O documento apresenta o modelo de atores e sua implementação no .NET através de frameworks como Microsoft Orleans e Akka.NET. A agenda inclui tópicos sobre sistemas escaláveis, modelo de atores, características desse modelo e demonstrações das implementações Orleans e Akka.NET.

1. Modelo de Atores
com Microsoft Orleans
André Minelli
Maio/2019

2. ● Sistemas Escaláveis
● Modelo de Atores
● Implementações .NET
○ Microsoft Orleans
● Demo
Agenda

3. Sistemas Escaláveis
Necessidade Número 1

4. Sistemas Escaláveis
Necessidade Número 1
Crescimento
HORIZONTAL

5. Recomendação para sistemas/APIs
escalarem horizontalmente
Sistemas Escaláveis

6. Sistemas Escaláveis
Recomendação para sistemas/APIs
escalarem horizontalmente
STATELESS

7. Sistemas Escaláveis
STATELESS
=
Sem Estado!

8. Sistema
Stateless
DB

9. Sistema
Stateless
DB
Sistema
Stateless

10. Sistema
Stateless
DB
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless

11. Sistema
Stateless
DB
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless

12. Sistemas Escaláveis
STATELESS
=
Sem Estado?!?

13. Sistema
Stateless
DB
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
Cache

14. Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
NoSql DB

15. Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
NoSql DB
Cache

16. Sistemas Escaláveis
STATELESS
=
Estado Externo

17. Sistemas Escaláveis
“Bagagem” Stateless:
-Storaging (problemas de I/O)
-Caching (problemas com sincronização)
-Locking (problemas de concorrência)

18. Sistemas Escaláveis
Vamos imaginar um sistema Statefull ...

19. Sistema
Stateless
DB
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
Sistema
Stateless
State State State State State State State State
State State State State State State State State
State State State State State State State State

20. Sistemas Escaláveis
Stateful:
-1 instância por entidade
Single source of truth
-Lazy loaded
Redução de I/O ao banco de dados
-Single threaded
Lock-free

21. Modelo de Atores

22. Modelo de Atores

23. Modelo de Atores
“Erlang is a programming language
used to build massively scalable soft
real-time systems with requirements on
high availability.
Some of its uses are in telecoms,
banking, e-commerce, computer
telephony and instant messaging.
Erlang's runtime system has built-in
support for concurrency, distribution
and fault tolerance.”

24. Modelo de Atores
“We work on the Erlang programming
language, libraries and tools.
Our mission is to push Erlang technology
forward, and develop WhatsApp's
reputation as a major contributor in the
broader Erlang user community.”

25. Modelo de Atores - Características
● Unidade computacional: ator
● Ator se comunica com outros atores através de mensagens
imutáveis
● Ao receber uma mensagem um ator pode:
○ Criar um outro ator
○ Enviar mensagem para outro ator
○ Alterar seu estado

26. Modelo de Atores - Características
● Ator tem apenas referência a outro ator
○ Endereço
○ Transparência de localização
● Apenas 1 mensagem é processada por vez
○ Mailbox de mensagens
○ Assincronamente
● Ator é ‘barato’ (lightweight)

27. Implementações .NET
● Akka.NET
● Portado no Akka (JVM)
● Mantenedora: Petabridge
● Criação explícita de atores
● Detecção de falhas baseado em árvore de supervisão
○ Ator que cria outro ator é responsável por ele
○ Decide o que fazer quando ele falha
● Clustering é um add-on

28. Akka.NET

29. Akka.NET
public class GreetingActor : ReceiveActor
{
public GreetingActor()
{
Receive<Greet>(greet =>
Sender.Tell($"Greeting {greet.Who}", Self));
}
}

30. Akka.NET
var system = ActorSystem.Create("MySystem");
var greeter = system.ActorOf<GreetingActor>("greeter");
var result = await greeter.Ask<string>(
new Greet("Hello World"));

31. Implementações .NET
● Microsoft Orleans
● Microsoft Research
● Abraça o TAP (async/await)
○ Métodos -> Mensagens
● Atores Virtuais
○ Não é preciso criar um ator explicitamente
● Cluster-aware por padrão

32. MS Orleans
● Grain (Ator)
● Identificador (Int, Guid ou String)
● Criado sob demanda
● Transparência de localização
● Silo
● Nós do cluster
● Onde grains são executados

33. MS Orleans
public interface IHello : Orleans.IGrainWithStringKey
{
Task<string> Greet(string greeting);
}

34. MS Orleans
public class HelloGrain: Orleans.Grain, IHello
{
Task<string> Greet(string greeting)
{
return Task.FromResult($"You said: '{greeting}'");
}
}

35. MS Orleans
var client = new ClientBuilder().UseLocalhostClustering()
.Configure<ClusterOptions>(options =>
{
options.ClusterId = "dev";
options.ServiceId = "HelloWorldApp";
}).Build();
await client.Connect();
var hello = client.GetGrain<IHello>(“Minelli”);
var result = await hello.Greet("Hello World!");

36. Implementações .NET
● Proto.Actor
● Virtual Actors do MS Orleans
● Modelo conceitual Akka / Erlang
● Interoperabilidade
○ C#, Go, Java e Kotlin
● Projeto menos maduro que os anteriores

37. Proto.Actor
public class HelloActor : IActor
{
public Task ReceiveAsync(IContext context)
{
var msg = context.Message;
if (msg is Greet greet)
{
context.Respond(greet.Who);
}
return Actor.Done;
}
}

38. Proto.Actor
var context = new RootContext();
var props = Props.FromProducer(() => new HelloActor());
var actor = context.Spawn(props);
var result = await context.RequestAsync<string>(
actor,
new Greet { Who = "Alex" });

39. Demo

40. Referências
● The Inevitable Rise of the Stateful Web Application
● Developing APIs using Actor model in ASP.NET Core
● Akka.Net
● Orleans
● Proto.Actor
● MS Orleans in Real World Application
● Scalable by Design