Typesafe Reactive Platformで作るReactive System入門

Copyright © 2015 TIS Inc. All rights reserved.
Reactive System Meetup in 西新宿
Typesafe Reactive Platformで作る
Reactive System入門
2015.8.18
前出　祐吾
根来　和輝

Copyright © 2015 TIS Inc. All rights reserved. 2
自己紹介
■ @yugolf

!
■ TIS株式会社

■ 生産革新本部生産革新部生産技術R&D室

■ 社内向けエンジニアリング基盤の整備 ▶▶︎

TIS、リアクティブコンサルはじめました
http://www.tis.jp/service_solution/goreactive/

Agenda
1.
Reactive
Systemとは

2.
Reactive
Systemのための技術

3.
Reactive体験

1. Reactive
Systemとは

本日の話
http://www.reactivemanifesto.org/
Reactive
Programming：

データの流れ（ストリーム）とデータの値の変化の伝播にフォーカス
したプログラムの設計モデル。

・・・の話ではない。
Reactive
System：

Reactive manifesto
絵

!
即応性

弾力性

耐障害性

メッセージ駆動
http://www.reactivemanifesto.org/ja

アプリケーションへの高まる要求
50台のサーバで動かしていたけど、クラウド上で
1000コアの環境を作りたいんだ。
レスポンスを得るのに3秒かかるけど、
500ミリ秒くらいにしたいのよ。

それと、年１回の２時間のメンテナンス
なんとかならないかしら。
最初は100ギガくらいだったけど、そ
ろそろペタ行くんじゃないかな。

Reactive Systemとは
即応性と、耐障害性と、弾力性と、メッセージ駆動とを備えたシステム
http://www.reactivemanifesto.org/ja

Reactive Systemの価値
届けたい価値
手段
支える原理
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven

Copyright © 2015 TIS Inc. All rights reserved. Reactive
Design
Pattern(http://manning.com/kuhn/) 11
Responsive
ユーザーの要求に迅速にレスポンスするシステム
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven
届けたい価値
手段
支える原理
✓高レスポンスを維持するため、リソースプランニングを行い、コンポー
ネントの分割・分散を考慮すべき

Elastic
通常の負荷時だけでなく、一時的な高負荷状況でも、変動するワークロードに応
じて割り当てるリソースを増加・減少させることで応答時間を一定水準に保つ

高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven
届けたい価値
手段
支える原理
Reactive
Design
Pattern(http://manning.com/kuhn/)
✓伸縮性のため、負荷を監視し、その変化に応じて分散する必要がある

✓１つの部品がボトルネックを持ってはいけないし、独立して動作すべき

Resilient
部分的な障害が発生した時にもシステム全体を危険にさらすことなく回復さ
せ、高レスポンスを維持する
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven
届けたい価値
手段
支える原理
Reactive
Design
✓耐障害性を高めるため、故障したコンポーネントを修復したり、代替
となるコンポーネントを再接続するメカニズムが必要

Message Driven
メッセージパッシングにより、コンポーネント間を疎結合にする
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven
届けたい価値
手段
支える原理
Reactive
Design
✓すべてがメッセージ駆動により実現される

2. Reactive
Systemのための技術

Typesafe Reactive Platform
JavaVM
アプリケーション

AkkaPlay
Framework
Scala Java
Slick
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven

Play Framework
•非同期/ノンブロッキング

•WebSocketサポート

•Railsのような使いやすさ

これまで
def index = Action { implicit request => 
Ok(views.html.index()) 
}
クライアントサーバ
ブロッキ
ング
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven

Blocking
コーヒーください。
コーヒー１つ∼
は∼い
できた∼
・・・
コーヒーどうぞ∼

100円です。
Block

Non-blocking
は∼い
コーヒーどうぞ∼

100円です。
100円です。
は∼い
できた∼

Reactive ：迅速なレスポンス
def index = Action.async { 
val customer: Future[Customer] = getCustomer() 
customer.map(c => Ok("Customer: " + c)) 
}
クライアントサーバサービス
ノンブ
ロッキング
ノンブ
ロッキング
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven

Reactive ：サーバからのプッシュ
クライアントサーバ
def socket = WebSocket.using[String] { request => 
 
// Log events to the console 
val in = Iteratee.foreach[String](println).map { _ => 
println("Disconnected") 
} 
 
// Send a single 'Hello!' message 
val out = Enumerator("Hello!") 
 
