क्वार्कस कैसे अनिवार्य और प्रतिक्रियाशील प्रोग्रामिंग को जोड़ता है

इस वर्ष हम कंटेनर थीम को गंभीरता से विकसित करने की योजना बना रहे हैं, क्लाउड-नेटिव जावा и Kubernetes. इन विषयों की एक तार्किक निरंतरता पहले से ही क्वार्कस ढांचे के बारे में एक कहानी होगी माना हेबेरे पर. आज का लेख "सबएटोमिक सुपरफास्ट जावा" के डिज़ाइन के बारे में कम और क्वार्कस द्वारा एंटरप्राइज़ के लिए लाए गए वादे के बारे में अधिक है।

जावा और जेवीएम अभी भी बेहद लोकप्रिय हैं, लेकिन सर्वर रहित प्रौद्योगिकियों और क्लाउड-नेटिव माइक्रोसर्विसेज के साथ काम करते समय, जावा और अन्य जेवीएम भाषाओं का उपयोग कम और कम किया जाता है क्योंकि वे बहुत अधिक मेमोरी स्थान लेते हैं और लोड करने में बहुत धीमी होते हैं, जिससे उन्हें लोड करना पड़ता है। अल्पकालिक कंटेनरों के साथ उपयोग के लिए खराब रूप से उपयुक्त। सौभाग्य से, क्वार्कस की बदौलत यह स्थिति अब बदलने लगी है।

सुपरफास्ट उपपरमाण्विक जावा एक नए स्तर पर पहुंच गया है!

42 रिलीज़, 8 महीने का सामुदायिक कार्य और 177 अद्भुत डेवलपर्स - इन सबका परिणाम नवंबर 2019 में रिलीज़ था क्वार्कस 1.0, एक रिलीज़ जो परियोजना के विकास में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर चिह्नित करती है और बहुत सारी शानदार सुविधाएँ और क्षमताएँ प्रदान करती है (आप उनके बारे में अधिक पढ़ सकते हैं घोषणा).

आज हम आपको दिखाएंगे कि कैसे क्वार्कस अनिवार्य और प्रतिक्रियाशील प्रोग्रामिंग मॉडल को एक ही प्रतिक्रियाशील कोर में जोड़ता है। हम एक संक्षिप्त इतिहास से शुरुआत करेंगे और फिर विस्तार से जानेंगे कि क्वार्कस प्रतिक्रियाशील कोर द्वैतवाद क्या है और कैसे जावा-डेवलपर्स इन लाभों का लाभ उठा सकते हैं।

माइक्रोसर्विसेज, घटना संचालित आर्किटेक्चर и serverless-कार्य - यह सब, जैसा कि वे कहते हैं, आज बढ़ रहा है। हाल ही में, क्लाउड-केंद्रित आर्किटेक्चर का निर्माण बहुत आसान और अधिक सुलभ हो गया है, लेकिन समस्याएं बनी हुई हैं - खासकर जावा डेवलपर्स के लिए। उदाहरण के लिए, सर्वर रहित फ़ंक्शंस और माइक्रोसर्विसेज के मामले में, स्टार्टअप समय को कम करने, मेमोरी खपत को कम करने और फिर भी उनके विकास को अधिक सुविधाजनक और मनोरंजक बनाने की तत्काल आवश्यकता है। जावा ने हाल के वर्षों में कई सुधार किए हैं, जैसे कंटेनरों के लिए बेहतर एर्गोनॉमिक्स कार्यक्षमता इत्यादि। हालाँकि, जावा को एक कंटेनर में ठीक से काम करना अभी भी चुनौतीपूर्ण है। तो हम जावा की कुछ अंतर्निहित जटिलताओं को देखकर शुरुआत करेंगे, जो कंटेनर-उन्मुख जावा अनुप्रयोगों को विकसित करते समय विशेष रूप से गंभीर हैं।

