Post on 12-Jan-2017
transcript
Lutz Hühnken - Solution Architect
Twitter - @lutzhuehnken Blog (neu) - http://www.huehnken.de
Von Enterprise zu Reactive
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Reactive „for the rest of us“..
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Big DataWeb Scale
HFT
TomcatWeb MVCRDBMS
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Was ist Enterprise?
Im Sinne dieses Vortrags:
• Alles, was auf Java EE basiert
• Insbesondere Servlet API basierte Webapps, z.B. auf Tomcat
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Was ist Reactive?
Behauptet doch jeder von sich…
Alles Akka, oder was?
Echte Fragen …
WAR? Servlet Container?
Library X (nutzt
ThreadLocal)?
RDBMS/ JDBC?
Wie mache ich 2PC?
… drehen sich oft um:
Deployment
Concurrency Model
I/O
Verteilung
The Pragmatic Reactive Manifesto ;)
Threads vs. task level concurrency
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Threads … scheinbar eine gute Idee
• Threads sind (im Gegensatz zu Prozessen) • „leichtgewichtig“ • einfacher zu programmieren (keine Inter-
Prozess-Kommunikation)
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JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Lightweight?
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Slide from John Rose, Java VM Architect, JFokus, Stockholm, February 2015
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
The problem with Threads
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They discard the most essential and appealing properties of sequential computation: understandability, predictability, and determinism.
Threads, as a model of computation, are wildly nondeterministic, and the job of the programmer becomes one of pruning that nondeterminism.
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Threads
• nicht effizient • Speicherverbrauch • Scheduling / context switch • nicht optimal für NUMA • „contention“
• kein gutes Programmiermodell • „shared mutual state“ ist schwer nachzuvollziehen
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JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Was wäre also besser?
Ziele • Task-Level (sub-thread) concurrency • „share nothing“ • Threads darunter, als
Anzahl Threads ~ Anzahl Kerne
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JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Thread Alternativen (Nachfolger?)
• Green threads / coroutines / fibres • feinere Granularität, aber im Prinzip gleiches
Programmiermodell • Event-loop (e.g. vert.x, Reactor) • sehr lose Kopplung, „Bus“-Architektur vorgegeben
• Aktoren ! • Share-nothing, Flexibel, in der Praxis bewährt
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JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Beispiel: Http Request handling
Java EE: Threads. Servlet API: Thread per Request
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JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Beispiel: Http Request handling
Reactive: Sub-Thread (Play, Akka HTTP, vert.x..)
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JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Konsequenzen
•Wir sind (ohne explizit Aktoren o.ä. zu verwenden) in einem anderen Concurrency-Modell. • ThreadLocal ist jetzt ein Anti-Pattern! Am besten vermeiden, oder es ist zusätzliche Arbeit nötig. • Noch zu klären: Was heißt das eigentlich für I/O?
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JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Reactive Checkliste
• Reactive bringt Sub-Thread-Level Concurrency mit sich. Darauf einstellen.
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Blocking vs. non-blocking I/O
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
High concurrency matters
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But there’s one thing we can all agree on: At high levels of concurrency (thousands of connections) your server needs to go to asynchronous non-blocking. [..] any part of your server code blocks you’re going to need a thread. And at these levels of concurrency, you can’t go creating threads for every connection.
From https://strongloop.com/strongblog/node-js-is-faster-than-java/
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Blocking I/O
Was wird eigentlich geblockt?
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JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Non-blocking
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Bei Task-Level (Sub-Thread-Level) Concurrency • Ist jeder Thread für n Tasks zuständig • Das n kann ziemlich groß sein
So einen Thread wollen wir sicher nicht für Blocking I/O verschwenden!
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Aber wenn ich so etwas benötige?
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try { stmt = con.createStatement(); ResultSet rs = stmt.executeQuery(query); while (rs.next()) { String coffeeName = rs.getString("COF_NAME"); int supplierID = rs.getInt("SUP_ID"); float price = rs.getFloat("PRICE"); int sales = rs.getInt("SALES"); int total = rs.getInt("TOTAL"); System.out.println(coffeeName + "\t" + supplierID + "\t" + price + "\t" + sales +
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Isolieren!
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vert.x hat „worker verticles“ Play/Akka: Dispatcher-Konfiguration
Slick 3 hat das schon „eingebaut“
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Reactive Checkliste (Fortsetzung)
• Reactive bringt Sub-Thread-Level Concurrency mit sich. Darauf einstellen. • Non-Blocking I/O verwenden. Wenn es
wirklich gar nicht geht: Blocking I/O isolieren.
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„Distributed Transactions“ vs. Distributed Systems
JUGH - Von Enterprise zu Reactive 30
@Transactional public static class GreetingService {
@Inject private JmsTemplate jmsTemplate;
@PersistenceContext private EntityManager entityManager;
public void createGreeting(String name) { Greeting greeting = new Greeting(name); this.entityManager.persist(greeting); this.jmsTemplate.convertAndSend("greetings", greeting); …
Aber wenn ich so etwas benötige?
JUGH - Von Enterprise zu Reactive 31
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Vermeiden
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@Transactional public static class GreetingService {
@Inject private JmsTemplate jmsTemplate;
@PersistenceContext private EntityManager entityManager;
public void createGreeting(String name) { Greeting greeting = new Greeting(name); this.entityManager.persist(greeting); this.jmsTemplate.convertAndSend("greetings", greeting); …
Nicht wirklich „all or nothing“, lediglich Abgleich
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Trennen ( = die Schritte trennen)
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Behauptung: Jeder 2PC kann durch asynchrone Nachrichten ersetzt
werden.
