🥇Quarkus가 명령형 프로그래밍과 반응형 프로그래밍을 결합하는 방법

올해는 본격적으로 컨테이너 테마 개발을 계획하고 있으며, 클라우드 네이티브 Java и Kubernetes. 이러한 주제의 논리적 연속은 이미 Quarkus 프레임워크에 대한 이야기가 될 것입니다. 존경받는 하브레에. 오늘의 기사는 "아원자 초고속 Java"의 설계보다는 Quarkus가 Enterprise에 제공하는 약속에 대한 것입니다.

Java와 JVM은 여전히 매우 인기가 있지만, 서버리스 기술과 클라우드 네이티브 마이크로서비스로 작업할 때 Java 및 기타 JVM 언어는 너무 많은 메모리 공간을 차지하고 로드 속도가 너무 느려서 점점 덜 사용됩니다. 수명이 짧은 컨테이너와 함께 사용하기에는 적합하지 않습니다. 다행히도 Quarkus 덕분에 이제 이러한 상황이 바뀌기 시작했습니다.

초고속 아원자 Java가 새로운 수준에 도달했습니다!

42개의 릴리스, 8개월 간의 커뮤니티 작업, 177명의 놀라운 개발자 - 이 모든 것이 2019년 XNUMX월에 릴리스되었습니다. 쿼커스 1.0, 프로젝트 개발의 중요한 이정표를 표시하고 많은 멋진 기능을 제공하는 릴리스입니다(자세한 내용은 다음에서 읽을 수 있습니다). 발표).

오늘은 Quarkus가 명령형 프로그래밍 모델과 반응형 프로그래밍 모델을 단일 반응형 코어로 결합하는 방법을 보여 드리겠습니다. 간단한 역사부터 시작한 다음 Quarkus의 반응성 핵심 이중성이 무엇인지, 그리고 어떻게 자바-개발자는 이러한 이점을 활용할 수 있습니다.

마이크로서비스, 이벤트 중심 아키텍처 и 서버리스-기능 – 그들이 말하는 것처럼 이 모든 것이 오늘날 증가하고 있습니다. 최근에는 클라우드 중심 아키텍처의 생성이 훨씬 더 쉽고 접근하기 쉬워졌지만 특히 Java 개발자에게는 문제가 남아 있습니다. 예를 들어, 서버리스 기능과 마이크로서비스의 경우 시작 시간을 줄이고 메모리 소비를 줄이면서 개발을 더욱 편리하고 즐겁게 만들어야 하는 필요성이 시급합니다. Java는 최근 몇 년간 컨테이너의 인체공학적 기능 개선 등 여러 가지 개선을 이루었습니다. 그러나 Java가 컨테이너에서 제대로 작동하도록 하는 것은 여전히 어려운 일입니다. 따라서 컨테이너 지향 Java 애플리케이션을 개발할 때 특히 심각한 Java 고유의 복잡성 중 일부를 살펴보는 것부터 시작하겠습니다.

먼저 역사를 살펴보자.

스트림 및 컨테이너

버전 8u131부터 Java는 인체공학 기능의 개선으로 인해 컨테이너를 어느 정도 지원하기 시작했습니다. 특히 JVM은 이제 실행 중인 프로세서 코어 수를 알고 그에 따라 스레드 풀(일반적으로 포크/조인 풀)을 구성할 수 있습니다. 물론 이것은 훌륭하지만 HTTP 서블릿을 사용하고 Tomcat, Jetty 등에서 실행되는 전통적인 웹 애플리케이션이 있다고 가정해 보겠습니다. 결과적으로 이 애플리케이션은 각 요청에 별도의 스레드를 제공하고 I/O 작업(예: 데이터베이스, 파일 또는 기타 서비스에 액세스할 때)을 기다리는 동안 이 스레드를 차단할 수 있습니다. 즉, 이러한 애플리케이션의 크기는 사용 가능한 코어 수가 아니라 동시 요청 수에 따라 달라집니다. 또한 이는 Kubernetes의 코어 수에 대한 할당량이나 제한이 여기서는 큰 도움이 되지 않으며 문제는 궁극적으로 제한으로 끝날 것임을 의미합니다.

