[C++ CoreHard Autumn 2018] Actors vs CSP vs Task...

Евгений Охотников

Коротко о себе
Профессиональный разработчик с го
● АСУ ТП и т п
● телеком платежные сервисы
● инструментарий для
Автор блога Размышлизмы
Сооснователь ⇛
Автор ряда докладов про Модель Акторов и С
2

Зачем нужен этот доклад?
Чтобы показать насколько
не страшно выглядит
многопоточное программирование с
использованием высокоуровневых
моделей
3

Не грех повторить еще раз:
Многопоточное программирование на
посредством голых нитей ов и
это пот боль и кровь
4

Можно не верить мне...
5
Архитектура мета
сервера мобильного
онлайн шутера

Можно не верить мне...
6
Архитектура мета
сервера мобильного
онлайн шутера
Через пару недель потраченных на
поиск и исправление наиболее
критических багов мы решили что
проще переписать все с нуля чем
пытаться исправить все недостатки
текущего решения

Почему мы ходим по граблям?
Незнание
Лень
синдром
7

Есть много чего
Проверено временем и множеством проектов
●
●
●
●
●
●
Этому вряд ли учат в ВУЗ ах
8

Простая задача
сервер который
● принимает запрос картинки пользователя
● отдает картинку с водяными знаками уникальными для этого
пользователя
9

Что нужно делать?
10
client
our service
user database
image storage

Конкурентность напрашивается...
11

Набор рабочих нитей
12
Http Server
Request
Processing
Http Client
(outgoing
requests)
Image Processing

Disclaimer
Примеры не привязаны к какому то конкретному инструменту
Везде есть некий
13

Модель Акторов. Основные принципы
● актор это некая сущность обладающая поведением
● акторы реагируют на входящие сообщения
● получив сообщение актор может
○ отослать некоторое конечное количество сообщений
другим акторам
○ создать некоторое конечное количество новых акторов
○ определить для себя новое поведение для обработки
последующих сообщений
15

Модель Акторов. Основные принципы
● актор это некая сущность обладающая поведением
● акторы реагируют на входящие сообщения
● получив сообщение актор может
○ отослать некоторое конечное количество сообщений
другим акторам
○ создать некоторое конечное количество новых акторов
○ определить для себя новое поведение для обработки
последующих сообщений
16
Могут быть реализованы сильно по разному
● каждый актор это отдельный поток ОС
● каждый актор это сопрограмма
● каждый актор это объект у которого кто то
вызывает коллбэки
Сейчас будем говорить про акторов виде объектов с
коллбэками
Сопрограммы оставим для разговора про

Один из возможных вариантов
17

Актор request_handler (1)
class request_handler final : public some_basic_type {
const execution_context context_;
const request request_;
optional<user_info> user_info_;
optional<image_loaded> image_;
void on_start();
void on_user_info(user_info info);
void on_image_loaded(image_loaded image);
void on_mixed_image(mixed_image image);
void send_mix_images_request();
... // вся специфическая для фреймворка обвязка.
};
18

void request_handler::on_start() {
send(context_.user_checker(), check_user{request_.user_id(), self()});
send(context_.image_downloader(), download_image{request_.image_id(), self()});
}
19

void request_handler::on_user_info(user_info info) {
user_info_ = std::move(info);
if(image_)
send_mix_images_request();
}
void request_handler::on_image_loaded(image_loaded image) {
image_ = std::move(image);
if(user_info_)
send_mix_images_request();
}
20

void request_handler::send_mix_images_request() {
send(context_.image_mixer(),
mix_images{user_info->watermark_image(), *image_, self()});
}
void request_handler::on_mixed_image(mixed_image image) {
send(context_.http_srv(), reply{..., std::move(image), ...});
}
21

Особенности Модели Акторов (1)
Акторы реактивны
Работают при наличии входящих сообщений
22

Акторы подвержены перегрузкам
Следствие асинхронной природы взаимодействия
не блокирует отправителя
23

Много акторов ≠ решение
Зачастую много акторов ⇒ еще одна проблема
24

Куда смотреть, что брать?
25
Поддержи отечественного
производителя

CSP на пальцах и без матана
Композиция параллельно работающих последовательных
процессов
Взаимодействие посредством асинхронных сообщений
Сообщения доставляются посредством каналов
У каналов есть две операции и
27

CSP на пальцах и без матана
28
Композиция параллельно работающих последовательных
процессов
Взаимодействие посредством асинхронных сообщений
Сообщения доставляются посредством каналов
У каналов есть две операции и
Последовательные процессы внутри одного
процесса ОС могут быть реализованы как
● отдельные нити ОС В этом случае имеем
вытесняющую многозадачность
● сопрограммы
В этом случае имеем кооперативную
многозадачность

