Журнал LinuxFormat - перейти на главную

LXF159: Устоим перед отказами

Материал из Linuxformat
Версия от 01:34, 26 сентября 2018; Olkol (обсуждение | вклад)

(разн.) ← Предыдущая | Текущая версия (разн.) | Следующая → (разн.)
Перейти к: навигация, поиск
Подписка на печатную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подписка на электронную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подшивки старых номеров журнала (печатные версии)
Весь 2014 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)


Erlang. Опи­сы­ва­ет­ся сле­дую­щей фор­му­лой: функ­цио­наль­ный язык + про­цес­сы

Erlang: Ус­тои­м перед от­ка­зами

Ан­д­рей Уша­ков раз­би­ра­ет­ся в хит­ро­спле­те­ни­ях про­цес­сов, ста­ра­ясь обес­пе­чить их пра­виль­ное взаи­мо­дей­ст­вие и отказустойчивость.

(thumbnail)
Наш эксперт. Ан­д­рей Уша­ков ак­тив­но при­бли­жа­ет тот день, ко­гда функ­цио­наль­ные язы­ки ста­нут мейн­ст­ри­мом.

Соз­дание ре­аль­ных рас­пре­де­лен­ных сис­тем невоз­мож­но без рас­смот­рения та­кой важ­ной те­мы, как от­ка­зо­устой­чи­вость. А для это­го нам необ­хо­ди­мо знать от­ве­ты на сле­дую­щие во­про­сы: как долж­на реа­ги­ро­вать сис­те­ма, ес­ли во вре­мя вы­полнения ка­кой-ли­бо за­да­чи что-то по­шло не так? Как долж­на реа­ги­ро­вать сис­те­ма, ес­ли во вре­мя вы­полнения за­да­чи возник­ла необ­ра­бо­тан­ная (этой за­да­чей) ошиб­ка? Как долж­ны реа­ги­ро­вать дру­гие за­да­чи на ошиб­ку в ка­кой-ли­бо за­да­че? Ка­кая под­держ­ка со сто­ро­ны сис­те­мы есть для очи­ст­ки ре­сур­сов? От­ве­ты на эти во­про­сы при­менитель­но к язы­ку Erlang мы и рас­смот­рим в дан­ной ста­тье.

Начнем же мы раз­го­вор с об­щих по­ня­тий и оп­ре­де­лений. Как мы зна­ем, лю­бая за­да­ча со­сто­ит из по­сле­до­ва­тель­но­сти ша­гов, ко­то­рые необ­хо­ди­мо вы­полнить для ее ре­шения. Ка­ж­дый шаг мо­жет за­ви­сеть от ря­да пре­ды­ду­щих ша­гов, а мо­жет и не за­ви­сеть ни от ка­ко­го пре­ды­ду­ще­го ша­га. В ка­че­­ст­ве при­ме­ра за­ви­си­мых друг от дру­га ша­гов мож­но при­вес­ти сле­дую­щий: от­кры­тие фай­ла и по­сле­дую­щее чтение дан­ных из это­го фай­ла. Оче­вид­но, что для успеш­но­го вы­полнения вто­ро­го ша­га (чтения дан­ных из фай­ла) необ­хо­ди­мо, что­бы пер­вый шаг (от­кры­тие фай­ла) вы­полнил­ся успеш­но. По­нят­но, что ес­ли пер­вый шаг по тем или иным при­чи­нам не вы­полнит­ся, то нет смыс­ла про­дол­жать вы­полнение и пе­ре­хо­дить ко вто­ро­му и по­сле­дую­щим ша­гам. При этом возника­ют сле­дую­щие, вполне ло­гич­ные во­про­сы: кто бу­дет пре­ры­вать по­ток вы­полнения и как в ко­де про­грам­мы уз­нать, что ка­кой-ли­бо из ша­гов по­шел не так? В свя­зи с эти­ми во­про­са­ми очень час­то возника­ет еще и сле­дую­щий во­прос: ес­ли мы на се­ре­дине неко­то­рой за­да­чи понима­ем, что она не ла­дит­ся, и со­би­ра­ем­ся пре­рвать вы­полнение за­да­чи, то как «очи­стить» все вы­де­лен­ные до это­го ша­га ре­сур­сы? По­ня­тие «очи­ст­ка» ре­сур­са за­ви­сит от са­мо­го ре­сур­са: для па­мя­ти это ее воз­врат в ку­чу, для фай­ла – его за­кры­тие, для тран­зак­ции ба­зы дан­ных – ее от­кат, и т. д.