기억력 고갈

스레드는 메모리입니다. 그리고 컨테이너 내 메모리 제한은 결코 만병통치약이 아닙니다. 애플리케이션과 스레드 수를 늘리기 시작하면 조만간 스위칭 주파수가 크게 증가하여 결과적으로 성능 저하가 발생하게 됩니다. 또한 애플리케이션이 기존 마이크로서비스 프레임워크를 사용하거나, 데이터베이스에 연결하거나, 캐싱을 사용하거나, 메모리를 모두 사용하는 경우 JVM 내부를 살펴보고 메모리를 죽이지 않고 어떻게 관리하는지 확인할 수 있는 도구가 필요합니다. JVM 자체(예: XX:+UseCGroupMemoryLimitForHeap) Java 9 이후로 JVM은 cgroup을 수용하고 그에 따라 적응하는 방법을 배웠지만 메모리를 예약하고 관리하는 것은 여전히 다소 복잡한 문제로 남아 있습니다.

할당량 및 한도

Java 11에서는 CPU 할당량(예: PreferContainerQuotaForCPUCount)에 대한 지원을 도입했습니다. Kubernetes는 한도 및 할당량에 대한 지원도 제공합니다. 예, 모두 의미가 있습니다. 그러나 애플리케이션이 할당된 할당량을 다시 초과하면 기존 Java 애플리케이션의 경우와 마찬가지로 코어 수와 각각에 대해 별도의 스레드 할당에 따라 크기가 결정됩니다. 요청하면 이 모든 것이 거의 의미가 없습니다.
또한 할당량과 제한 또는 Kubernetes 기반 플랫폼의 확장 기능을 사용하는 경우에도 문제가 저절로 해결되지 않습니다. 우리는 단순히 원래 문제를 해결하는 데 더 많은 자원을 소비하거나 결국 과다 지출하게 됩니다. 그리고 퍼블릭 퍼블릭 클라우드의 고부하 시스템이라면 실제로 필요한 것보다 더 많은 리소스를 사용하게 될 것이 거의 확실합니다.

그리고 이 모든 것을 어떻게 해야 할까요?

간단히 말해서, Netty와 같은 비동기 및 비차단 I/O 라이브러리와 프레임워크를 사용하세요. 수직.x 아니면 아카. 반응성으로 인해 컨테이너에서 작업하는 데 훨씬 더 적합합니다. 비차단 I/O 덕분에 동일한 스레드가 여러 동시 요청을 처리할 수 있습니다. 한 요청이 I/O 결과를 기다리는 동안 이를 처리하는 스레드가 해제되어 다른 요청에 의해 인계됩니다. 그리고 마침내 I/O 결과가 도착하면 첫 번째 요청 처리가 계속됩니다. 동일한 스레드 내에서 요청을 인터리브 처리함으로써 전체 스레드 수를 줄이고 요청 처리에 필요한 리소스 소비를 줄일 수 있습니다.

비차단 I/O의 경우 코어 수가 병렬로 실행될 수 있는 I/O 스레드 수를 결정하므로 핵심 매개변수가 됩니다. 올바르게 사용하면 코어 간에 로드를 효과적으로 분산하고 더 적은 리소스로 더 높은 워크로드를 처리할 수 있습니다.

어때, 그게 다야?

아니요, 다른 것이 있습니다. 반응형 프로그래밍은 리소스를 더 잘 활용하는 데 도움이 되지만 그에 따른 대가도 따릅니다. 특히 코드는 비차단 원칙에 따라 다시 작성되어야 하며 I/O 스레드 차단을 방지해야 합니다. 그리고 이것은 완전히 다른 개발 및 실행 모델입니다. 여기에는 유용한 라이브러리가 많이 있지만 일반적인 사고 방식에는 여전히 급격한 변화가 있습니다.

