Modelo de atores com Microsoft Orleans
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O documento apresenta o modelo de atores e sua implementação no .NET através de frameworks como Microsoft Orleans e Akka.NET. A agenda inclui tópicos sobre sistemas escaláveis, modelo de atores, características desse modelo e demonstrações das implementações Orleans e Akka.NET.
Modelo de atores com Microsoft Orleans
- 1. Modelo de Atores com Microsoft Orleans André Minelli Maio/2019
- 2. ● Sistemas Escaláveis ● Modelo de Atores ● Implementações .NET ○ Microsoft Orleans ● Demo Agenda
- 4. Sistemas Escaláveis Necessidade Número 1 Crescimento HORIZONTAL
- 5. Recomendação para sistemas/APIs escalarem horizontalmente Sistemas Escaláveis
- 6. Sistemas Escaláveis Recomendação para sistemas/APIs escalarem horizontalmente STATELESS
- 17. Sistemas Escaláveis “Bagagem” Stateless: -Storaging (problemas de I/O) -Caching (problemas com sincronização) -Locking (problemas de concorrência)
- 18. Sistemas Escaláveis Vamos imaginar um sistema Statefull ...
- 19. Sistema Stateless DB Sistema Stateless Sistema Stateless Sistema Stateless Sistema Stateless Sistema Stateless State State State State State State State State State State State State State State State State State State State State State State State State
- 20. Sistemas Escaláveis Stateful: -1 instância por entidade Single source of truth -Lazy loaded Redução de I/O ao banco de dados -Single threaded Lock-free
- 21. Modelo de Atores
- 22. Modelo de Atores
- 23. Modelo de Atores “Erlang is a programming language used to build massively scalable soft real-time systems with requirements on high availability. Some of its uses are in telecoms, banking, e-commerce, computer telephony and instant messaging. Erlang's runtime system has built-in support for concurrency, distribution and fault tolerance.”
- 24. Modelo de Atores “We work on the Erlang programming language, libraries and tools. Our mission is to push Erlang technology forward, and develop WhatsApp's reputation as a major contributor in the broader Erlang user community.”
- 25. Modelo de Atores - Características ● Unidade computacional: ator ● Ator se comunica com outros atores através de mensagens imutáveis ● Ao receber uma mensagem um ator pode: ○ Criar um outro ator ○ Enviar mensagem para outro ator ○ Alterar seu estado
- 26. Modelo de Atores - Características ● Ator tem apenas referência a outro ator ○ Endereço ○ Transparência de localização ● Apenas 1 mensagem é processada por vez ○ Mailbox de mensagens ○ Assincronamente ● Ator é ‘barato’ (lightweight)
- 27. Implementações .NET ● Akka.NET ● Portado no Akka (JVM) ● Mantenedora: Petabridge ● Criação explícita de atores ● Detecção de falhas baseado em árvore de supervisão ○ Ator que cria outro ator é responsável por ele ○ Decide o que fazer quando ele falha ● Clustering é um add-on
- 28. Akka.NET
- 29. Akka.NET public class GreetingActor : ReceiveActor { public GreetingActor() { Receive<Greet>(greet => Sender.Tell($"Greeting {greet.Who}", Self)); } }
- 30. Akka.NET var system = ActorSystem.Create("MySystem"); var greeter = system.ActorOf<GreetingActor>("greeter"); var result = await greeter.Ask<string>( new Greet("Hello World"));
- 31. Implementações .NET ● Microsoft Orleans ● Microsoft Research ● Abraça o TAP (async/await) ○ Métodos -> Mensagens ● Atores Virtuais ○ Não é preciso criar um ator explicitamente ● Cluster-aware por padrão
- 32. MS Orleans ● Grain (Ator) ● Identificador (Int, Guid ou String) ● Criado sob demanda ● Transparência de localização ● Silo ● Nós do cluster ● Onde grains são executados