सबसे पहले, आइए इतिहास पर नजर डालें।

धाराएँ और कंटेनर

संस्करण 8u131 से शुरू होकर, एर्गोनॉमिक्स कार्यक्षमता में सुधार के कारण जावा ने कमोबेश कंटेनरों का समर्थन करना शुरू कर दिया। विशेष रूप से, जेवीएम अब जानता है कि वह कितने प्रोसेसर कोर पर चल रहा है और थ्रेड पूल को कॉन्फ़िगर कर सकता है - आमतौर पर फोर्क/ज्वाइन पूल - तदनुसार। बेशक, यह बहुत अच्छा है, लेकिन मान लें कि हमारे पास एक पारंपरिक वेब एप्लिकेशन है जो HTTP सर्वलेट्स का उपयोग करता है और टॉमकैट, जेट्टी आदि में चलता है। परिणामस्वरूप, यह एप्लिकेशन प्रत्येक अनुरोध को एक अलग थ्रेड देगा और I/O संचालन की प्रतीक्षा करते समय इस थ्रेड को ब्लॉक करने की अनुमति देगा, उदाहरण के लिए, डेटाबेस, फ़ाइलों या अन्य सेवाओं तक पहुंचते समय। अर्थात्, ऐसे एप्लिकेशन का आकार उपलब्ध कोर की संख्या पर नहीं, बल्कि एक साथ अनुरोधों की संख्या पर निर्भर करता है। इसके अलावा, इसका मतलब यह है कि कुबेरनेट्स में कोर की संख्या पर कोटा या सीमाएं यहां ज्यादा मदद नहीं करेंगी, और मामला अंततः थ्रॉटलिंग में समाप्त हो जाएगा।

स्मृति थकावट

धागे स्मृति हैं. और इंट्रा-कंटेनर मेमोरी सीमाएं किसी भी तरह से रामबाण नहीं हैं। बस एप्लिकेशन और थ्रेड्स की संख्या बढ़ाना शुरू करें, और देर-सबेर आप स्विचिंग आवृत्ति में गंभीर वृद्धि का सामना करेंगे और परिणामस्वरूप, प्रदर्शन में गिरावट आएगी। साथ ही, यदि आपका एप्लिकेशन पारंपरिक माइक्रोसर्विस फ्रेमवर्क का उपयोग करता है, या डेटाबेस से कनेक्ट होता है, या कैशिंग का उपयोग करता है, या अन्यथा मेमोरी का उपयोग करता है, तो आपको स्पष्ट रूप से एक टूल की आवश्यकता होती है जो आपको जेवीएम के अंदर देखने और यह देखने की अनुमति देती है कि यह मेमोरी को खत्म किए बिना कैसे प्रबंधित करता है। JVM स्वयं (उदाहरण के लिए, XX:+UseCGroupMemoryLimitForHeap)। और भले ही, जावा 9 के बाद से, जेवीएम ने सीग्रुप को स्वीकार करना और उसके अनुसार अनुकूलन करना सीख लिया है, मेमोरी को आरक्षित करना और प्रबंधित करना एक जटिल मामला बना हुआ है।

कोटा और सीमाएँ

जावा 11 ने सीपीयू कोटा (जैसे PreferContainerQuotaForCPUCount) के लिए समर्थन पेश किया। कुबेरनेट्स सीमा और कोटा के लिए भी समर्थन प्रदान करता है। हां, यह सब समझ में आता है, लेकिन यदि एप्लिकेशन फिर से आवंटित कोटा से अधिक हो जाता है, तो हम फिर से आकार के साथ समाप्त हो जाते हैं - जैसा कि पारंपरिक जावा अनुप्रयोगों के मामले में है - कोर की संख्या और प्रत्येक के लिए एक अलग थ्रेड के आवंटन के साथ निर्धारित होता है निवेदन है, तो इस सब में कोई मतलब नहीं है।
इसके अलावा, यदि आप कुबेरनेट्स के अंतर्निहित प्लेटफ़ॉर्म के कोटा और सीमा या स्केल-आउट फ़ंक्शंस का उपयोग करते हैं, तो समस्या भी स्वयं हल नहीं होती है। हम बस मूल समस्या को हल करने पर अधिक संसाधन खर्च करते हैं या अत्यधिक खर्च कर देते हैं। और यदि यह सार्वजनिक सार्वजनिक क्लाउड में एक उच्च-लोड प्रणाली है, तो हम लगभग निश्चित रूप से आवश्यकता से अधिक संसाधनों का उपयोग करते हैं।

