并發(fā)

1. 并發(fā)和并行

• 并發(fā)：兩個或多個任務(wù)在同一時間段內(nèi)運行。關(guān)注點在任務(wù)分割。

• 并行：兩個或多個任務(wù)在同一時刻同時運行。關(guān)注點在同時執(zhí)行。

本文大多數(shù)情況下不會嚴(yán)格區(qū)分這兩個概念，默認(rèn)并發(fā)就是指并行機制下的并發(fā)。

2. 好處

隨著多核處理器的出現(xiàn)，并發(fā)編程可以提高程序的性能（吞吐量和響應(yīng)能力）。

3. 并發(fā)實現(xiàn)方式

共享內(nèi)存模型

因為并發(fā)能提高程序的性能，為了解決并發(fā)的需求，許多編程語言提供了共享內(nèi)存通信機制（本文稱為共享內(nèi)存模型），體現(xiàn)是引入了Thread（線程）等概念。線程的出現(xiàn)解決了兩個問題，一是GUI出現(xiàn)后急切需要并發(fā)機制來保證用戶界面的響應(yīng)；二是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展后帶來的多用戶問題。但編寫正確的并發(fā)、容錯、可擴展的程序并不容易，對開發(fā)人員要求比較高，需要開發(fā)人員有能力處理避免死鎖、互斥等待、競爭條件等問題。 當(dāng)對程序進行縱向擴展（Scale Up）和橫向擴展（Scale Out）時，問題會變得更加復(fù)雜。

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為什么這么難：

We believe that writing correct concurrent, fault-tolerant and scalable applications is too hard. Most of the time it’s because we are using the wrong tools and the wrong level of abstraction. ——Akka

譯：
我們認(rèn)為寫正確的并發(fā)、容錯、可擴展的程序如此之難，是因為我們用了錯誤的工具和錯誤的抽象。——Akka

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開發(fā)人員采用共享內(nèi)存模型進行并發(fā)編程時，需要特別關(guān)注共享的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及線程間的資源競爭導(dǎo)致的死鎖等問題，這是一個非常大的難點，Actor模型可以很大程度地解決這些問題。

Actor模型

Actor模型這么好，Actor模型是什么？

Actor模型是一個概念模型，用于處理并發(fā)計算。它定義了一系列系統(tǒng)組件應(yīng)該如何動作和交互的通用規(guī)則，最著名的使用這套規(guī)則的編程語言是Erlang。

Actor由3部分組成：狀態(tài)（State）+行為（Behavior）+郵箱（Mailbox），State是指actor對象的變量信息，存在于actor之中，actor之間不共享內(nèi)存數(shù)據(jù)，actor只會在接收到消息后，調(diào)用自己的方法改變自己的state，從而避免并發(fā)條件下的死鎖等問題；Behavior是指actor的計算行為邏輯；郵箱建立actor之間的聯(lián)系，一個actor發(fā)送消息后，接收消息的actor將消息放入郵箱中等待處理，郵箱內(nèi)部通過隊列實現(xiàn)，消息傳遞通過異步方式進行。

Actor是分布式存在的內(nèi)存狀態(tài)及單線程計算單元，一個Id對應(yīng)的Actor只會在集群種存在一個（有狀態(tài)的 Actor在集群中一個Id只會存在一個實例，無狀態(tài)的可配置為根據(jù)流量存在多個）,使用者只需要通過Id就能隨時訪問不需要關(guān)注該Actor在集群的什么位置。單線程計算單元又保證了消息的順序到達,不存在Actor內(nèi)部狀態(tài)競用問題。

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Actor框架--Orleans

Actor模型這么好，怎么實現(xiàn)？

可以通過特定的Actor工具或直接使用編程語言實現(xiàn)Actor模型，Erlang語言含有Actor元素，Scala可以通過Akka框架實現(xiàn)Actor編程。目前C#語言中有兩類比較流行，Akka.NET框架和Orleans框架。本文主要關(guān)注Orleans框架。
Orleans是微軟開發(fā)的開源、分布式、跨平臺的Virtual Actor框架，可以方便C#開發(fā)者開發(fā)分布式、高擴張、高并發(fā)、低延時的應(yīng)用程序。

架構(gòu)落地

1. N-Tier架構(gòu)（代表三層）

N-Tier架構(gòu)的代表是三層架構(gòu)，實際項目分了很多層，多數(shù)是三層的延伸。傳統(tǒng)的三層體系結(jié)構(gòu)包括無狀態(tài)的前端,無狀態(tài)的中間層和存儲層。

這種架構(gòu)存在兩個比較大的問題：

• 由于存儲層在延遲和吞吐量方面的限制，系統(tǒng)很難處理高并發(fā)的場景。這種結(jié)構(gòu)下通常的辦法是在中間層和存儲層之間添加緩存層來提高性能。如果引入的是分布式緩存，又會引入狀態(tài)同步問題，這時候就需要考慮如何精準(zhǔn)快速的更新緩存。

