Vert.x 异步Actor框架实战记录 - Part1概念介绍

2017-03-25 本文已影响0人 MarkZhu

Vert.x 异步Actor框架 - Part1介绍

一个新系统，需要集中管理公司的几个现有业务系统的基础数据。其中每个被管系统有N多实例，全球多地区异地部署。
架构挑战：

被管系统基础数据变更需要实时收集到新系统
新系统的用户指令需要实时下达到被管系统。即双向实时（双工）。
网络连接单向建立：只能由被管系统主动连接新系统，并保持长连接
比较多的被管系统实例，连接数不少
网络情况不稳定：由于是全球部署
新系统本身需要支持分布式部署。需要正确路由不同节点的用户指令到不同节点的被管系统长连接
快速响应不确认的需求变化和动态调整，模块依赖性必须低，内聚性好。需要支持消息的广播和点对点传播
支持灰度发布

面对以上挑战，传统的双向RPC+负载均衡架构不适合。事件驱动的框架（EDA）成为主要考虑方向。而一个好用的EDA架构设计，需要一套成熟的架构和开发模式支持。实施时需要一套成熟的框架支持以减少工作量和提高稳定性。以下为技术选型的思考结果和说明。

1.基本概念

1.1 Actor Model 模式

What:什么是Actor模式

Actors communicate with each other by sending asynchronous messages. Those messages are stored in other actors' mailboxes until they're processed.

出处：http://www.brianstorti.com/the-actor-model/

形象点说，每个Actor是一个人，他有多个输入源（耳、鼻、眼），同一时间他只能就输入源来响应做一件事。他有自己的记忆（状态）。他耐性不好，向其它人口头下达指令后，不等其它人做完就忙其它的事情去了。

每个Actor可认为一个Event Loop可简单理解为线程（实际可能多个Actor共享线程）。它有以下组件：

事件信箱
内部状态数据

Actor Event Loop的状态有：

等待信箱事件
处理事件中（运行中）

一般，研发会使用异步IO编程方法，来实现具体的Actor。即，具体Actor的关心的IO读写事件也会放入Actor自己的信箱。处于【处理事件中】的事件消费程序，不会有IO引起的Block等待。

Why: Actor模式的用处

简化多线程编程：单线程的Actor程序，可以保证内部状态不并发访问。不再需要考虑多线程共享状态下的各种问题。
天然分布式设计：Actor间基于消息的通讯，天然地支持分布式的部署，如果使用合适的Actor容器，多Actor实例的管理等，天然地实现了“微服务”架构。
HA：Actor 容器可以用统一的健康探测消息，来测试Actor的健康情况。需要时可以重启新的Actor
其它Event Driven Arch（EDA）的好处。

Who：谁在用Actor模式

Erlang
Akka
Vert.x
......

1.2 Vert.x

What:什么是Vert.x

官话是这样说的：
Eclipse Vert.x is a tool-kit for building reactive applications on the JVM.

Scale：Eclipse Vert.x is event driven and non blocking. This means your app can handle a lot of concurrency using a small number of kernel threads. Vert.x lets your app scale with minimal hardware.
Polyglot：You can use Vert.x with multiple languages including Java, JavaScript, Groovy, Ruby, Ceylon, Scala and Kotlin.
General purpose：Vert.x is incredibly flexible - whether it's simple network utilities, sophisticated modern web applications, HTTP/REST microservices, high volume event processing or a full blown back-end message-bus application, Vert.x is a great fit.
fun：Enjoy being a developer again.Unlike restrictive traditional application containers, Vert.x gives you incredible power and agility to create compelling, scalable, 21st century applications the way you want to, with a minimum of fuss, in the language you want.

我关注的是最后一点:) 有人说它是java界的Node.js。但它自称性能上，多语言上超越Node.js。有人说它是瑞士军刀，管饭还管车，因为他是个异步框架，Web框架，也送Event Bus，支持Actor模式，支持微服务管理和发现等等……我真心怀疑它能做得精吗？

Actor框架
Actor，在Vert.x中叫Verticle。(http://vertx.io/docs/vertx-core/java/#_verticles)

Event Bus
事件总线，支持事件广播、点到点发送、点对点发送与回复（Reply）
http://vertx.io/docs/vertx-core/java/#event_bus

并发编程框架

inline异步任务（Verticle中异步调用阻塞代码的类似ForkJoinPool）
Future的串并联使用，异步任务与结果的封装
莱坞原则的异步Callback编程

异步IO编程框架

异步IO编程框架1

异步IO编程框架2

响应式编程
如果你认为OOP或好莱坞原则的异步Callback编程已经OUT了，或者已经被Callback Hell坑过。那么可以试试Reactive。Vert.x 支持Rx-ified using RxJava

集群
跨JVM的集群Event Bus，基于hazelcast来实现集群的发现和消费订阅的登记
http://vertx.io/docs/vertx-core/java/#_cluster_managers

集群

1.2.1 Vert.x 中的Actor模式怎么玩

Actor模式在Vert.x中这样体现：

Actor --> Verticle
信箱 --> 一般的事件，如Event Bus 消息到达池。还有其它事件，如Http/Websocket/异步JDBC请求或事件池、inline异步任务（Verticle中异步调用阻塞代码的类似ForkJoinPool）的结果池。
Actor的信箱消费线程--> Event Loop

https://www.slideshare.net/jbandi/vertx-asynchronous-eventdriven-web-applications-on-the-jvm

https://www.slideshare.net/sascha_klein/vertx-using-groovy/6

所以，黄金规则是Verticle中不能写阻塞的代码，如果一定要用，解决方法是：放在后台工作线程池中阻塞

1.2.2 Vert.x EventBus是什么

Vert.x EventBus是个普通的无中心消息框架

消息框架支持：
事件广播
点到点发送
点对点发送与回复（ACK）

**事件广播**

**点到点发送**

**点对点发送与回复（ACK）**

事件总线的作用：

事件的发生源模块，事件的监听模块完全解藕。
事件可以支持广播、路由、点对点等方法传递。生产者不关心订阅者的数量、实现逻辑。
生产者与订阅者可以关注自己的subject。生产者与订阅者间没有相互的依赖关系。

SLA：

消息没有持久化，可能丢失。消息的投递以最大努力为原则，即不保证成功

Vert.x EventBus是个分布式消息框架

Vert.x EventBus是个分布式消息框架

支持机器间EventBus的集群共享（可选基于hazelcast），消息和Subject可以在集群中传播。
在有分布式部署，功能和服务热插拔，HA要求的情况下可以灵活支撑。
集群自治，同时支持成员的发现和异常发现

Vert.x EventBus是个打通到客户端的消息框架，是个All in one工具集

Web socket EventBus支持

由于它包含一个EventBus SockJS Bridge。模块，浏览器可以通过它提供的JS库，使用sockjs协议（Server-Sent Events/Websocket/HTTP poll）来接入EventBus。官方文档：http://vertx.io/docs/vertx-web/java/#_sockjs_event_bus_bridge
好处：

后端的事件，可以实时通知到浏览器（提供event bus javascript库），实时推浏览器的广播变得相对容易实现。想想一个长后台任务完成，或监控事件发发时，一切都变得实时响应到用户端。
浏览器也可以向后端发送异步指令和请求。