Рас­смот­рим, ка­кие у нас есть под­хо­ды для ре­шения этих за­дач. Наи­бо­лее про­стой под­ход – ис­поль­зо­вание ко­да ошиб­ки по вы­полнении той или иной опе­ра­ции. Вы­гля­дит это сле­дую­щим об­ра­зом: по­сле вы­полнения той или иной опе­ра­ции мы про­ве­ря­ем спе­ци­аль­ную пе­ре­мен­ную, ко­то­рая слу­жит для хранения ко­да ошиб­ки. Обыч­но та­кие опе­ра­ции яв­ля­ют­ся функ­ция­ми, по воз­вра­щае­мо­му зна­чению ко­то­рых мож­но по­нять, что опе­ра­ция вы­полнилась с ошиб­кой, а уж по ко­ду ошиб­ки мож­но определить, что же кон­крет­но по­шло не так. Для при­ме­ра да­вай­те взглянем на POSIX API. Так, для от­кры­тия фай­ла мы ис­поль­зу­ем функ­цию open. Эта функ­ция от­кры­ва­ет или соз­да­ет файл и воз­вра­ща­ет де­ск­рип­тор это­го фай­ла (це­лое неот­ри­ца­тель­ное чис­ло). Ес­ли что-то пой­дет не так во вре­мя вы­полнения этой опе­ра­ции, функ­ция open вернет -1. В этом слу­чае мы мо­жем об­ра­тить­ся к пе­ре­мен­ной errno, что­бы по­нять, что имен­но по­шло не так (и, воз­мож­но, про­ин­фор­ми­ро­вать об этом поль­зо­ва­те­ля). Из наше­го при­ме­ра вид­но, что ме­тод на са­мом де­ле очень прост. Но у это­го ме­то­да есть ряд серь­ез­ных недостат­ков. Са­мый глав­ный из них за­клю­ча­ет­ся в том, что от­вет­ст­вен­ность за про­вер­ку и пре­ры­вание по­то­ка вы­полнения ле­жит ис­клю­чи­тель­но на нас. Ес­ли мы за­бу­дем это сде­лать, то в ито­ге по­лу­чим со­всем не то, на что рас­счи­ты­ва­ли. Дру­гой боль­шой недоста­ток это­го под­хо­да со­сто­ит в том, что на­пи­сание ко­да, «очи­щаю­ще­го» ре­сур­сы, ста­но­вит­ся непро­стой за­да­чей (воз­мож­ные ме­то­ды ре­шения этой за­да­чи см. во врез­ке «По­лез­ные за­мет­ки»). Есть у это­го под­хо­да и еще один недоста­ток, осо­бен­но за­мет­ный при его сравнении с под­хо­дом на осно­ве ис­клю­чений: ра­бо­та с воз­вра­щае­мым зна­чением да­ет нам слиш­ком ма­ло ин­фор­ма­ции о том, что именно не заладилось. Ра­бо­тая с ис­клю­чения­ми, мы мо­жем по­лу­чить та­кие ат­ри­бу­ты, как тип ошиб­ки (он же код ошиб­ки); текст, опи­сы­ваю­щий про­бле­му; ме­сто, где про­изош­ла ошиб­ка. Всей этой до­полнитель­ной ин­фор­ма­ции при ра­бо­те с ко­да­ми оши­бок у нас нет.

Дру­гой под­ход к ра­бо­те с ошиб­ка­ми – ис­поль­зо­вание ис­клю­чений. Ис­клю­чение – это объ­ект, со­дер­жа­щий опи­сание возник­шей про­бле­мы, ме­сто ее возник­но­вения и, воз­мож­но, еще ка­кие-то ат­ри­бу­ты, от­но­ся­щие­ся к про­бле­ме. Но глав­ное от­ли­чие это­го под­хо­да от под­хо­да с ис­поль­зо­ванием ко­дов оши­бок в том, что при возник­но­вении ис­клю­чения нор­маль­ное вы­полнение за­да­чи бу­дет пре­рва­но и на­чи­на­ет­ся по­иск пер­во­го под­хо­дя­ще­го об­ра­бот­чи­ка возник­шей ис­клю­чи­тель­ной си­туа­ции.

Для понимания то­го, как про­ис­хо­дит по­иск, раз­бе­рем­ся, как осу­ще­ст­в­ля­ет­ся вы­полнение ка­ко­го-ли­бо при­ло­жения. Единицей вы­полнения всегда яв­ля­ет­ся функ­ция. Вы­полнение при­ло­жения на­чи­на­ет­ся с неко­то­рой функ­ции, на­зы­вае­мой точ­кой вхо­да [entry point]; в про­цес­се ра­бо­ты эта функ­ция мо­жет вы­зы­вать дру­гие функ­ции, а те, в свою оче­редь, мо­гут вы­зы­вать еще ка­кие-ли­бо функ­ции, и т. д. В лю­бой мо­мент вре­мени со­стояние вы­полнения про­грам­мы со­дер­жит, по­ми­мо ука­за­те­ля команд, и ин­фор­ма­цию о том, ка­кие функ­ции бы­ли вы­зва­ны пе­ред тем, как вы­полнение про­грам­мы при­шло в те­ку­щую точ­ку (на ко­то­рую ука­зы­ва­ет ука­за­тель команд). Ес­ли во вре­мя вы­полнения про­грам­мы про­ис­хо­дит ис­клю­чение, нор­маль­ное вы­полнение про­грам­мы приоста­нав­ли­ва­ет­ся (сре­дой вы­полнения) и на­чи­на­ет­ся рас­крут­ка [unwind] сте­ка в по­ис­ках пер­вого под­хо­дя­ще­го об­ра­бот­чика возник­ше­го ис­клю­чения. По­иск идет сле­дую­щим об­ра­зом: сна­ча­ла мы про­смат­ри­ваем спи­сок за­ре­ги­ст­ри­ро­ван­ных об­ра­бот­чи­ков в те­ку­щей точ­ке вы­полнения. Ес­ли сре­да вы­полнения на­шла под­хо­дя­щий об­ра­бот­чик, то вы­полнение про­грам­мы пе­ре­да­ет­ся на него; по­сле об­ра­бот­ки ис­клю­чения (ес­ли во вре­мя об­ра­бот­ки не бы­ло сгенери­ро­ва­но ника­ко­го ис­клю­чения) вы­полнение про­грам­мы про­дол­жа­ет­ся в нор­маль­ном ре­жи­ме. Ес­ли сре­да вы­полнения под­хо­дя­щий об­ра­бот­чик не на­шла или ес­ли во вре­мя ра­бо­ты об­ра­бот­чи­ка бы­ло сгенери­ро­ва­но это же или ка­кое-ли­бо дру­гое ис­клю­чение, сре­да вы­полнения пе­ре­хо­дит в точ­ку про­грам­мы, из ко­то­рой бы­ла вы­зва­на дан­ная функ­ция, и про­дол­жа­ет по­иск там. Эта точ­ка про­грам­мы при­над­ле­жит неко­то­рой ро­ди­тель­ской функ­ции, т. е. функ­ции, в хо­де вы­полнения ко­то­рой бы­ла вы­зва­на дан­ная функ­ция.


