原文使用Akka.net开发第一个分布式应用
系列主题:基于消息的软件架构模型演变
既然这个系列的主题是”基于消息的架构模型演变“,少不了说说Actor模型。Akka.net是一个基于Actor模型的分布式框架。如果你对分布式应用还非常陌生,当别人在谈”分布式“、”云计算“等名词时你感到茫然,那么本篇文章将带你进行一次分布式开发之旅。
一、什么是Actor模型
Actor模型由Carl Hewitt于上世纪70年代早期提出并在Erlang语言中得到了广泛应用,目的是为了解决分布式编程中一系列问题。其主要特点如下:
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系统由Actor构成
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Actor之间完全独立
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消息传递是非阻塞和异步的
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所有消息发送都是并行的
在Actor模型中Everything is an Actor。为什么感觉忽悠又开始了。。。
如果你看过了我写的”基于消息的架构演变“系列,你就会发现软件系统从观察者模式到事件然后再到消息,经过了不断的抽象。当软件通过消息来交互的时候再没有了直接引用,没有了耦合,所有的一切都变成了异步和并行。这时候再加上分布式支持,云计算也就变成了可能。
二、什么是Akka.net
Akka是一个基于scala语言的Actor模型库,旨在构建一套高并发、分布式、自动容错、消息驱动应用的工具集。Akka.net则是C#写的Akka版本,并且有很友好的F#Api接口。git地址:https://github.com/akkadotnet/akka.net
出自微软研究院的另一个Actor模型库:Orleans。此项目旨在提供分布式、高伸缩性的云计算框架。git地址:https://github.com/dotnet/orleans,我随后将写关于orleans的入门文章,请关注。
三、响应式宣言
说到Akka.net不得不提到响应式宣言。随着互联网和软件行业的发展,早先的软件架构已经不适应社会发展的需求。软件系统的架构应该具备:弹性、松耦合、可伸缩性,更加容易开发和维护,发生错误时能够自我容错。所以响应式系统的概念随之而来:
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Responsive:The system responds in a timely manner if at all possible(系统应尽可能的及时响应)
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Resilient: The system stays responsive in the face of failure(系统在发生错误时任然能够及时响应)
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Elastic: The system stays responsive under varying workload(系统在各种负载之下都能及时响应)
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Message Driven: Reactive Systems rely on asynchronous message-passing to establish a boundary between components that ensures loose coupling, isolation, location transparency, and provides the means to delegate errors as messages.(反应式系统依赖于异步消息组件之间建立边界确保松耦合、隔离、位置透明并提供委托错误消息的手段,这句翻译的有点不够准确)
之所以要提到这个宣言是因为Akka.net正是这样一个能够帮你建立响应式系统的框架。
四、从HelloWorld开始
1、新建一个Console Application
2、从Nuget中安装Akka
3、新建一个GreetMessage类来通知Actor
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public class GreetingMessage { } |
3、重点来了,既然在Akka.net中一切都是Actor,那么我们想要输出一个”Hello world”也需要通过一个Actor来完成。新建GreetingActor类:
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public class GreetingActor : ReceiveActor { public GreetingActor() { Receive<GreetMessage>(greet =>Console.WriteLine( "Hello World" )); } } |
正如代码所示:当Actor收到GreetMessage消息时,输出”Hello World”。
4、在Main方法中发送消息
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static void Main( string [] args) { // Create a new actor system (a container for your actors) var system = ActorSystem.Create( "MySystem" ); // Create your actor and get a reference to it. var greeter = system.ActorOf<GreetingActor>( "greeter" ); // Send a message to the actor greeter.Tell( new GreetingMessage()); Console.ReadLine(); } |
一个ActorSystem是一组Actor的容器。
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var greeter = system.ActorOf<GreetingActor>( "greeter" ); |
