Actor模型[轉]

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Actor這個模型由Carl Hewitt在1973年提出，Gul Agha在1986年發表技術報告“Actors: A Model of Concurrent Computation in Distributed Systems”，至今已有不少年頭了。在電腦科學中，它是一個並行計算的數學模型，最初為由大量獨立的微處理器組成的高並行電腦所開發，Actor模型的理念非常簡單：天下萬物皆為Actor。

　　Actor之間通過發送訊息來通訊，訊息的傳送是非同步，通過一個郵件隊列（mail queue）來處理訊息。每個Actor是完全獨立的，可以同時執行它們的操作。每一個Actor是一個計算實體，映射接收到的訊息到以下動作：

• 發送有限個訊息給其它Actor；
• 建立有限個新的Actor；
• 為下一個接收的訊息指定行為。

 

　　以上三種動作並沒有固定的順序，可以並發地執行。Actor會根據接收到的訊息進行不同的處理。

　　在一個Actor系統中，包含一個未處理的任務集，每一個任務由以下三個屬性標識：

• tag：用以區別於系統中的其它任務；
• target：通訊到達的地址；
• communication：包含在target上的Actor處理任務時可擷取的資訊，。

　　簡單起見，可以把一個任務視為一個訊息，在Actor之間傳遞包含以上三個屬性的值的訊息。

　　Actor模型有兩種任務調度方式：基於線程的調度以及基於事件的調度：

• 基於線程的調度：為每個Actor分配一個線程，在接收一個訊息時，如果當前Actor的郵箱（mail box）為空白，則會阻塞當前線程。基於線程的調度實現較為簡單，但線程數量受到操作的限制，現在的Actor模型一般不採用這種方式；
• 基於事件的調試：事件可以理解為上述任務或訊息的到來，而此時才會為Actor的任務分配線程並執行。

　　綜上，我們知道可以把系統中的所有事物都抽象成一個Actor：

• Actor的輸入是接收到的訊息。
• Actor接收到訊息後處理訊息中定義的任務。
• Actor處理完成任務後可以發送訊息給其它的Actor。

　　那麼在一個系統中，可以將一個大規模的任務分解為一些小任務，這些小任務可以由多個Actor並發處理，從而減少任務的完成時間。

　　舉個簡單的例子，比如現在要在3台物理節點上運行一個WordCount作業，可以將這個作業細分為Split、Count和Merge三種任務（任務的target是物理節點的地址，communication可能包含文本、單詞及計數等），根據需求要有Split Actor、Count Actor和Merge Actor。整個作業的處理流程以下：

• Split Actor接收到訊息後可以文本分割成10份，每份發送給一個Count Actor；
• Count Actor統計好單詞的數目後發送訊息給Merge Actor；
• Merge Actor收集完Count Actor發送的10個訊息後，合并每個單詞的數目，完成WordCount任務。

　　從以上例子可以看出，Actor系統跟資料驅動系統比如資料流相近，可以自訂任務的流向及其處理過程。Actor模型被廣泛使用在很多並發系統中，比如Email、Web Service等等。

參考資料

　　(1) G. Agha, Actors: A Model of Concurrent Computation in Distributed Systems. Cambridge, MA, SA: MIT Press,1986.

　　(2) Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Actor_model

　　(3) ActorLite：一個輕量級Actor模型實現（上）

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