Вполне воз­мож­на си­туа­ция, что во вре­мя по­ис­ка под­хо­дя­ще­го об­ра­бот­чи­ка ис­клю­чений сре­да вы­полнения при­шла в функ­цию, яв­ляю­щую­ся точ­кой вхо­да, и не на­шла в ней спе­циа­ли­зи­ро­ван­но­го об­ра­бот­чи­ка для дан­но­го ис­клю­чения. В та­кой си­туа­ции бу­дет вы­зван об­ра­бот­чик ис­клю­чений по умол­чанию, ко­то­рый за­вер­шит дан­ное при­ло­жение. Возника­ет вполне оче­вид­ный во­прос: как в этом слу­чае га­ран­ти­ро­вать очи­ст­ку ре­сур­сов? Для ре­шения этой про­бле­мы мы мо­жем за­ре­ги­ст­ри­ро­вать спе­ци­аль­ный об­ра­бот­чик для очи­ст­ки ре­сур­сов (как вме­сте с ре­ги­ст­ра­ци­ей об­ра­бот­чи­ков ис­клю­чений, так и сам по се­бе), ко­то­рый бу­дет всегда вы­зван (что га­ран­ти­ру­ет­ся сре­дой вы­полнения) во вре­мя рас­крут­ки сте­ка.

Да­вай­те по­смот­рим, что же для об­ра­бот­ки оши­бок и «очи­ст­ки» ре­сур­сов у нас есть в язы­ке Erlang. А в язы­ке Erlang оди­на­ко­во ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся оба под­хо­да: и ко­ды оши­бок и ис­клю­чения вре­мени вы­полнения. Под­ход с ис­поль­зо­ванием ко­да ошиб­ки в язы­ке Erlang несколь­ко от­ли­ча­ет­ся от «клас­си­че­­ско­­го» под­хо­да: вме­сто ис­поль­зо­вания от­дель­ной гло­баль­ной пе­ре­мен­ной для хранений ко­да ошиб­ки, мно­гие BIF и функ­ции в слу­чае успе­ха и неуда­чи со­хра­ня­ют раз­ные объ­ек­ты. Раз­ли­чить си­туа­ции успеш­но­го и неуспеш­но­го вы­полнения лег­ко при по­мо­щи опе­ра­ции со­от­вет­ст­вия шаб­ло­ну [pattern-matching]. Так, на­при­мер, функ­ция file:open/2 мо­ду­ля file ис­поль­зу­ет­ся для то­го, что­бы от­крыть ка­кой-ли­бо файл пе­ред тем, как на­чать ра­бо­ту с этим фай­лом. Ес­ли эта опе­ра­ция вы­полнит­ся успеш­но, то бу­дет воз­вра­щен кор­теж ви­да {ok, IoDevice}, где IoDevice – неко­то­рый опи­са­тель фай­ла, при­ме­няе­мый для дальней­ше­го досту­па к нему. Ес­ли эта опе­ра­ция вы­полнит­ся с ошиб­кой, бу­дет воз­вра­щен кор­теж ви­да {error, Reason}, где Reason – неко­то­рый объ­ект, опи­сы­ваю­щий, что по­шло не так. С дру­гой сто­ро­ны, мно­гие BIF и функ­ции генери­ру­ют ис­клю­чение, ес­ли что-то по­шло не так во вре­мя их вы­полнения. Так, на­при­мер, ес­ли мы возь­мем BIF integer_to_list/1 и пе­ре­да­дим ей в ка­че­­ст­ве ар­гу­мен­та атом ab, то мы по­лу­чим в ре­зуль­та­те ошиб­ку вре­мени вы­полнения badarg, оз­на­чаю­щую, что дан­ный ар­гу­мент для функ­ции не кор­рек­тен.