创建了一个名为"greeter”的Actor。
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greeter.Tell( new GreetingMessage()); |
向greeter这个Actor发送GreetMessage消息。
Ctrl+F5跑起来看看:
这个例子虽然和简单,但是向大家展示了Akka.net中如何使用消息和Actor。
五、开发一个分布式的HelloWorld
这个HelloWorld它的NB之处在于它不是一个简单的HelloWorld,他是一个分布式的HelloWorld。。。
既然是分布式,我们需要建立两个Console Application分别部署在云端和本地,另外新建一个Class liabrary项目用来放公用的message等类型。
这次Client和Server两个项目都需要从Nuget中安装Akka.Remote用来远程通信。
先从Client端开始说起:
1、既然涉及到了远程通信,免不了要配置本地的地址,通信协议,端口等信息。所有的这些配置都可以配置到web.config中。Akka.net使用HOCON(Human-Optimized Config Object Notation)的格式来配置,为了简单期间,我们将这个配置直接写到代码里-其实内容跟写web.config是一样的。
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var config = ConfigurationFactory.ParseString( @" akka { actor { provider = ""Akka.Remote.RemoteActorRefProvider, Akka.Remote"" } remote { helios.tcp { transport-class = ""Akka.Remote.Transport.Helios.HeliosTcpTransport, Akka.Remote"" applied-adapters = [] transport-protocol = tcp port = 0 hostname = localhost } } } " ); |
你可以看到这个配置描述了远程通信的provider、使用了helios来做TCP通信,另外定义了client的hostname,端口号等。
2、定义Client端的ActorSystem,并向远程发送消息
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using ( var system = ActorSystem.Create( "MyClient" , config)) { while ( true ) { var input = Console.ReadLine(); if (input.Equals( "sayHello" )) { greeting.Tell( new GreetingMessage()); } } } |
这次的重点在于创建Actor是通过system.ActorSelection方法来实现,因为此Actor在云端,我们没有通过引用云端的程序集,而是通过云端的Actor地址akka.tcp://MyServer@localhost:8081/user/Greeting来访问GreetingActor。MyServer是云端的ActorSystem名称,localhost:8081是云端的地址和ip,由于我们在本地模拟,所以任然为localhost。user/Greeting表示我们要选取名称为Greeting的Actor。
当用户在client端输入"sayHello"之后,会向GreetingActor发送一个GreetingMessage的消息。
3、Server端的配置
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var config = ConfigurationFactory.ParseString( @" akka { actor { provider = ""Akka.Remote.RemoteActorRefProvider, Akka.Remote"" } remote { helios.tcp { transport-class = ""Akka.Remote.Transport.Helios.HeliosTcpTransport, Akka.Remote"" applied-adapters = [] transport-protocol = tcp port = 8081 hostname = localhost } } } " ); |
Server端的配置跟Client端大同小异,只是拥有不同的端口号,如果部署在云端,应该输入云端的ip。
4、Server端的ActorSystem
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using ( var system = ActorSystem.Create( "MyServer" , config)) { system.ActorOf<GreetingActor>( "Greeting" ); Console.ReadLine(); } |
这个代码很简单,跟第一个例子中的代码有点相似。
5、运行
在解决方案中把Client和Server同时设置为启动项
然后Ctrl+F5,在client中输入"sayHello"之后,sever端会输出Hello World。
六、Actor结构
Akka.net中的Actor是一个具有层级结构的模型,每个ActorSystem都有多个Actor构成,而每个父Actor又可以创建自己的子Actor,对应到业务处理过程中,不同的Actor可以模拟面向对象的结构来处理具体的工作。而这个过程又可以分布在不同的服务器上,从而构成了一套完整的分布式计算系统。
七、总结
本文提到的例子非常简单,但是展示了Actor和基于消息通信的方式。Akka.net的强大之处在于它不仅像ESB那样解决了消息的生产和消费,而且他提供了Actor并行消费消息的策略和机制,他更多的强调如何让大量的Actor之间协调工作,从而构建分布式和响应式的系统。
使用Akka.net还可以轻松实现CQRS,如果说DDD玩的是面向对象分析,那么Akka.net将为你解决剩下的技术细节。已经有人使用scala在Akka上进行这样的尝试ddd-leaven-akka,期待.net平台下也有更好的应用让我们进一步去学习和了解。
分类: .NET