और इन सबका क्या करें?

सीधे शब्दों में कहें तो, एसिंक्रोनस और नॉन-ब्लॉकिंग I/O लाइब्रेरी और नेट्टी जैसे फ्रेमवर्क का उपयोग करें। कार्यक्षेत्र.x या अक्का. वे अपनी प्रतिक्रियाशील प्रकृति के कारण कंटेनरों में काम करने के लिए अधिक उपयुक्त हैं। नॉन-ब्लॉकिंग I/O के लिए धन्यवाद, एक ही थ्रेड एक साथ कई अनुरोधों को संसाधित कर सकता है। जबकि एक अनुरोध I/O परिणामों की प्रतीक्षा कर रहा है, थ्रेड प्रोसेसिंग इसे जारी कर देती है और दूसरे अनुरोध द्वारा ले ली जाती है। और जब I/O परिणाम अंततः आ जाते हैं, तो पहले अनुरोध की प्रोसेसिंग जारी रहती है। एक ही थ्रेड के भीतर अनुरोधों की इंटरलीव्ड प्रोसेसिंग करके, आप थ्रेड की कुल संख्या को कम कर सकते हैं और प्रसंस्करण अनुरोधों के लिए संसाधन खपत को कम कर सकते हैं।

नॉन-ब्लॉकिंग I/O के साथ, कोर की संख्या एक प्रमुख पैरामीटर बन जाती है क्योंकि यह I/O थ्रेड्स की संख्या निर्धारित करती है जिन्हें समानांतर में निष्पादित किया जा सकता है। जब सही ढंग से उपयोग किया जाता है, तो यह आपको कोर के बीच लोड को प्रभावी ढंग से वितरित करने और कम संसाधनों के साथ उच्च कार्यभार को संभालने की अनुमति देता है।

कैसे, क्या यह सब है?

नहीं, कुछ और है. रिएक्टिव प्रोग्रामिंग संसाधनों का बेहतर उपयोग करने में मदद करती है, लेकिन इसकी कीमत भी चुकानी पड़ती है। विशेष रूप से, कोड को नॉन-ब्लॉकिंग के सिद्धांतों के अनुसार फिर से लिखना होगा और I/O थ्रेड को ब्लॉक करने से बचना होगा। और यह विकास और कार्यान्वयन का एक बिल्कुल अलग मॉडल है। और यद्यपि यहां बहुत सारे उपयोगी पुस्तकालय हैं, फिर भी यह सोचने के सामान्य तरीके में एक आमूल-चूल परिवर्तन है।

सबसे पहले, आपको यह सीखना होगा कि एसिंक्रोनस रूप से चलने वाले कोड को कैसे लिखना है। एक बार जब आप नॉन-ब्लॉकिंग I/O का उपयोग करना शुरू कर देते हैं, तो आपको स्पष्ट रूप से निर्दिष्ट करना होगा कि अनुरोध का जवाब मिलने पर क्या होना चाहिए। अब केवल ब्लॉक करने और प्रतीक्षा करने से काम नहीं चलेगा। इसके बजाय, आप कॉलबैक पास कर सकते हैं, प्रतिक्रियाशील प्रोग्रामिंग या निरंतरता का उपयोग कर सकते हैं। लेकिन इतना ही नहीं: नॉन-ब्लॉकिंग I/O का उपयोग करने के लिए, आपको नॉन-ब्लॉकिंग सर्वर और क्लाइंट दोनों की आवश्यकता होती है, अधिमानतः हर जगह। HTTP के मामले में, सब कुछ सरल है, लेकिन इसमें डेटाबेस, फ़ाइल सिस्टम और भी बहुत कुछ है।