• 這種無狀態(tài)的N-Tier架構(gòu)，中間層內(nèi)獨立的應(yīng)用實體之間通信很不方便，當(dāng)一個請求需要多實體之間調(diào)用時，為業(yè)務(wù)代碼的實現(xiàn)帶來了困難。

Actor在架構(gòu)層面上提供了一個簡單的方式來構(gòu)建無鎖分布式大規(guī)模的應(yīng)用程序,而不需要學(xué)習(xí)和應(yīng)用復(fù)雜的并發(fā)和分布式控制，有效的解決了上述兩個問題。

Orleans提供了一種直接的方式構(gòu)建有狀態(tài)的中間層，大量的業(yè)務(wù)邏輯實體分布式地部署在集群中，彼此相互獨立，又可以相互訪問。

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缺點：

Orleans技術(shù)很優(yōu)秀，許多人想用，但是目前國內(nèi)圈子里的資料很少，代碼多是Demo，Actor初接觸通常覺得不易理解，使得大家找不到Orleans落地的方式。

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2. Event Sourcing

在Orleans中，actor中的數(shù)據(jù)（State）存在于內(nèi)存中，內(nèi)存中的數(shù)據(jù)在斷電、重啟的場景下會丟失，可以使用Event Sourcing技術(shù)解決這一問題，Actor的狀態(tài)修改是由事件驅(qū)動的，事件被持久化起來，然后通過Event Sourcing的技術(shù)，還原特定Actor的最新狀態(tài)到內(nèi)存。不僅如此，Event Sourcing還會極大地降低系統(tǒng)的耦合性。

什么是事件溯源

一個對象從創(chuàng)建開始到消亡會經(jīng)歷很多事件，以前我們是在每次對象參與完一個業(yè)務(wù)動作后把對象的最新狀態(tài)持久化保存到數(shù)據(jù)庫中，也就是說我們的數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是反映了對象的當(dāng)前最新的狀態(tài)。而事件溯源則相反，不是保存對象的最新狀態(tài)，而是保存這個對象所經(jīng)歷的每個事件，所有的由對象產(chǎn)生的事件會按照時間先后順序有序的存放在數(shù)據(jù)庫中。

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事件溯源：

不保存對象的最新狀態(tài)，而是保存對象產(chǎn)生的所有事件。

通過事件溯源（Event Sourcing，ES）得到對象最新狀態(tài)。

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Actor內(nèi)數(shù)據(jù)的修改，是ACID強一致性的；跨Actor的數(shù)據(jù)修改，是最終一致性的，通過EventSourcing實現(xiàn)。這樣可以讓我們最大化的降低并發(fā)沖突，從而最大化的提高整個系統(tǒng)的吞吐。Actor和DDD,CQRS,Event Soucing（事件溯源）設(shè)計模型有天然的融合性,基于Actor可以很好的進行以上實踐。

EventSourcing的概念通常跟CQRS放在一起，CQRS/ES的概念常常出現(xiàn)在DDD中，在DDD中，有許多程序員向往的實現(xiàn)，但是里面的抽象概念比較多，只熟悉三層的開發(fā)人員很難駕馭這些概念，基于這些概念提出的架構(gòu)設(shè)計更是難以捉摸，一些前輩為探索DDD最佳實踐，開發(fā)了一些DDD框架，但實際項目中，很難保證系統(tǒng)性能。

Actor不好理解，CQRS/ES、DDD不好理解，恰恰這些技術(shù)交織在一起能很好的使彼此落地。

3. Ray

說了這么多，目的是為了引出Ray。

Ray是一個集成Actor、Event Sourcing(事件溯源)、Eventual Consistency(最終一致性)的無數(shù)據(jù)庫事務(wù)、高性能分布式云框架。Ray是一個非常精致小巧的Actor/ES框架，來自生產(chǎn)環(huán)境，踩了很多坑，降低了Actor、ES的開發(fā)難度。

來自生產(chǎn)環(huán)境

ASP.NET Core、Redis、MongoDB、跨平臺、gRPC、RabbitMQ、Dapper……許多朋友都掌握了，但依舊好像缺些什么，或許可以嘗試一下新的旅程。這是項目的地址：?https://github.com/RayTale， 歡迎大家討論、參與、使用。

設(shè)計圖

這張圖方便大家初步了解Ray，但是太過強調(diào)細(xì)節(jié)，對DB太過突出，而Event沒有突出出來。

這張圖更簡潔明了一些。

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參考：

Orleans Github文檔

并發(fā)之痛 Thread，Goroutine，Actor

高并發(fā)解決方案之Actor——第一節(jié)

.NET的Actor模型：Orleans

下一代的 Actor 模型框架 Proto Actor

10 分鐘了解 Actor 模型

為什么Actor模型是高并發(fā)事務(wù)的終極解決方案？

深度長文：我對CQRS/EventSourcing架構(gòu)的思考

原文地址:http://www.cnblogs.com/CharlesZHENG/p/8327388.html

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Actor-ES框架：Ray的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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