먼저, 비동기적으로 실행되는 코드를 작성하는 방법을 배워야 합니다. 비차단 I/O를 사용하기 시작하면 요청에 대한 응답이 수신될 때 어떤 일이 발생해야 하는지 명시적으로 지정해야 합니다. 단순히 차단하고 기다리는 것은 더 이상 작동하지 않습니다. 대신 콜백을 전달하거나 반응형 프로그래밍 또는 연속을 사용할 수 있습니다. 그러나 이것이 전부는 아닙니다. 비차단 I/O를 사용하려면 비차단 서버와 클라이언트가 모두 필요하며, 가급적 모든 곳에서 필요합니다. HTTP의 경우 모든 것이 간단하지만 데이터베이스, 파일 시스템 등도 있습니다.

그리고 전체 엔드투엔드 반응성이 효율성을 극대화하지만 이러한 변화는 실제로는 감당하기 어려울 수 있습니다. 따라서 반응형 코드와 명령형 코드를 결합하는 능력은 다음을 위한 전제 조건이 됩니다.

소프트웨어 시스템에서 가장 부하가 많은 영역의 리소스를 효과적으로 사용합니다.
나머지 부분에서는 더 간단한 스타일 코드를 사용합니다.

Quarkus 소개

실제로 이것이 Quarkus의 핵심입니다. 단일 런타임 환경 내에서 반응형 모델과 명령형 모델을 결합하는 것입니다.

Quarkus는 Vert.x 및 Netty를 기반으로 하며 개발자를 돕기 위한 다양한 반응형 프레임워크와 확장 기능을 갖추고 있습니다. Quarkus는 HTTP 마이크로서비스뿐만 아니라 이벤트 중심 아키텍처 구축을 위해 설계되었습니다. 반응적 특성으로 인해 메시징 시스템(Apache Kafka, AMQP 등)에서 매우 효과적으로 작동합니다.

비결은 명령형 코드와 반응형 코드 모두에 동일한 반응형 엔진을 사용하는 방법입니다.

Quarkus는 이를 훌륭하게 수행합니다. 명령형과 반응형 사이의 선택은 분명합니다. 둘 다에 반응형 커널을 사용하세요. 실제로 도움이 되는 것은 IO 스레드라고도 하는 이벤트 루프 스레드를 통과하는 거의 모든 것을 처리하는 빠르고 비차단 코드입니다. 하지만 클래식 REST 또는 클라이언트 측 애플리케이션이 있는 경우 Quarkus는 즉시 명령형 프로그래밍 모델을 제공합니다. 예를 들어, Quarkus의 HTTP 지원은 비차단 및 반응형 엔진(Eclipse Vert.x 및 Netty) 사용을 기반으로 합니다. 애플리케이션에서 수신한 모든 HTTP 요청은 먼저 이벤트 루프(IO 스레드)를 통해 전달된 다음 요청을 관리하는 코드 부분으로 전송됩니다. 대상에 따라 요청 관리 코드는 별도의 스레드(서블릿 및 Jax-RS의 경우 사용되는 소위 작업자 스레드) 내에서 호출되거나 소스 I/O 스레드(반응 경로)를 사용할 수 있습니다.

메시징 시스템 커넥터는 Vert.x 엔진 위에서 실행되는 비차단 클라이언트를 사용합니다. 따라서 메시징 미들웨어 시스템에서 메시지를 효과적으로 보내고 받고 처리할 수 있습니다.

사이트 Quarkus.io 다음은 Quarkus를 시작하는 데 도움이 되는 몇 가지 유용한 튜토리얼입니다.

또한 IDE나 컴퓨터가 필요 없이 브라우저만으로 반응형 프로그래밍의 다양한 측면을 가르쳐주는 온라인 실습 튜토리얼도 만들었습니다. 이런 강의를 만나보실 수 있습니다 여기에.

유용한 자료

Quarkus를 사용해 봐야 하는 4가지 이유
Quarkus 프로젝트 웹사이트 – quarkus.io
GitHub의 Quarkus 프로젝트 – github.com/quarkusio/quarkus
Quarkus 프로젝트 트위터 – twitter.com/QuarkusIO
Quarkus 프로젝트 채팅 – quarkusio.zulipchat.com
Quarkus 프로젝트 포럼 – groups.google.com/forum/#!포럼/quarkus-dev

주제에 익숙해지기 위한 Quarkus 관련 10가지 비디오 강의

홈페이지에 나와있는대로 Quarkus.io, 쿼쿠스 -가요 KubernetesGraalVM 및 OpenJDK HotSpot에 맞게 조정되고 최고의 Java 라이브러리 및 표준으로 조립된 지향적인 Java 스택입니다.