- 33. MS Orleans public interface IHello : Orleans.IGrainWithStringKey { Task<string> Greet(string greeting); }
- 34. MS Orleans public class HelloGrain: Orleans.Grain, IHello { Task<string> Greet(string greeting) { return Task.FromResult($"You said: '{greeting}'"); } }
- 35. MS Orleans var client = new ClientBuilder().UseLocalhostClustering() .Configure<ClusterOptions>(options => { options.ClusterId = "dev"; options.ServiceId = "HelloWorldApp"; }).Build(); await client.Connect(); var hello = client.GetGrain<IHello>(“Minelli”); var result = await hello.Greet("Hello World!");
- 36. Implementações .NET ● Proto.Actor ● Virtual Actors do MS Orleans ● Modelo conceitual Akka / Erlang ● Interoperabilidade ○ C#, Go, Java e Kotlin ● Projeto menos maduro que os anteriores
- 37. Proto.Actor public class HelloActor : IActor { public Task ReceiveAsync(IContext context) { var msg = context.Message; if (msg is Greet greet) { context.Respond(greet.Who); } return Actor.Done; } }
- 38. Proto.Actor var context = new RootContext(); var props = Props.FromProducer(() => new HelloActor()); var actor = context.Spawn(props); var result = await context.RequestAsync<string>( actor, new Greet { Who = "Alex" });
- 39. Demo
- 40. Referências ● The Inevitable Rise of the Stateful Web Application ● Developing APIs using Actor model in ASP.NET Core ● Akka.Net ● Orleans ● Proto.Actor ● MS Orleans in Real World Application ● Scalable by Design
Notas do Editor
- #4: O que um sistema precisa permitir para dizermos que é escalável?
- #5: Escalabilidade vertical é mais barata no curto prazo - equipes de desenvolvimento geralmente são mais caras. Mas e.v. tem um limite de volume que pode suportar. Longo prazo ou volumes muito grandes, escalabilidade horizontal é mais vantajosa
- #6: Recomendação de arquitetura ou desenho
- #8: Podemos adicionar servidores de forma que qualquer um poderá atender qq requisição
- #10: Adicionar diagrama de API stateless
- #12: Ops…
- #13: Mentira: desconsiderando apis funcionais ou CRUD, sempre há estado!! Para uma API stateless funcionar, todo o estado deve ser carregado antes da execução!
- #14: Cache
- #15: NoSql
- #16: Cache + NoSql
- #17: Repositorios para estado externo são complexos e/ou dificeis de escalar Complexidade operacional e arquitetural
- #20: Analogia do callcenter: Stateless - cada vez q vc fala: aguarde, estou pesquisando seu cadastro… Stateful - cadastro está na tela o tempo todo
- #21: Implementar isto não é facil.
- #22: Sistemas de atores entregam as partes complicadas destas funcionalidades ‘stateful’ Ou abstraem boa parte da complexidade para obtermos aquelas caracteristicas
- #23: Modelo de atores não é nada novo, na verdade. Vem dos anos 70/80
- #24: Uma das primeiras implementações foi feita no Erlang, originalmente desenvolvida pela Ericsson (Ericsson Language) Switches e equipamentos dela ainda usam nas redes de telecom, principalmente europeias. Curiosidade: adivinhem ai uma empresa bastante conhecida e que usa Erlang?
- #25: Whatsapp feito em Erlang - citação direta da pagina de vagas de engenharia do WA Vamos ver algumas caracteristicas dos modelos ou sistemas de atores
- #26: Unidade computacional -> tudo é modelado como um ator É comum ouvir dizer que atores não andam sozinhos, são sempre encontrados em sistemas
- #27: Transparencia, Assincrono -> facilitam a implementação de sistemas de atores distribuidos
- #28: Iniciado 2014
- #29: ActorSystem
- #30: ActorSystem
- #31: ActorSystem
- #32: Research em 2012 - Hallo 4 e 5
- #34: ActorSystem
- #35: ActorSystem
- #36: ActorSystem
- #37: Iniciado por um dos desenvolvedores originais do Akka.NET - Roger Johanson Iniciado em 2017
- #38: ActorSystem