Ис­поль­зо­вание ко­дов оши­бок доста­точ­но оче­вид­но и не тре­бу­ет спе­ци­аль­но­го син­так­си­са, в от­ли­чие от ра­бо­ты с ис­клю­чения­ми. В язы­ке Erlang ис­клю­чения бы­ва­ют трех раз­ных клас­сов: error, exit, throw. Класс ис­клю­чения оп­ре­де­ля­ет­ся тем, при по­мо­щи ка­ко­го BIF бы­ло сгенери­ро­ва­но ис­клю­чение. Ес­ли ис­клю­чение сгенери­ро­ва­но при по­мо­щи од­ной из BIF error/1 или error/2, то класс ис­клю­чения бу­дет error; ес­ли ис­клю­чение сгенери­ро­ва­но при по­мо­щи BIF exit/1, то класс ис­клю­чения бу­дет exit; ес­ли ис­клю­чение сгенери­ро­ва­но при по­мо­щи BIF throw/1, то класс ис­клю­чения бу­дет throw. Ис­клю­чения, генери­руе­мые сре­дой вы­полнения Erlang, BIF и биб­лио­теч­ны­ми функ­ция­ми, всегда име­ют класс error; мы же в сво­ем ко­де мо­жем генери­ро­вать ис­клю­чения лю­бо­го из трех клас­сов. Генери­ро­вать ис­клю­чения са­мо­стоя­тель­но мы уже нау­чи­лись; сле­дую­щий шаг – по­нять, как мы мо­жем ра­бо­тать со сгенери­ро­ван­ны­ми ис­клю­чения­ми.

Наи­бо­лее про­стая кон­ст­рук­ция для этой це­ли – catch Expr, где Expr – про­из­воль­ное вы­ра­жение. Ес­ли во вре­мя вы­чис­ления вы­ра­жения Expr ника­ко­го ис­клю­чения не бу­дет сгенери­ро­ва­но, то зна­чением вы­ра­жения catch Expr бу­дет зна­чение вы­ра­жения Expr. Ес­ли же во вре­мя вы­чис­ления вы­ра­жения бу­дет сгенери­ро­ва­но ис­клю­чение, то зна­чение вы­ра­жения бу­дет за­ви­сеть от клас­са сгенери­ро­ван­но­го ис­клю­чения. Ес­ли ис­клю­чение име­ет класс error, то вы­ра­жение catch Expr вернет {'EXIT’, {Reason, Stack}}, где Reason – при­чи­на возник­но­вения ис­клю­чения (или ар­гу­мент вы­зо­ва error/1), Stack – воз­врат по сте­ку [stacktrace] до мес­та возник­но­вения ис­клю­чения. Ес­ли ис­клю­чение име­ет класс exit (это оз­на­ча­ет, что где-то в ко­де был сде­лан вы­зов exit(Term)), то вы­ра­жение catch Expr вернет {'EXIT’, Term}. Ес­ли ис­клю­чение име­ет класс throw (это оз­на­ча­ет, что где-то в ко­де был сде­лан вы­зов throw(Term)), то вы­ра­жение catch Expr вернет Term. Оче­вид­но, что ис­поль­зо­вание вы­ра­жения catch Expr по­зво­ля­ет по­крыть все воз­мож­ные про­бле­мы ра­бо­ты с ис­клю­чения­ми, но ис­поль­зо­вать это вы­ра­жение не всегда удоб­но. По­это­му в язы­ке Erlang есть улуч­шен­ный ва­ри­ант вы­ра­жения catch Expr: это вы­ра­жение try/catch. Ба­зо­вая вер­сия это­го вы­ра­жения име­ет сле­дую­щий вид:

try Exprs

catch

[Class1:]ExceptionPattern1 [when ExceptionGuard1] → CatchBody1;

...

[ClassN:]ExceptionPatternN [when ExceptionGuardN] → CatchBodyN

end

Здесь Exprs – по­сле­до­ва­тель­ность вы­ра­жений, в ко­то­рых мо­жет быть сгенери­ро­ва­но ис­­клю­чение, Classi – один из трех воз­мож­ных клас­сов ис­клю­чений, ExceptionPatterni – вы­ра­жение со­от­вет­ст­вия шаб­ло­ну для от­лав­ли­вае­мо­го ис­клю­чения, ExceptionGuradi –вы­ра­жение ох­ра­ны для от­лав­ли­вае­мо­го ис­клю­чения, CatchBodyi – те­ло об­ра­бот­чи­ка ис­клю­чения. Класс ис­клю­чения и вы­ра­жения ох­ра­ны яв­ля­ют­ся необя­за­тель­ны­ми эле­мен­та­ми при за­дании об­ра­бот­чи­ка. Зна­чение вы­ра­жения try/catch вы­чис­ля­ет­ся сле­дую­щим об­ра­зом. Ес­ли во вре­мя вы­чис­ления по­сле­до­ва­тель­но­сти вы­ра­жений Exprs ника­ко­го ис­клю­чения не бы­ло сгенери­ро­ва­но, то зна­чением вы­ра­жения try/catch бу­дет зна­чение по­сле­до­ва­тель­но­сти вы­ра­жений Exprs. Ес­ли во вре­мя вы­чис­ления по­сле­до­ва­тель­но­сти вы­ра­жений сгенери­ру­ет­ся ис­клю­чение, то сре­да вы­полнения Erlang бу­дет ис­кать пер­вый под­хо­дя­щий об­ра­бот­чик по­сле­до­ва­тель­но сре­ди об­ра­бот­чи­ков бло­ка catch. По на­хо­ж­дении пер­во­го под­хо­дя­ще­го об­ра­бот­чи­ка по­иск сре­ди об­ра­бот­чи­ков бло­ка catch пре­кра­ща­ет­ся, и зна­чение вы­ра­жения те­ла об­ра­бот­чи­ка CatchBodyi бу­дет зна­чением все­го вы­ра­жения try/catch. Ес­ли же под­хо­дя­ще­го об­ра­бот­чи­ка сре­ди об­ра­бот­чи­ков бло­ка catch не об­на­ру­жит­ся, то сгенери­ро­ван­ное ис­клю­чение вый­дет за пре­де­лы вы­ра­жения try/catch. Су­ще­ст­ву­ет бо­лее слож­ный ва­ри­ант вы­ра­жения try/catch, ко­то­рый яв­ля­ет­ся гиб­ри­дом вы­ра­жения try/catch в про­стом ва­ри­ан­те и вы­ра­жения case для зна­чения по­сле­до­ва­тель­но­сти вы­ра­жений Exprs. Об этом ва­ри­ан­те вы­ра­жения try/catch мы по­го­во­рим бо­лее под­роб­но во вре­мя од­но­го из прак­ти­ку­мов (ин­те­ре­сую­щие­ся чи­та­те­ли мо­гут по­смот­реть до­ку­мен­та­цию к язы­ку Erlang).