(in, out) 
}
ノンブ
ロッキング
WebSocket
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven
https://www.playframework.com/documentation/2.4.x/ScalaWebSockets

Akka
•並行処理と分散処理をサポートするActor
System

•Supervision
Model

•location
transparency

Actor System
sender
Actor
Mailbox
Mailbox
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven

Reactive ：Actor Model
def socket = WebSocket.acceptWithActor[String, String] { request => out
=> 
MyWebSocketActor.props(out) 
}
object MyWebSocketActor { 
def props(out: ActorRef) = Props(new MyWebSocketActor(out)) 
} 
 
class MyWebSocketActor(out: ActorRef) extends Actor { 
def receive = { 
case msg: String => 
out ! ("I received your message: " + msg) 
} 
}
クライアント
コントローラ
Actor
ノンブロッ
キング
WebSocket
Actor
https://www.playframework.com/documentation/2.4.x/ScalaWebSockets
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven

Supervision Modelで障害に強いシステムに
override val supervisorStrategy: SupervisorStrategy = 
AllForOneStrategy(maxNrOfRetries = 100, withinTimeRange = 1 minute) { 
case _ => Restart 
}
スーパー

バイザー
サブスーパー

バイザー
Actor
Actor Actor
-‐OneForOne

-‐AllForOne
障害を外へ波及させない
子アクターの監視役
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven

let
it
crash

Distribute
https://conductr.typesafe.com/docs/1.0.x/DeployingApplication

Reactive ：Actorを増減させ容易にスケール
クライアント
コントローラ
Actor
Actor
Actor
ルーティングは様々

• ランダム

• ラウンドロビン

• 最小メールボックス

• ブロードキャスト

• 最速採用
ノンブ
ロッキング
WebSocket
Actor
location

transparently
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven

Reactive Slick (Slick3.0)
•FRM(Functional
Relational
Mapping)ライブラリ

•Scalaのコレクションを扱うかのようにDBアクセスで
きる

•DB処理は非同期に実行される

Supported Databases
•MySQL

•PostgreSQL

•H2

•HSQLDB/HyperSQL

•SQLite

•Derby/JavaDB

•Microsoft
Access
•DB2

•Microsoft
SQL
Server

•Oracle
Slick Extensions

Reactive ：端から端までReactive
def search = Action.async { implicit request =>
… 
val f:Future[Seq[EventRow]] = db.run(Events.filter(form))
f.map { 
case events if (events.length > 0) => 
Ok(views.html.sample.search(
form.bindFromRequest, events)) 
case _ => 
…
クライアント
コントローラ
ノンブ
ロッキング
WebSocket
Actor
ノンブ
ロッキング
Actor
データベース
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven

… 
val f:Future[Seq[EventRow]] = db.run(Events.filter(form))
f.map { 
case events if (events.length > 0) => 
Ok(views.html.sample.search(
form.bindFromRequest, events)) 
case _ => 
… 高レスポンス
Responsive
クライアント
コントローラ
ノンブロッ
キング
WebSocket
Actor
ノンブロッ
キング
Actor
データベース
Asynchronousが基本、

どこでWaitするかをデザインする
Reactive ：端から端までReactive

Reactive ：Reactive Streams
… 
val q = for(e <- Event) yield e.eventNm
val publisher:DatabasePublisher[String] = db.stream(q.result)
publisher.foreach {e => println(e)}
…
クライアント
コントローラ
ノンブ
ロッキング
WebSocket
Actor
ノンブ
ロッキング
データベース
Actor
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven

3. Reactive体験

自己紹介
■ 根来
和輝
(ねごろ
かずき)

■ @negokaz

■ TIS株式会社

■ 生産革新本部生産革新部生産技術R&D室

■ 次世代のアプリケーション開発手法を研究開発

Reactive体験
もし、あなたがソーラーファームのオーナーになったら？
発電効率をできるだけ高めたいですよね。

故障したソーラーパネルがないか監視しましょう。

Reactive Solar Farm Monitor Solar Farm
③ アラートを表示
ID:
1
② 故障している!
パネルを検知
それぞれが毎秒、発電した
電力(W)のデータを送信
ID:
1
Reactive Solar Farm Monitor
Icon
made
by
Freepik
from
www.flaticon.com
is
licensed
under
CC
BY
3.0
発電状況を表示
① 故障して!
発電力が低下

ソーラーパネルの故障検知
全パネルの平均電力からしきい値を決め 
それ以下の電力しか発電していないものを

故障したとみなす
‣ 発電している電力が
0
のものを故障とみなす？

‣ 夜になったらどうする？
OK NG
平均値
しきい値

故障検知でやるべきこと
‣全パネルの平均電力を求める

‣平均値からしきい値を決める

‣全パネルの電力としきい値を比較する
ただしリアルタイムで

Architecture
Monitor Analyzer
SolarFarmSimulator
HTTP!
&!
WebSocket

https://github.com/tech-‐sketch/reactive-‐solar-‐farm-‐monitor
Reactive体験1 - Responsive

Reactive体験1 - Responsive
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven

高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven
届けたい価値
手段
支える原理
Reactive体験2 - Elastic
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven

１つのActorですべての計算処理を行う場合
Application
Cluster
Analyzer
AnalyzerMonitor
Mater
1
3
2
4
Worker
SolarFarmSimulator
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven

Application
Cluster
Analyzer
Analyzer
Analyzer
Analyzer
Monitor
Master1
3
2
4
複数のActorに処理を振り分ける
Worker
SolarFarmSimulator
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven

高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven
届けたい価値
手段
支える原理
Reactive体験3 - Resilient

Application
Cluster
Analyzer
AnalyzerMonitor
Master1
3
2
4
Workerがダウンすると
Worker
AnalyzerAnalyzer
SolarFarmSimulator
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven

Copyright © 2015 TIS Inc. All rights reserved.
Application
Cluster
Analyzer
Analyzer
Analyzer
Analyzer
Monitor
Master1 3
2
4
Worker
残りのWorkerでやりくりする
SolarFarmSimulator
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven

Application
Cluster
Analyzer
Analyzer
Analyzer
Analyzer
Monitor
Master1
3
2
4
Masterがダウンすると
Worker
SolarFarmSimulator
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven

Application
Cluster
Analyzer
Analyzer
AnalyzerMonitor
1
3
2
4
Analyzer
Master
WorkerのひとつがMasterになり残りでやりくりする
Worker
SolarFarmSimulator
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven

Application
Cluster
Analyzer
AnalyzerMonitor
1
3
2
4
Analyzer
Master
ダウンしたAnalyzerを起動するとWorkerとなって働く
Worker
Analyzer
SolarFarmSimulator
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven

支えているのはメッセージ駆動のアーキテクチャ
Reactive体験4 - Message Driven
高レスポンス
Responsive
伸縮性
Elastic
耐障害性
Resilient
Message-driven

4. Go Reactive

Go Reactive
http://www.tis.jp/service_solution/goreactive/
リアクティブに興味のある方はご連絡下さい。
go-‐reactive@tis.co.jp

Go Reactive
ソースコードはGitHubで公開しています。
太陽光発電に興味のある方はご連絡下さい。
https://github.com/tech-‐sketch/reactive-‐solar-‐farm-‐monitor
go-‐reactive@tis.co.jp

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