और यद्यपि संपूर्ण अंत-से-अंत प्रतिक्रियाशीलता दक्षता को अधिकतम करती है, व्यवहार में इस तरह के बदलाव को पचाना मुश्किल हो सकता है। इसलिए, प्रतिक्रियाशील और अनिवार्य कोड को संयोजित करने की क्षमता एक शर्त बन जाती है:

1. सॉफ़्टवेयर सिस्टम के सबसे अधिक लोड वाले क्षेत्रों में संसाधनों का प्रभावी ढंग से उपयोग करें;
2. इसके शेष भागों में सरल शैली कोड का उपयोग करें।

क्वार्कस का परिचय

दरअसल, यह क्वार्कस का सार है - एक ही रनटाइम वातावरण में प्रतिक्रियाशील और अनिवार्य मॉडल को संयोजित करना।

क्वार्कस Vert.x और Netty पर आधारित है, जिसमें डेवलपर की मदद के लिए शीर्ष पर प्रतिक्रियाशील ढांचे और एक्सटेंशन की एक श्रृंखला है। क्वार्कस को न केवल HTTP माइक्रोसर्विसेज, बल्कि इवेंट-संचालित आर्किटेक्चर के निर्माण के लिए भी डिज़ाइन किया गया है। अपनी प्रतिक्रियाशील प्रकृति के कारण, यह मैसेजिंग सिस्टम (अपाचे काफ्का, एएमक्यूपी, आदि) के साथ बहुत प्रभावी ढंग से काम करता है।

चाल यह है कि अनिवार्य और प्रतिक्रियाशील कोड दोनों के लिए एक ही प्रतिक्रियाशील इंजन का उपयोग कैसे किया जाए।

क्वार्कस यह शानदार ढंग से करता है। अनिवार्य और प्रतिक्रियाशील के बीच चयन स्पष्ट है - दोनों के लिए एक प्रतिक्रियाशील कर्नेल का उपयोग करें। यह वास्तव में तेज, गैर-अवरुद्ध कोड से मदद करता है जो इवेंट-लूप थ्रेड, उर्फ ​​​​आईओ थ्रेड से गुजरने वाली लगभग हर चीज को संभालता है। लेकिन यदि आपके पास क्लासिक REST या क्लाइंट-साइड एप्लिकेशन हैं, तो क्वार्कस के पास एक अनिवार्य प्रोग्रामिंग मॉडल तैयार है। उदाहरण के लिए, क्वार्कस में HTTP समर्थन एक गैर-अवरुद्ध और प्रतिक्रियाशील इंजन (एक्लिप्स वर्ट.एक्स और नेट्टी) के उपयोग पर आधारित है। आपके एप्लिकेशन द्वारा प्राप्त सभी HTTP अनुरोधों को पहले एक इवेंट लूप (आईओ थ्रेड) से गुजारा जाता है और फिर कोड के उस हिस्से में भेजा जाता है जो अनुरोधों को प्रबंधित करता है। गंतव्य के आधार पर, अनुरोध प्रबंधन कोड को एक अलग थ्रेड (तथाकथित वर्कर थ्रेड, सर्वलेट्स और जैक्स-आरएस के मामले में उपयोग किया जाता है) के भीतर कॉल किया जा सकता है या स्रोत I/O थ्रेड (प्रतिक्रियाशील मार्ग) का उपयोग किया जा सकता है।