У нас остал­ся еще один не за­тро­ну­тый по­ка во­прос, свя­зан­ный с ра­бо­той с ис­клю­чения­ми: «очи­ст­ка» ре­сур­сов. Для это­го вы­ра­жение try/catch со­дер­жит спе­ци­аль­ный блок (в вы­ра­жении catch Expr та­ко­го бло­ка нет, по ло­ги­ке ра­бо­ты это­го вы­ра­жения он там и не ну­жен): это блок after. Ло­ги­ка вы­чис­ления вы­ра­жения try/catch не ме­ня­ет­ся в за­ви­си­мо­сти от то­го, есть блок after в этом вы­ра­жении или нет. Это оз­на­ча­ет, что блок after ну­жен толь­ко для очи­ст­ки ре­сур­сов и зна­чение по­сле­до­ва­тель­но­сти вы­ра­жений в бло­ке after «те­ря­ет­ся» по­сле вы­полнения это­го бло­ка. Да­вай­те на неболь­шом при­ме­ре рас­смот­рим, как ис­поль­зо­вать блок after:

{ok, File} = file:open(FileName, [read, binary])

try

{ok, Data} = file:read(File, Size),

binary_to_term(Data)

after

file:close(File)

end

В этом при­ме­ре мы от­кры­ва­ем файл (до на­ча­ла вы­ра­жения try/catch), чи­та­ем из фай­ла дво­ич­ные дан­ные неко­то­ро­го пре­до­пре­де­лен­но­го раз­ме­ра, де­се­риа­ли­зу­ем из этих дан­ных неко­то­рый объ­ект Erlang и за­кры­ва­ем файл. Ес­ли во вре­мя чтения дан­ных из фай­ла или де­се­риа­ли­за­ции бу­дет сгенери­ро­ва­но ис­клю­чение, то файл бу­дет за­крыт бла­го­да­ря то­му, что код за­кры­тия на­хо­дит­ся в бло­ке after. Ес­ли все опе­ра­ции вы­пол­нят­ся успеш­но, то файл так­же бу­дет за­крыт.

До сих пор, го­во­ря о ра­бо­те с ис­клю­чения­ми, мы под­ра­зу­ме­ва­ли, что все дей­ст­вия про­ис­хо­дят в од­ном про­цес­се Erlang. Те­перь да­вай­те по­го­во­рим о ра­бо­те с ис­клю­чения­ми в си­туа­ции, когда у нас вы­пол­ня­ет­ся несколь­ко про­цес­сов Erlang – как на од­ном уз­ле (или в пре­де­лах од­но­го эк­зем­п­ля­ра сре­ды вы­полнения Erlang), так и на несколь­ких. Оче­вид­но, что ес­ли в ка­ком-ли­бо про­цес­се Erlang во вре­мя вы­полнения ко­да бу­дет сгенери­ро­ва­но ис­клю­чение, и в том же про­цес­се это ис­клю­чение бу­дет об­ра­бо­та­но, то для дру­гих про­цес­сов Erlang дан­ное про­ис­ше­ст­вие ока­жет­ся неза­ме­чен­ным. По­это­му в дальней­шем мы бу­дем рас­смат­ри­вать толь­ко си­туа­ции, когда ис­клю­чения в ка­ком-ли­бо про­цес­се генери­ру­ют­ся и не об­ра­ба­ты­ва­ют­ся. Возника­ет вполне ло­гич­ный во­прос: а что в та­ком слу­чае про­изой­дет с са­мим про­цес­сом и дру­ги­ми про­цес­са­ми? Про­цесс, в ко­то­ром бу­дет сгенери­ро­ва­но необ­ра­ба­ты­вае­мое ис­клю­чение, бу­дет за­вер­шен сре­дой вы­полнения Erlang, что оче­вид­но. Все осталь­ные про­цес­сы, ес­ли они не бы­ли свя­за­ны с за­вер­шен­ным про­цес­сом, про­дол­жа­ют свою ра­бо­ту неза­ви­си­мо­ от то­го, в од­ном ли эк­зем­п­ля­ре сре­ды вы­полнения Erlang они ра­бо­та­ли или в раз­ных. Бо­лее то­го, они да­же никак не уз­на­ют об этом со­бы­тии, ес­ли толь­ко са­ми не за­про­сят ин­фор­ма­цию о про­цес­се (ис­поль­зуя для это­го од­ну из BIF process_info/1 или process_info/2). Та­ким об­ра­зом, мож­но ска­зать, что про­цес­сы в язы­ке Erlang неза­ви­си­мы друг от дру­га с точ­ки зрения необ­ра­бо­тан­ных ис­клю­чений.