Один из возможных вариантов
29

"Процесс" request_handler
void request_handler(const execution_context ctx, const request req)
{
auto user_info_ch = make_chain<user_info>();
auto image_loaded_ch = make_chain<image_loaded>();
ctx.user_checker_ch().write(check_user{req.user_id(), user_info_ch});
ctx.image_downloader_ch().write(download_image{req.image_id(), image_loaded_ch});
auto user = user_info_ch.read();
auto original_image = image_loaded_ch.read();
auto image_mix_ch = make_chain<mixed_image>();
ctx.image_mixer_ch().write(
mix_images{user.watermark_image(), std::move(original_image), image_mix_ch});
auto result_image = image_mix_ch.read();
ctx.http_srv_ch().write(reply{..., std::move(result_image), ...});
}
30

{
}
31

{
}
32

{
}
33

{
}
34

{
}
35

{
}
36

{
}
37

Особенности CSP (1)
Процессы могут вести себя как захотят быть реактивными
проактивными или чередовать реактивность с проактивностью
Процессы могут работать даже в отсутствии сообщений
38

Родные механизмы защиты от перегрузки
Каналы могут быть ограничены по размеру
Где то только такими и могут быть
Отправитель блокируется при записи в полный канал
39

Процессы в виде нитей ОС ⇒ дорого
Плата за стек Плата за переключение
Но вытесняющая многозадачность
Процессы в виде сопрограмм ⇒ дешево
Но кооперативная многозадачность
Но сюрпризы с например
40

Много процессов ≠ решение
Зачастую много процессов ⇒ еще одна проблема
41

42

Actors vs CSP
один единственный канал
только реактивность
могут быть сложными конечными автоматами
шные процессы
много каналов
и реактивность и проактивность
не очень хорошо с конечными автоматами
лучше когда поддерживаются на уровне языка и
43

Про Task-based подход в двух словах
Решение строится как набор небольших задач
Каждая задача выполняет одну операцию
Задачи запускаются вызовами Результатом является
Задачи провязываются в цепочки посредством
45

Реализация обработки запроса (1)
void handle_request(const execution_context & ctx, request req)
{
auto user_info_ft = async(ctx.http_client_ctx(),
[req] { return retrieve_user_info(req.user_id()); });
auto original_image_ft = async(ctx.http_client_ctx(),
[req] { return download_image(req.image_id()); });
when_all(user_info_ft, original_image_ft).then(
[&ctx, req](tuple<future<user_info>, future<image_loaded>> data) {
async(ctx.image_mixer_ctx(), [&ctx, req, d=std::move(data)] {
return mix_image(get<0>(d).get().watermark_image(), get<1>(d).get());
})
.then([req](future<mixed_image> mixed) {
async(ctx.http_srv_ctx(), [req, im=std::move(mixed)] { make_reply(...); });
});
});
}
46

{
})
});
});
}
47

{
})
});
});
}
48

{
})
});
});
}
49

{
})
});
});
}
50

{
})
});
});
}
51

Последовательность операций
{
})
});
});
}
52
1
2
3
4
5

53
1
2
3
4
5
0
Загрузка
Загрузка изображения

54
1
2
3
4
5
0
Загрузка
Есть и
изображение и

55
1
2
3
4
5
0
Загрузка
Есть и
Микширование
изображения

56
1
2
3
4
5
0
Загрузка
Есть и
Изображение
смикшировано

57
1
2
3
4
5
0
Загрузка
Есть и
Изображение
смикшировано
Формирование
ответа на запрос

{
})
});
});
}
58
1
2
3
4
5
0

Особенности Task-ов (1)
Обозримость С ней не очень хорошо
И вот это вот все
59

Обработка ошибок
60

Отмена ов
Таймеры таймауты
61

Читинг
{
})
});
});
}
62

Actors/CSP vs Tasks
акцент на обмене информацией
акцент на выполняемых действиях
63

С
64

Еще интересное
Антон Полухин
Готовимся к С на реальном примере
65

And now, the end is near...
Пора переходить к итогам
66

Забудьте про голую многопоточность
67
Голой многопоточности есть место только внутри фреймворков и
библиотек

Есть из чего выбирать
Проверено временем и множеством проектов
●
●
●
●
●
●
Для всего этого в есть готовые инструменты в том числе и
хорошие
68

The (Happy?) End
Спасибо за внимание
69

[C++ CoreHard Autumn 2018] Actors vs CSP vs Task...

More Related Content

What's hot (10)

Similar to [C++ CoreHard Autumn 2018] Actors vs CSP vs Task... (20)

More from Yauheni Akhotnikau (20)

[C++ CoreHard Autumn 2018] Actors vs CSP vs Task...