मैसेजिंग सिस्टम कनेक्टर Vert.x इंजन के शीर्ष पर चलने वाले नॉन-ब्लॉकिंग क्लाइंट का उपयोग करते हैं। इसलिए, आप मैसेजिंग मिडलवेयर सिस्टम से संदेशों को प्रभावी ढंग से भेज, प्राप्त और संसाधित कर सकते हैं।

स्थल क्वार्कस.आईओ क्वार्कस के साथ शुरुआत करने में आपकी मदद के लिए यहां कुछ अच्छे ट्यूटोरियल दिए गए हैं:

• प्रतिक्रियाशील मार्गों का उपयोग करना
• प्रतिक्रियाशील SQL क्लाइंट
• रिएक्टिव मैसेजिंग के साथ अपाचे काफ्का का उपयोग करना
• रिएक्टिव मैसेजिंग के साथ एएमक्यूपी का उपयोग करना
• वर्टेक्स एपीआई का उपयोग करना

हमने आपको केवल एक ब्राउज़र में प्रतिक्रियाशील प्रोग्रामिंग के विभिन्न पहलुओं को सिखाने के लिए ऑनलाइन व्यावहारिक ट्यूटोरियल भी बनाए हैं, किसी आईडीई की आवश्यकता नहीं है, और किसी कंप्यूटर की आवश्यकता नहीं है। आप ये पाठ पा सकते हैं यहां.

उपयोगी संसाधन

• क्वार्कस को आज़माने के 4 कारण
• क्वार्कस परियोजना वेबसाइट - quarkus.io
• GitHub पर क्वार्कस परियोजना - github.com/quarkusio/quarkus
• क्वार्कस प्रोजेक्ट ट्विटर - twitter.com/QuarkusIO
• क्वार्कस प्रोजेक्ट चैट - quarkusio.zulipchat.com
• क्वार्कस प्रोजेक्ट फ़ोरम - Groups.google.com/forum/#!फ़ोरम/क्वार्कस-देव

विषय से परिचित होने के लिए क्वार्कस पर 10 वीडियो पाठ

जैसा कि वे वेबसाइट पर कहते हैं क्वार्कस.आईओ, क्वार्कस - क्या Kubernetes-ओरिएंटेड जावा स्टैक, ग्रेलवीएम और ओपनजेडीके हॉटस्पॉट के लिए तैयार किया गया है और सर्वोत्तम जावा लाइब्रेरी और मानकों से इकट्ठा किया गया है।

विषय को समझने में आपकी मदद करने के लिए, हमने 10 वीडियो ट्यूटोरियल चुने हैं जो क्वार्कस के विभिन्न पहलुओं और इसके उपयोग के उदाहरणों को कवर करते हैं:

1. क्वार्कस का परिचय: कुबेरनेट्स के लिए अगली पीढ़ी का जावा फ्रेमवर्क

थॉमस क्वार्नस्ट्रॉम और जेसन ग्रीन द्वारा
क्वार्कस प्रोजेक्ट का लक्ष्य कुबेरनेट्स और सर्वर रहित वातावरण के लिए एक जावा प्लेटफ़ॉर्म बनाना है, और प्रतिक्रियाशील और अनिवार्य प्रोग्रामिंग मॉडल को एक ही रनटाइम वातावरण में संयोजित करना है ताकि वितरित एप्लिकेशन आर्किटेक्चर की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ काम करते समय डेवलपर्स लचीले ढंग से अपने दृष्टिकोण को बदल सकें। नीचे दिए गए परिचयात्मक व्याख्यान में और जानें।

2. क्वार्कस: सुपरफास्ट सबएटोमिक जावा

द्वारा: बूर सटर
डेवनेशन लाइव का यह वीडियो ट्यूटोरियल दर्शाता है कि कुबेरनेट्स/ओपनशिफ्ट वातावरण में एंटरप्राइज़ जावा एप्लिकेशन, एपीआई, माइक्रोसर्विसेज और सर्वर रहित फ़ंक्शंस को अनुकूलित करने के लिए क्वार्कस का उपयोग कैसे करें, जिससे उन्हें बहुत छोटा, तेज़ और अधिक स्केलेबल बनाया जा सके।