Подобная не­за­ви­си­мость про­цес­сов со­хра­ня­ет­ся до тех пор, по­ка ме­ж­ду про­цес­са­ми от­сут­ст­ву­ют свя­зи. Связь ме­ж­ду про­цес­са­ми оз­на­ча­ет, что один про­цесс на­чи­на­ет уз­на­вать обо всех из­менениях в жизни дру­го­го про­цес­са (т. е. на­чи­на­ет по­лу­чать со­бы­тия, ес­ли дру­гой про­цесс за­вер­ша­ет­ся, как вслед­ст­вие за­вер­шения вы­полнения сво­его ко­да, так и вслед­ст­вие возник­но­вения необ­ра­бо­тан­ных ис­клю­чений) и реа­ги­ро­вать на эти из­менения. Связь ме­ж­ду про­цес­са­ми яв­ля­ет­ся дву­сто­ронней: по­сле то­го как один про­цесс уста­но­вил связь с дру­гим про­цес­сом, они оба бу­дут по­лу­чать из­вес­тия обо всех из­менениях в жизни про­цес­са на дру­гом кон­це свя­зи. Свя­зи мо­гут быть уста­нов­ле­ны с лю­бым ко­ли­че­­ст­вом дру­гих про­цес­сов.

Наи­бо­лее ин­те­ре­сен для нас во­прос, что про­ис­хо­дит со свя­зан­ны­ми про­цес­са­ми, ес­ли один из них за­кан­чи­ва­ет свою жизнь (как в слу­чае обыч­но­го за­вер­шения ра­бо­ты, так и в слу­чае необ­ра­бо­тан­но­го ис­клю­чения). Для от­ве­та на этот во­прос сле­ду­ет сде­лать сле­дую­щее за­ме­чание: все про­цес­сы мож­но раз­де­лить на две груп­пы: обыч­ные про­цес­сы и про­цес­сы-су­пер­ви­зо­ры. Когда ка­кой-ли­бо про­цесс за­вер­ша­ет свою ра­бо­ту, то про­цесс-су­пер­ви­зор (свя­зан­ный с этим про­цес­сом) всегда по­лу­ча­ет со­об­щение {‘EXIT’, FromPid, Reason}. Здесь FromPid – это иден­ти­фи­ка­тор про­цес­са, за­вер­шив­ше­го свою ра­бо­ту; Reason – при­чи­на, по ко­то­рой про­цесс за­вер­шил ра­бо­ту. Ес­ли про­цесс за­вер­шил свою ра­бо­ту ес­те­ст­вен­ным спо­со­бом (когда за­вер­ша­ет­ся вы­полнение функ­ции про­цес­са), то при­чи­на Reason за­вер­шения про­цес­са бу­дет normal. Точ­но та­кая же при­чи­на бу­дет, ес­ли про­цесс сгенери­ру­ет необ­ра­бо­тан­ное ис­клю­чение вы­зо­вом exit(normal); или ес­ли ка­кой-ли­бо дру­гой про­цесс сде­ла­ет вы­зов exit(Pid, normal), где Pid – иден­ти­фи­ка­тор за­вер­шае­мо­го про­цес­са (все это счи­та­ет­ся ес­те­ст­вен­ным за­вер­шением ра­бо­ты про­цес­са). Ес­ли про­цесс сам за­вер­шил свою ра­бо­ту, сгенери­ро­вав необ­ра­бо­тан­ное ис­клю­чение вы­зо­вом exit(Reason); или ес­ли ка­кой-ли­бо дру­гой про­цесс сде­ла­ет вы­зов exit(Pid, Reason), то при­чи­ной за­вер­шения про­цес­са бу­дет со­от­вет­ст­вую­щий ар­гу­мент BIF exit/1 или exit/2. Ес­ли про­цесс сгенери­ру­ет необ­ра­бо­тан­ное ис­клю­чение клас­са error или клас­са throw, то при­чи­на за­вер­шения про­цес­са бу­дет иметь сле­дую­щий бо­лее слож­ный вид: {Reason, Stack}. Здесь Reason – при­чи­на за­вер­шения, а Stack – стек­трейс [stacktrace], ука­зы­ваю­щий на ме­сто генера­ции это­го ис­клю­чения.