주제의 이해를 돕기 위해 Quarkus의 다양한 측면과 사용 예를 다루는 10개의 비디오 튜토리얼을 선택했습니다.

1. Quarkus 소개: Kubernetes용 차세대 Java 프레임워크

저자: Thomas Qvarnstrom, Jason Greene
Quarkus 프로젝트의 목표는 Kubernetes 및 서버리스 환경을 위한 Java 플랫폼을 만들고 반응형 프로그래밍 모델과 명령형 프로그래밍 모델을 단일 런타임 환경으로 결합하여 개발자가 광범위한 분산 애플리케이션 아키텍처로 작업할 때 접근 방식을 유연하게 변경할 수 있도록 하는 것입니다. 자세한 내용은 아래 소개강의를 통해 알아보세요.

2. Quarkus: 초고속 아원자 자바

작성자: Burr Sutter
DevNation Live의 이 비디오 튜토리얼은 Quarkus를 사용하여 Kubernetes/OpenShift 환경에서 엔터프라이즈 Java 애플리케이션, API, 마이크로서비스 및 서버리스 기능을 최적화하여 훨씬 더 작고, 빠르고, 확장 가능하게 만드는 방법을 보여줍니다.

3. Quarkus 및 GraalVM: Hibernate를 초고속으로 가속화하고 원자 크기로 축소

저자: 산네 그리노베로
프레젠테이션을 통해 Quarkus의 탄생 방식, 작동 방식, 네이티브 GraalVM 이미지와 호환되는 Hibernate ORM과 같은 복잡한 라이브러리를 만드는 방법을 배우게 됩니다.

4. 서버리스 애플리케이션 개발 방법 알아보기

저자 : 마틴 루터
아래 동영상은 Quarkus를 사용하여 간단한 Java 애플리케이션을 생성하고 Knative에 서버리스 애플리케이션으로 배포하는 방법을 보여줍니다.

5. Quarkus: 즐거운 코딩을 즐겨보세요

저자: 에드슨 야나가
첫 번째 Quarkus 프로젝트 생성을 위한 비디오 가이드로, Quarkus가 개발자의 마음을 사로잡는 이유를 이해할 수 있습니다.

6. Java와 컨테이너 - 둘의 미래는 어떻게 될까요?

게시자: 마크 리틀
이 프레젠테이션에서는 Java의 역사를 소개하고 Quarkus가 Java의 미래인 이유를 설명합니다.

7. Quarkus: 초고속 아원자 자바

저자: 디미트리스 안드레아디스
개발자로부터 인정받은 Quarkus의 장점(단순성, 초고속, 최고의 라이브러리 및 표준)에 대한 개요입니다.

8. 쿼커스와 아원자 로켓 시스템

저자 : 클레망 에스코피에
GraalVM과의 통합을 통해 Quarkus는 초고속 개발 경험과 원자 이하의 런타임 환경을 제공합니다. 저자는 Quarkus의 반응성 측면과 이를 사용하여 반응성 및 스트리밍 애플리케이션을 구축하는 방법에 대해 설명합니다.

9. Eclipse MicroProfile을 사용한 Quarkus 및 신속한 애플리케이션 개발

저자: 존 클링건
개발자는 Eclipse MicroProfile과 Quarkus를 결합하여 수십 밀리초 내에 실행되는 모든 기능을 갖춘 컨테이너화된 MicroProfile 애플리케이션을 만들 수 있습니다. 동영상에서는 Kubernetes 플랫폼에 배포하기 위해 컨테이너화된 MicroProfile 애플리케이션을 코딩하는 방법을 자세히 설명합니다.

10. 자바, "터보" 버전

저자: 마커스 비엘
저자는 Quarkus를 사용하여 특히 서버리스 환경에서 실질적인 혁신을 가능하게 하는 초소형, 초고속 Java 컨테이너를 만드는 방법을 보여줍니다.

출처 : habr.com

Quarkus가 명령형 프로그래밍과 반응형 프로그래밍을 결합하는 방법