3. क्वार्कस और ग्रेलवीएम: हाइबरनेट को सुपर गति तक तेज करना और इसे उप-परमाणु आकार में सिकोड़ना

लेखक: सैन ग्रिनोवरो
प्रेजेंटेशन से आप सीखेंगे कि क्वार्कस कैसे बना, यह कैसे काम करता है, और यह आपको हाइबरनेट ORM जैसी जटिल लाइब्रेरी बनाने की अनुमति कैसे देता है, जो देशी GraalVM छवियों के साथ संगत है।

4. सर्वर रहित एप्लिकेशन विकसित करना सीखें

लेखक: मार्टिन लूथर
नीचे दिया गया वीडियो दिखाता है कि क्वार्कस का उपयोग करके एक सरल जावा एप्लिकेशन कैसे बनाया जाए और इसे नेटिव पर सर्वर रहित एप्लिकेशन के रूप में तैनात किया जाए।

5. क्वार्कस: कोडिंग का आनंद लें

लेखक: एडसन यानागा
आपका पहला क्वार्कस प्रोजेक्ट बनाने के लिए एक वीडियो गाइड, आपको यह समझने की अनुमति देता है कि क्वार्कस डेवलपर्स का दिल क्यों जीत रहा है।

6. जावा और कंटेनर - उनका भविष्य एक साथ क्या होगा

मार्क लिटिल द्वारा पोस्ट किया गया
यह प्रस्तुति जावा के इतिहास का परिचय देती है और बताती है कि क्वार्कस जावा का भविष्य क्यों है।

7. क्वार्कस: सुपरफास्ट सबएटोमिक जावा

लेखक: दिमित्रिस एंड्रीडिस
क्वार्कस के उन फायदों का अवलोकन जिन्हें डेवलपर्स से मान्यता मिली है: सादगी, अल्ट्रा-हाई स्पीड, सर्वोत्तम लाइब्रेरी और मानक।

8. क्वार्कस और उपपरमाण्विक रॉकेट सिस्टम

लेखक: क्लेमेंट एस्कोफ़ियर
GraalVM के साथ एकीकरण के माध्यम से, क्वार्कस एक अल्ट्रा-फास्ट विकास अनुभव और एक उप-परमाणु रनटाइम वातावरण प्रदान करता है। लेखक क्वार्कस के प्रतिक्रियाशील पक्ष के बारे में बात करता है और प्रतिक्रियाशील और स्ट्रीमिंग एप्लिकेशन बनाने के लिए इसका उपयोग कैसे करें।

9. एक्लिप्स माइक्रोप्रोफाइल में क्वार्कस और तीव्र अनुप्रयोग विकास

लेखक: जॉन क्लिंगन
एक्लिप्स माइक्रोप्रोफाइल और क्वार्कस को मिलाकर, डेवलपर्स पूर्ण विशेषताओं वाले कंटेनरीकृत माइक्रोप्रोफाइल एप्लिकेशन बना सकते हैं जो दसियों मिलीसेकंड में लॉन्च होते हैं। वीडियो कुबेरनेट्स प्लेटफ़ॉर्म पर तैनाती के लिए कंटेनरीकृत माइक्रोप्रोफ़ाइल एप्लिकेशन को कोड करने के तरीके के बारे में विस्तार से बताता है।

10. जावा, "टर्बो" संस्करण

लेखक: मार्कस बील
लेखक दिखाता है कि सुपर-छोटे, सुपर-फास्ट जावा कंटेनर बनाने के लिए क्वार्कस का उपयोग कैसे करें जो वास्तविक सफलताओं को सक्षम बनाता है, खासकर सर्वर रहित वातावरण में।

स्रोत: www.habr.com