Те­перь да­вай­те по­го­во­рим об обыч­ных про­цес­сах. Ес­ли про­цесс, свя­зан­ный с обыч­ным про­цес­сом, за­вер­ша­ет­ся ес­те­ст­вен­ным об­ра­зом, то с та­ким обыч­ным про­цес­сом ниче­го не про­ис­хо­дит: он про­дол­жа­ет свое вы­полнение и ника­ких со­об­щений не по­лу­ча­ет. Ес­ли же про­цесс, свя­зан­ный с обыч­ным про­цес­сом, за­вер­ша­ет­ся из-за необ­ра­бо­тан­но­го ис­клю­чения или ес­ли этот про­цесс за­вер­ша­ет ка­кой-ли­бо дру­гой про­цесс вы­зо­вом BIF exit/2 с при­чи­ной за­вер­шения, от­лич­ной от normal, то свя­зан­ный обыч­ный про­цесс так­же бу­дет за­вер­шен. Та­кое за­вер­шение свя­зан­ного обыч­но­го про­цес­са не яв­ля­ет­ся ес­те­ст­вен­ным (это оз­на­ча­ет, что при­чи­на за­вер­шения свя­зан­но­го обыч­но­го про­цес­са от­лич­на от normal).

Рас­смот­рим неболь­шой при­мер, ил­лю­ст­ри­рую­щий опи­сан­ное вы­ше по­ве­дение. Пусть у нас про­цесс A свя­зан с про­цес­са­ми B и C, а про­цесс D свя­зан с про­цес­сом B. Пусть все про­цес­сы яв­ля­ют­ся обыч­ны­ми. Рас­смот­рим си­туа­цию, когда про­цесс B за­вер­ша­ет­ся ес­те­ст­вен­ным спо­со­бом. В этом слу­чае про­цес­сы A, C и D оста­ют­ся «жи­вы­ми», при­чем про­цес­сы A и C оста­ют­ся свя­зан­ны­ми, а про­цесс D ста­но­вит­ся обо­соб­лен­ным. Те­перь рас­смот­рим си­туа­цию, когда про­цесс B за­вер­ша­ет­ся спо­со­бом, от­лич­ным от ес­те­ст­вен­но­го за­вер­шения. В этом слу­чае все про­цес­сы, свя­зан­ные с B (это A и D), за­вер­ша­ют­ся, при­во­дя к то­му, что за­вер­ша­ют­ся и все про­цес­сы, свя­зан­ные с A или D – это про­цесс C. Вид­но, что ес­ли у нас есть граф свя­зан­ных обыч­ных про­цес­сов, то в слу­чае неес­те­ст­вен­но­го за­вер­шения од­но­го из про­цес­сов за­вер­шат­ся все про­цес­сы в этом гра­фе.

Пусть те­перь у нас про­цесс A яв­ля­ет­ся су­пер­ви­зо­ром. Рас­смот­рим си­туа­цию, когда про­цесс B за­вер­ша­ет­ся ес­те­ст­вен­ным спо­со­бом. В этом слу­чае про­цес­сы A, C и D оста­ют­ся «жи­вы­ми», при этом про­цес­сы A и C оста­ют­ся свя­зан­ны­ми, а про­цесс D ста­но­вит­ся обо­соб­лен­ным про­цес­сом. Про­цесс A по­лу­чит со­об­щение {‘EXIT’, PidB, normal}, где PidB – иден­ти­фи­ка­тор про­цес­са B. Те­перь рас­смот­рим си­туа­цию, когда про­цесс B за­вер­ша­ет­ся спо­со­бом, от­лич­ным от ес­те­ст­вен­но­го за­вер­шения. В этом слу­чае все обыч­ные про­цес­сы, свя­зан­ные с B, за­вер­ша­ют­ся – это про­цесс D; при этом про­цесс A по­лу­чит со­об­щение {‘EXIT’, PidB, ReasonB} (здесь ReasonB – при­чи­на за­вер­шения про­цес­са B), а про­цесс C «останет­ся в жи­вых» (и не по­лу­чит ника­ких со­об­щений). Вид­но, что про­цесс-су­пер­ви­зор, по­ми­мо воз­мож­но­сти по­лу­чения уве­дом­лений о за­вер­шении свя­зан­ных с ним про­цес­сов и воз­мож­ной ре­ак­ции на эти уве­дом­ления, эк­раниру­ет про­цесс из од­ной вет­ви гра­фа свя­зан­ных про­цес­сов от из­менений в жизни про­цес­сов из дру­гих вет­вей гра­фа свя­зан­ных про­цес­сов. Разница в по­ве­дении ме­ж­ду обыч­ны­ми про­цес­са­ми и про­цес­са­ми-су­пер­ви­зо­ра­ми за­клю­ча­ет­ся еще и в ре­ак­ции на по­пыт­ку ка­ким-ли­бо про­цес­сом за­вер­шить дан­ный про­цесс при по­мо­щи BIF exit/2. Ес­ли мы пы­та­ем­ся за­вер­шить обыч­ный про­цесс при по­мо­щи вы­зо­ва exit(Pid, Reason), то этот про­цесс за­вер­ша­ет­ся с при­чи­ной за­вер­шения Reason. Ес­ли же мы пы­та­ем­ся за­вер­шить про­цесс-су­пер­ви­зор при по­мо­щи вы­зо­ва exit(Pid, Reason), то этот про­цесс по­лу­чит со­об­щение {‘EXIT’, FromPid, Reason} и про­дол­жит свое вы­полнение. Здесь FromPid – иден­ти­фи­ка­тор про­цес­са, пы­тав­ше­го­ся за­вер­шить дан­ный про­цесс при по­мо­щи вы­зо­ва exit(Pid, Reason). Ес­ли мы хо­тим за­вер­шить про­цесс-су­пер­ви­зор из дру­го­го про­цес­са, то де­лать это сле­ду­ет при по­мо­щи сле­дую­ще­го вы­зо­ва: exit(Pid, kill). Тогда при­чи­на за­вер­шения та­ко­го про­цес­са (неза­ви­си­мо от то­го, яв­ля­ет­ся ли он су­пер­ви­зо­ром или нет) бу­дет сле­дую­щая: killed.

