Akka.net開發第一個分布式應用

系列主題：基於消息的軟件架構模型演變

 

既然這個系列的主題是”基於消息的架構模型演變“，少不了說說Actor模型。Akka.net是一個基於Actor模型的分布式框架。如果你對分布式應用還非常陌生，當別人在談”分布式“、”雲計算“等名詞時你感到茫然，那么本篇文章將帶你進行一次分布式開發之旅。

一、什么是Actor模型

Actor模型由Carl Hewitt於上世紀70年代早期提出並在Erlang語言中得到了廣泛應用，目的是為了解決分布式編程中一系列問題。其主要特點如下：

• 系統由Actor構成
• Actor之間完全獨立
• 消息傳遞是非阻塞和異步的
• 所有消息發送都是並行的

在Actor模型中Everything is an Actor。為什么感覺忽悠又開始了。。。

如果你看過了我寫的”基於消息的架構演變“系列，你就會發現軟件系統從觀察者模式到事件然后再到消息，經過了不斷的抽象。當軟件通過消息來交互的時候再沒有了直接引用，沒有了耦合，所有的一切都變成了異步和並行。這時候再加上分布式支持，雲計算也就變成了可能。

二、什么是Akka.net

Akka是一個基於scala語言的Actor模型庫，旨在構建一套高並發、分布式、自動容錯、消息驅動應用的工具集。Akka.net則是C#寫的Akka版本，並且有很友好的F#Api接口。git地址：https://github.com/akkadotnet/akka.net

出自微軟研究院的另一個Actor模型庫：Orleans。此項目旨在提供分布式、高伸縮性的雲計算框架。git地址：https://github.com/dotnet/orleans，我隨后將寫關於orleans的入門文章，請關注。

三、響應式宣言

說到Akka.net不得不提到響應式宣言。隨着互聯網和軟件行業的發展，早先的軟件架構已經不適應社會發展的需求。軟件系統的架構應該具備：彈性、松耦合、可伸縮性，更加容易開發和維護，發生錯誤時能夠自我容錯。所以響應式系統的概念隨之而來：

• Responsive：The system responds in a timely manner if at all possible（系統應盡可能的及時響應）
• Resilient: The system stays responsive in the face of failure（系統在發生錯誤時任然能夠及時響應）
• Elastic: The system stays responsive under varying workload（系統在各種負載之下都能及時響應）
• 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.（反應式系統依賴於異步消息組件之間建立邊界確保松耦合、隔離、位置透明並提供委托錯誤消息的手段，這句翻譯的有點不夠准確）

之所以要提到這個宣言是因為Akka.net正是這樣一個能夠幫你建立響應式系統的框架。

四、從HelloWorld開始

1、新建一個Console Application

2、從Nuget中安裝Akka

3、新建一個GreetMessage類來通知Actor

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public  class  GreetingMessage { }

3、重點來了，既然在Akka.net中一切都是Actor，那么我們想要輸出一個”Hello world”也需要通過一個Actor來完成。新建GreetingActor類：

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public  class  GreetingActor : ReceiveActor {      public  GreetingActor()      {          Receive<GreetMessage>(greet =>Console.WriteLine( "Hello World" ));      } }

正如代碼所示：當Actor收到GreetMessage消息時，輸出”Hello World”。

4、在Main方法中發送消息

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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(); }

一個ActorSystem是一組Actor的容器。

1	var  greeter = system.ActorOf<GreetingActor>( "greeter" );

創建了一個名為"greeter”的Actor。

1	greeter.Tell( new  GreetingMessage());

向greeter這個Actor發送GreetMessage消息。

Ctrl+F5跑起來看看：

這個例子雖然和簡單，但是向大家展示了Akka.net中如何使用消息和Actor。

五、開發一個分布式的HelloWorld

這個HelloWorld它的NB之處在於它不是一個簡單的HelloWorld，他是一個分布式的HelloWorld。。。

既然是分布式，我們需要建立兩個Console Application分別部署在雲端和本地，另外新建一個Class liabrary項目用來放公用的message等類型。

這次Client和Server兩個項目都需要從Nuget中安裝Akka.Remote用來遠程通信。

先從Client端開始說起：

1、既然涉及到了遠程通信，免不了要配置本地的地址，通信協議，端口等信息。所有的這些配置都可以配置到web.config中。Akka.net使用HOCON（Human-Optimized Config Object Notation）的格式來配置，為了簡單期間，我們將這個配置直接寫到代碼里-其實內容跟寫web.config是一樣的。

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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          }      } } " );

你可以看到這個配置描述了遠程通信的provider、使用了helios來做TCP通信，另外定義了client的hostname,端口號等。

2、定義Client端的ActorSystem，並向遠程發送消息

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using  ( var  system = ActorSystem.Create( "MyClient" , config))      {          var  greeting = system.ActorSelection( "akka.tcp://MyServer@localhost:8081/user/Greeting" );            while  ( true )          {              var  input = Console.ReadLine();              if  (input.Equals( "sayHello" ))              {                  greeting.Tell( new  GreetingMessage());              }          }      }

這次的重點在於創建Actor是通過system.ActorSelection方法來實現，因為此Actor在雲端，我們沒有通過引用雲端的程序集，而是通過雲端的Actor地址akka.tcp://MyServer@localhost:8081/user/Greeting來訪問GreetingActor。MyServer是雲端的ActorSystem名稱，localhost:8081是雲端的地址和ip，由於我們在本地模擬，所以任然為localhost。user/Greeting表示我們要選取名稱為Greeting的Actor。

當用戶在client端輸入"sayHello"之后，會向GreetingActor發送一個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端大同小異，只是擁有不同的端口號，如果部署在雲端，應該輸入雲端的ip。

4、Server端的ActorSystem

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using  ( var  system = ActorSystem.Create( "MyServer" , config))    {        system.ActorOf<GreetingActor>( "Greeting" );          Console.ReadLine();    }

這個代碼很簡單，跟第一個例子中的代碼有點相似。

5、運行

在解決方案中把Client和Server同時設置為啟動項

然后Ctrl+F5，在client中輸入"sayHello"之后，sever端會輸出Hello World。

六、Actor結構

Akka.net中的Actor是一個具有層級結構的模型，每個ActorSystem都有多個Actor構成，而每個父Actor又可以創建自己的子Actor，對應到業務處理過程中，不同的Actor可以模擬面向對象的結構來處理具體的工作。而這個過程又可以分布在不同的服務器上，從而構成了一套完整的分布式計算系統。

七、總結

本文提到的例子非常簡單，但是展示了Actor和基於消息通信的方式。Akka.net的強大之處在於它不僅像ESB那樣解決消息的生產和消費，而且他提供了Actor並行消費消息的策略和機制，他更多的強調如何讓大量的Actor之間協調工作，從而構建分布式和響應式的系統。

使用Akka.net還可以輕松實現CQRS，如果說DDD玩的是面向對象分析，那么Akka.net將為你解決剩下的技術細節。已經有人使用scala在Akka上進行這樣的嘗試ddd-leaven-akka，期待.net平台下也有更好的應用讓我們進一步去學習和了解。