Por Um• Cada Um Por Si

• “Deixe falhar”

Tolerância à Falhas

Concorrência

Atores

STM

Agentes

Dataflow

Atores

• Popularizou o conceito• 9 9s de disponibilidade

Erlang

• Atores como prova de conceito

Scala

• Novo design• Solução completa

Akka

Objetos vs Atores

• Públicos• Privados

Métodos

• Rascunho• Estático• Dinâmico

Estado

Objetos vs Atores

Objetos vs Atores

Objetos vs Atores

Objetos vs Atores

• Públicos• Privados

Métodos

• Rascunho• Estático• Dinâmico

Estado

• Orientado a eventos

Thread

Objetos vs Atores

Fatos sobre Atores

• Assíncronos• Threads próprios

Orientados à eventos

• Caixa de mensagens• Não compartilham estado!

Comunicação via mensagens

• Atores não são threads• Aproximadamente 600 bytes

Baratos

Definindo um Ator - Java

public class SampleUntypedActor extends UntypedActor { public void onReceive(Object message) throws Exception { if (message instanceof String) EventHandler.info(this, String.format("Received String message: %s", message)); else throw new IllegalArgumentException("Unknown message: " + message); }}

Criando um Ator - Java

import static akka.actor.Actors.*;ActorRef myActor = actorOf(SampleUntypedActor.class);myActor.start();

// Construtor com parâmetrosActorRef actor = actorOf(new UntypedActorFactory() { public UntypedActor create() { return new MyUntypedActor("service:name", 5); }}).start();

ActorRef vs Actor

• Serializável• Remote-aware

Portabilidade

• Actor é membro privado de ActorRef

Opacidade

• Actor this• ActorRef self

this vs self

Ciclo de Vida

New

• Não processa mensagens

Started

• Iniciado com “start”• Processa mensagens

Shutdown

• Iniciado com “exit” ou “stop”• Não pode fazer nada

Enviando uma mensagem

• actor.sendOneWay("Hello");

Envie e esqueça

• actor.sendOneWay("Hello", getContext());

Envie, com remetente

• Object result = actorRef.sendRequestReply("Hello", getContext(), 1000);

Envie, talvez receba resposta (ou exceção)

• Future future = actorRef.sendRequestReplyFuture("Hello", getContext(), 1000);

Envie, receba futuro

Futuros

interface Future<T> { void await(); boolean isCompleted(); boolean isExpired(); long timeoutInNanos(); Option<T> result(); Option<Throwable> exception(); Future<T> onComplete(Procedure<Future<T>> procedure);}

Usando Futuros - Java

Future future = actorRef.sendRequestReplyFuture("Hello", getContext(), 1000);future.await();if (future.isCompleted()) { Option resultOption = future.result(); if (resultOption.isDefined()) { Object result = resultOption.get(); ... } ... // whatever}

Respondendo ao Remetente - Java

public void onReceive(Object message) throws Exception { if (message instanceof String) { String msg = (String)message; if (msg.equals("Hello") && getContext().getSenderFuture().isDefined()) { // Reply to original sender of message using the channel getContext().channel().sendOneWay(msg + " from " + getContext().getUuid()); } }}

Respondendo Mensagem - Java

public void onReceive(Object message) throws Exception { if (message instanceof String) { String msg = (String)message; if (msg.equals("Hello")) { if (getContext().replySafe(msg + " from " + getContext().getUuid())) ... // success else ... // handle failure } }}

Parando um Ator - Java

actor.stop();

Akka em Scala

• router.tell(new Work(arg, nrOfElements), getContext());

• router ! Work(arg, nrOfElements)

Concisão

• val a = actorOf(new MyActor(..)).start()

Parâmetros “by-name”

• Ver exemplo de concisão acima!

Parâmetros implícitos

Akka em Scala

• case class Work(arg: Int, nrOfElements: Int)

• Coleções imutáveis por default• Estruturas de dados persistentes

Melhor suporte a imutabilidade

• case Work(arg, n) => // do stuff

Pattern matching

Typed Actors

• Requer Interface + Implementation

POJO -> TypedActors

• AspectWerkz Proxy

AOP

• Métodos viram mensagens assíncronas!

Objetos -> Atores

Agentes

Inspirado nos Agentes de Clojure

• Uma modificação de cada vez• Modificações de cada origem processadas em ordem

Modificações Assíncronas

• Toma parte em transações

Integrado ao STM

• Valor “atual” após todas modificações enfileiradas

Futuros

Agentes - Scala

• val agent = Agent(5)• agent.close()

Criando e Parando

• agent send 7• agent send (_ + 1)

Alterando

• val result = agent()• val result = agent.future.await.result.get

Lendo

STM

• Estado compartilhado• Transações multi-atores (transactors)

Mutabilidade Controlada

Modelo Clojure de Referências

Multiverse STM

STM - Java

final Ref<Integer> ref = new Ref<Integer>(0);

public int counter() { return new Atomic<Integer>() { public Integer atomically() { int inc = ref.get() + 1; ref.set(inc); return inc; } }.execute();}

Dataflow

• Mesmo resultado todas as vezes• Baseado em futuros• Scala Delimited Continuations

Concorrência Determinística

Derivado da linguagem Oz

• Exceções, data/hora, números aleatórios, etc

Nada de efeitos colaterais!

Dataflow - Scala

• val x = Promise[Int]()

Declarar variável dataflow

• flow { ... x() ... }

Usar valor

• flow { ... x << 5 ... }

Assinalar valor

• flow { ... x << y ... }

Assinalar a uma outra variável

Escalabilidade

• Atores• Dataflow

Vertical

• Atores Remotos• Gestão de Cluster

Horizontal

Atores Remotos - Java

// server code class HelloWorldActor extends UntypedActor { public void onReceive(Object msg) { getContext().replySafe(msg + " World"); } } remote().start("localhost", 9999).register( "hello-service", actorOf(HelloWorldActor.class));

// client code ActorRef actor = remote().actorFor( "hello-service", "localhost", 9999); Object res = actor.sendRequestReply("Hello");

Atores Remotos

Um por tipo

Um por sessão

Um por requisição

Tolerância à Falhas

• Não se proteja de exceções• Deixe outro lidar com o problema

Deixe falhar...

• Erlang OTP• Proteção em Profundidade

Supervisores

• OneForOne• AllForOne

Estratégias de Supervisão

Tolerância à Falhas

• Recuperável• Não-recuperável

Estado

• Antes da reinicialização• Depois da reinicialização

Ganchos de reinicialização

• Permanente• Temporário

Ciclo de vida

Só isso?

• getContext().forward(message, getContext());

Encaminhando mensagens para outro Ator

• become(scatter);• actor ! HotSwap( self => { case

message => self.reply("hotswapped body") })

Alterando o comportamento de um ator

Só isso?

• Por eventos• Por thread• Eventos priorizados• Eventos com work-stealing

Dispatcher

• Dispatcher (roteador, não módulo)• Load balance• Actor pool

Routing

• Usados por atores, agentes, dataflow e outros componentes

Futuros

Só isso?

Crédito:Palestra Above the Clouds: Introducing Akka

Jonas Bonér

Mais informações...

http://akka.io

http://typesafe.com

Contato

• dcsobral@gmail.com• http://dcsobral.blogspot.com/• http://github.com/dcsobral• @dcsobral

Daniel Capó Sobral