Те­перь да­вай­те по­го­во­рим о функ­ци­ях (точнее, о BIF), ко­то­рые мы бу­дем при­ме­нять для соз­дания свя­зей и управ­ления, яв­ля­ет­ся ли про­цесс су­пер­ви­зо­ром или обыч­ным про­цес­сом. Вы­зов process_flag(trap_exit, true) по­зво­ля­ет про­цес­су ука­зать, что этот про­цесс дол­жен быть су­пер­ви­зо­ром; вы­зов process_flag(trap_exit, false) ука­зы­ва­ет, что он дол­жен быть обыч­ным про­цес­сом. Су­ще­ст­ву­ет ва­ри­ант BIF process_flag/3, по­зво­ляю­щий оп­ре­де­лить, яв­ля­ет­ся ли про­цесс су­пер­ви­зо­ром или обыч­ным про­цес­сом для лю­бо­го дру­го­го про­цес­са. Соз­дать связь ме­ж­ду те­ку­щим про­цес­сом и про­цес­сом, за­дан­ным по его иден­ти­фи­ка­то­ру, мож­но при по­мо­щи BIF link/1; раз­ры­ва­ет­ся дан­ная связь при по­мо­щи BIF unlink/1. Соз­дать но­вый про­цесс и сра­зу же свя­зать его с те­ку­щим про­цес­сом мож­но при по­мо­щи се­мей­ст­ва BIF spawn_link/1,2,3,4. Глав­ное от­ли­чие функ­ций се­мей­ст­ва spawn_link/1,2,3,4 от по­сле­до­ва­тель­но­го ис­поль­зо­вания функ­ций се­мей­ст­ва spawn/1,2,3,4 и функ­ции link/1, т. е. от по­сле­до­ва­тель­но­го соз­дания но­во­го про­цес­са и свя­зи ме­ж­ду те­ку­щим и но­вым про­цес­са­ми, в том, что функ­ции се­мей­ст­ва spawn_link/1,2,3,4 соз­да­ют но­вый про­цесс и связь ме­ж­ду но­вым и те­ку­щим про­цес­са­ми ато­мар­но.

В язы­ке Erlang су­ще­ст­ву­ет аль­тер­на­ти­ва свя­зям – это монито­ры. Монитор – это од­но­на­прав­лен­ная связь ме­ж­ду про­цес­са­ми, слу­жа­щая толь­ко для пе­ре­да­чи со­об­щения о пре­кра­щении ра­бо­ты про­цес­са. Это оз­на­ча­ет, что вне за­ви­си­мо­сти от то­го, яв­ля­ет­ся ли про­цесс, соз­дав­ший монитор к дру­го­му про­цес­су, су­пер­ви­зо­ром или обыч­ным про­цес­сом, он всегда бу­дет толь­ко по­лу­чать со­об­щение о пре­кра­щении ра­бо­ты дру­го­го про­цес­са. Это со­об­щение име­ет сле­дую­щий вид: {‘DOWN’, Ref, process, Pid2, Reason}, где Ref – это объ­ект (ти­па ссыл­ка), по­лу­чае­мый при соз­дании монито­ра, Pid2 – иден­ти­фи­ка­тор про­цес­са, к ко­то­ро­му соз­дан монитор, Reason – при­чи­на за­вер­шения про­цес­са. Ес­ли про­цесс соз­да­ет монитор к несу­ще­ст­вую­ще­му монито­ру, этот про­цесс немед­лен­но по­лу­чит при­ве­ден­ное вы­ше со­об­щение с при­чи­ной noproc. Для соз­дания монито­ра ис­поль­зу­ет­ся BIF monitor/2; для унич­то­жения монито­ра ис­поль­зу­ет­ся од­на из BIF demonitor/1 или demonitor/2. Для ато­мар­но­го соз­дания но­во­го про­цес­са и монито­ра к нему ис­поль­зу­ет­ся се­мей­ст­во BIF spawn_monitor/1,2.

В дан­ной ста­тье мы рас­смот­ре­ли та­кую важ­ную часть для по­строения рас­пре­де­лен­ных сис­тем, как от­ка­зоустой­чи­вость. А в сле­дую­щем но­ме­ре мы непо­сред­ст­вен­но пе­рей­дем к рас­смот­рению те­мы о соз­дании рас­пре­де­лен­ных при­ло­жений на язы­ке Erlang. |

Источник — «http://wiki.linuxformat.ru/wiki/index.php?title=LXF159:_%D0%A3%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B8%D0%BC_%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4_%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0%D0%B7%D0%B0%D0%BC%D0%B8&oldid=18011»
Персональные инструменты
купить
подписаться
Яндекс.Метрика