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Life beyond Distributed Transactions
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In general, application developers simply do not implement large scalable applications assuming distributed transactions. When they attempt to use distributed transactions, the projects founder because the performance costs and fragility make them impractical. [..]
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Want Almost-Infinite Scaling• More of everything… Year by year, bigger and bigger• If it fits on your machines, multiply by 10, if that fits, multiply by 1000…• Strive to scale almost linearly (N log N for some big log).
Assumptions(Don’t Have to Prove These… Just Plain Believe Them)
Grown-Ups Don’t Use Distributed Transactions•The apps using distributed transactions become too fragile…• Let’s just consider local transactions. ! Multiple disjoint scopes of serializability
Want Scale-Agnostic Apps • Two layers to the application: scale-agnostic and scale-aware• Consider scale-agnostic API
Scale Agnostic Code
Scale-Aware-Code
Application
Upper Layer
Lower Layer
Scale Agnostic API
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
2 PC => messaging
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Item-B Cancellation Tentative Op
Item-A
Restriktionen bzw. Anforderungen
•at-least-once Delivery•idempotente Nachrichten•vorläufige Operationen
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Mögliche Umsetzung: Saga Pattern
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Tipp: http://kellabyte.com/2012/05/30/clarifying-the-saga-pattern/
JUGH - Von Enterprise zu Reactive 38
Noch ein Tipp: https://speakerdeck.com/caitiem20/applying-the-saga-pattern
Mögliche Umsetzung: Saga Pattern
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Verteilte Transaktionen
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Verteilte Transaktionen („2PC“) sind eine häufige Quelle für Abbrüche und Contention.
Sie können oft vermieden werden. Generell können lokale Transaktionen und at-least-once Delivery sie ersetzen.
Das Saga-Pattern ist eine praktische Umsetzung von „all-or-nothing“ für verteilte Systeme.
JUGH - Von Enterprise zu Reactive 40
Service A (Reactive)
Service B (Legacy)
Verwerten
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Ausblick / Gedankenspiele
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Die Datenbanklandschaft ändert sind, wir bewegen uns in Richtung „event sourcing“ und „Immutability“. Das ist interessant für Reaktive Systeme!
„All-or-nothing“ Probleme hängen zusammen mit dem Wunsch, eine globale Wahrheit zu kennen im „Jetzt“. Aber was ist jetzt? Ein Zeitpunkt - oder der Ergebnis einer Folge von Ereignissen? Empfehlung: „The Illusion of Present“ von Jonas Bonér.
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Reactive Checkliste (Fortsetzung)
• Reactive bringt Sub-Thread-Level Concurrency mit sich. Darauf einstellen. • Non-Blocking I/O verwenden. Wenn es
wirklich gar nicht geht: Blocking I/O isolieren. • Keine verteilten Transaktionen verwenden.
Wenn es wirklich gar nicht anders geht: Isolieren.
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App Servers vs. Standalone
JUGH - Von Enterprise zu Reactive 44
JUGH - Von Enterprise zu Reactive 45
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Java EE Application Servers
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Die Servlet API wurde für Thread-per-Request und synchrone I/O entwickelt.
Wenn man Application Servers nicht als Container für mehrere Applikationen nutzt - was unterscheidet sie von einer Library?
Erfordert Ops-Änderungen, aber Tools etablieren sich.
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Reactive Checkliste (Fortsetzung)
• Reactive bringt Sub-Thread-Level Concurrency mit sich. Darauf einstellen. • Non-Blocking I/O verwenden. Wenn es
wirklich gar nicht geht: Blocking I/O isolieren. • Keine verteilten Transaktionen verwenden.
Wenn es wirklich gar nicht anders geht: Isolieren. • Keinen App-Server / Servlet-Container
verwenden.
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Zusammenfassung
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Schlussfolgerung
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Wenn
• Threads die kleinste Concurrency-Einheit in deinem Code sind, oder
• Du Blocking I/O verwendest (ohne klare Trennung), oder
• Du 2-Phase-Commit verwendest, oder • Du einen Java EE Application Server / Servlet
Container verwendest
dann ist deine Applikation nicht Reactive.
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
The Pragmatic Reactive Checklist
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• Task-level (sub-thread level) concurrency
• Non-blocking I/O • Distributed • Containerless
Reactive Manifesto revisited
Wir haben eigentlich nur über den „elastic“ - Teil gesprochen
führt zu
führt zu
JUGH - Von Enterprise zu Reactive
Reactive - Warum das Ganze?
•Wir haben gesehen: Ich kann auch meine „normale“ Geschäftsanwendung reactive machen, und dabei Kompromisse eingehen.
•Was bringt mir das?
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JUGH - Von Enterprise zu Reactive
• Heißt nicht nur „web scale“.
• Effizient sein. Moderne Hardware nutzen (Many Core, NUMA)
• Von Innovation profitieren
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JUGH - Von Enterprise zu Reactive
• Prinzipien der Supervision & Isolation
• Let it crash!
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JUGH - Von Enterprise zu Reactive
• Spaß!!
•Wirklich. All das ist nicht entwickelt worden, um unser Leben komplizierter zu machen. Sondern einfacher!
•Wie würdest du es mit Menschen lösen..?
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Lutz Hühnken - Solution Architect
Twitter - @lutzhuehnken Blog (neu) - http://www.huehnken.de
Danke!