Rust 中 Actor 并发模型的实践与使用

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了Rust 中 Actor 并发模型的实践与使用。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

简介

Actor 模型是一种并行计算模型,提供了一种用于构建并发、分布式系统的形象办法。在 Actor 模型中,计算被示意为独立的、轻量级的计算单元,称为 Actor,能够发送和接管音讯并进行本地计算。

作为一种通用的消息传递编程模型,被广泛用于构建大规模可伸缩分布式系统。其核心思想是独立保护隔离状态,并基于消息传递实现异步通信。

Actor 模型组成

  • 存储:每个 Actor 持有一个邮箱(mailbox),实质上是一个队列,用于存储音讯。
  • 通信:每个 Actor 能够发送音讯至任何 Actor,应用异步消息传递,不保障音讯达到指标 Actor 时的程序。
  • 计算Actor 能够通过解决音讯来更新外部状态,对于内部而言,Actor 的状态是隔离的isolated state

优劣势

  • 每个 Actor 独立运行,因而程序天然是并行的
  • 每个 Actor 都齐全独立于其余实例,不存在共享内存和竞争条件的问题,能够防止并发编程中的一些难点
  • 通过消息传递进行通信,每个 Actor 都有一个邮箱来接管音讯,每次只解决一个音讯,以确保状态的一致性和线程平安
  • 消息传递是异步的,发送方不须要期待接管方的响应,从而防止了锁和同步的开销
  • 提供高度的并发性和可扩展性,可能无效地解决多核 CPU 和分布式系统中的并发编程问题
  • 提供良好的容错性和可恢复性,因为每个 Actor 都有本人的状态和行为,能够更容易地实现零碎的容错和复原

Actor 模型的实现方式

Actor 基于线程的任务调度

为每一个 Actor 调配一个独立的执行过程(线程),独占该线程,能够是操作系统线程,协程或者虚拟机线程。如果以后 Actor 的邮箱为空,Actor 会阻塞以后线程,期待接管新的音讯。

因为线程数量受到系统资源零碎的限度,因而 Actor 的数量也会受到限制。

Actor 基于事件驱动的任务调度

只有在事件触发(即接管音讯)时,才为 Actor 的任务分配线程并执行,当事件处理完毕,即退出线程。该形式能够应用很少的线程来执行大量 Actor 产生的工作,也是当初大部分 Actor 模型所采纳的调度形式

这种实现与 run loopevent loop 机制十分类似

  • 如下示例了三种方式的 Actor 系统示例:
    • 使用 Tokio 实现 Actor 系统
    • Actor 模型实现 之 actix 框架
    • Actor 模型实现 之 ghost_actor 框架

使用 Tokio 实现 Actor 系统

Actor 分为两部分:任务 Taskhandle。 该任务是独立生成的Tokio任务,实际上执行 Actor 的职责,而 handle 是一种允许你与该任务进行通信的结构。

​ 让我们考虑一个简单的 Actor 。 Actor 在内部存储一个计数器,该计数器用于获取某种唯一ID。 Actor 的基本结构如下所示:文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-861376.html

use tokio::sync::{
   oneshot, mpsc};

struct MyActor {
   
    receiver: mpsc::Receiver<ActorMessage>,
    next_id: u32,
}
enum ActorMessage {
   
    GetUniqueId {
   
        respond_to: oneshot::Sender<u32>,
    },
}

impl MyActor {
   
    fn new(receiver: mpsc::Receiver<ActorMessage>) -> Self {
   
        MyActor {
   
            receiver,
            next_id: 0,
        }
    }
    fn handle_message(&mut self, msg: ActorMessage) {
   
        match msg {
   
            ActorMessage::GetUniqueId {
    respond_to } => {
   
                self.next_id += 1;

                // The `let _ =` ignores any errors when sending.
                // `let _ =` 忽略了发送的任何 error
                // This can happen if the `select!` macro is used
                // to cancel waiting for the response.
                // 当 `select!` 宏被用到时将会停止接受响应
                let _ = respond_to.send(self.next_id);
            }

到了这里,关于Rust 中 Actor 并发模型的实践与使用的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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