程序語言的新星:走近Erlang的世界
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認識Erlang
Erlang并非一門新語言，它出現(xiàn)于1987年，只是當時對并發(fā)、分布式需求還沒有今天這么普遍，當時可謂英雄無用武之地。Erlang語言創(chuàng)始人Joe Armstrong當年在愛立信做電話網(wǎng)絡(luò)方面的開發(fā)，他使用Smalltalk，可惜那個時候Smalltalk太慢，不能滿足電話網(wǎng)絡(luò)的高性能要求。但Joe實在喜歡Smalltalk，于是定購了一臺Tektronix Smalltak機器。但機器要兩個月時間才到，Joe在等待中百無聊賴，就開始使用Prolog，結(jié)果等Tektronix到來的時候，他已經(jīng)對 Prolog更感興趣，Joe當然不滿足于精通Prolog，經(jīng)過一段時間的試驗，Joe給Prolog加上了并發(fā)處理和錯誤恢復(fù)，于是Erlang就誕生了。這也是為什么Erlang的語法和Prolog有不少相似之處，比如它們的List表達都是[Head | Tail]。
1987年Erlang測試版推出，并在用戶實際應(yīng)用中不斷完善，于1991年向用戶推出第一個版本，帶有了編譯器和圖形接口等更多功能。1992年，Erlang迎來更多用戶，如RACE項目等。同期Erlang被移植到 VxWorks、PC和 Macintosh等多種平臺，兩個使用Erlang的產(chǎn)品項目也開始啟動。1993愛立信公司內(nèi)部獨立的組織開始維護和支持Erlang實現(xiàn)和 Erlang工具。
目前，隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的興起，對高并發(fā)、分布部署、持續(xù)服務(wù)的需求增多，Erlang的特性剛好滿足這些需求，于是Erlang開始得到更多人的關(guān)注。
Erlang特性
Erlang是一種函數(shù)式語言，使用Erlang編寫出的應(yīng)用運行時通常由成千上萬個輕量級進程組成，并通過消息傳遞相互通訊。使用Erlang來編寫分布式應(yīng)用比其它語言簡單許多，因為它的分布式機制是透明的，即對于程序而言并不知道自己是在分布式運行。Erlang運行環(huán)境是一個虛擬機，有點類似于Java虛擬機，代碼一經(jīng)編譯，同樣可以隨處運行。它的運行時系統(tǒng)甚至允許代碼在不被中斷的情況下更新。另外如果需要更高效的話，字節(jié)代碼也可以編譯成本地代碼運行。
Erlang的結(jié)構(gòu)圖
相較于其它語言，Erlang有很多天生的適應(yīng)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求的特性:
◆并發(fā)性，Erlang具有超強的輕量級進程，這種進程對內(nèi)存的需求是動態(tài)變化的，并且它沒有共享內(nèi)存和通過異步消息傳送的通訊。Erlang支持超大量級的并發(fā)線程，并且不需要操作系統(tǒng)具有并發(fā)機制。
◆分布式，Erlang被設(shè)計用于運行在分布式環(huán)境下。一個Erlang虛擬機被成為Erlang節(jié)點。一個分布式Erlang系統(tǒng)是多個Erlang節(jié)點組成的網(wǎng)絡(luò)（通常每個處理器被作為一個節(jié)點）。一個Erlang節(jié)點能夠創(chuàng)建運行在其它節(jié)點上的并行線程，而其它節(jié)點可以使用其余的操作系統(tǒng)。線程依賴不同節(jié)點之間的通訊，這完全和它依賴于單一節(jié)點一樣。
◆ 軟實時性 Erlang支持可編程的“軟”實時系統(tǒng)，這種系統(tǒng)需要反應(yīng)時間在毫秒級。而在這種系統(tǒng)中，長時間的垃圾收集（garbage collection）延遲是無法接受的，因此Erlang使用了遞增式垃圾收集技術(shù)。
◆ 熱代碼升級 一些系統(tǒng)不能由于軟件維護而停止運行。Erlang允許程序代碼在運行系統(tǒng)中被修改。舊代碼能被逐步淘汰而后被新代碼替換。在此過渡期間，新舊代碼是共存的。這也使得安裝Bug補丁、在運行系統(tǒng)上升級而不干擾系統(tǒng)操作成為了可能。
◆ 遞增式代碼裝載 用戶能夠控制代碼如何被裝載的細節(jié)。在嵌入式系統(tǒng)中，所有代碼通常是在啟動時就被完全裝載。而在開發(fā)系統(tǒng)中，代碼是按需裝載的，甚至在系統(tǒng)運行時被裝載。如果測試到了未覆蓋的Bug，只需替換具有Bug的代碼即可。
Erlang應(yīng)用場合
未來的計算是并發(fā)計算?，F(xiàn)今甚至桌面CPU也是多核的，當用戶給服務(wù)器購買了越來越多的CPU時，他們更期望能最大限度地利用他們的新投資，但是今天的許多軟件系統(tǒng)并不能很好地做到這一點。
整個軟件行業(yè)也在發(fā)生重大變革，由賣工具軟件轉(zhuǎn)向賣服務(wù)（軟件免費，這也是開源軟件興起的過程），由單純客戶端向B/S或C/S轉(zhuǎn)化，相應(yīng)的存儲和計算向服務(wù)器端轉(zhuǎn)移，由原來的PC客戶端向客戶端多元化（如手機、PDA、電視機頂盒等）轉(zhuǎn)化。這些變革趨勢，使得用戶可以更方便地訪問到服務(wù)的同時，服務(wù)器也要承受越來越高的負荷，并行/分布的需求逐漸增加。
Erlang語言不是用來解決所有問題的語言，至少現(xiàn)在還不是。Erlang最初專門為通信應(yīng)用設(shè)計的，比如控制交換機或者變換協(xié)議等，非常適合于構(gòu)建分布式，實時軟并行計算系統(tǒng)。它是一門專注的語言，可以適應(yīng)現(xiàn)代服務(wù)器要求高負荷、高可靠、持續(xù)服務(wù)的需求。它要解決的問題域包括:高并發(fā)、分布式、持續(xù)服務(wù)、熱升級和高可靠等問題。
Erlang應(yīng)用實例
典型的Erlang應(yīng)用是由很多被分配不同任務(wù)的“節(jié)點(Node)”組成的“集群 (Cluster)”。一個Erlang節(jié)點就是一個Erlang虛擬機的實例，用戶可以在一臺機器(服務(wù)器、臺式機或者筆記本)上運行多個節(jié)點。 Erlang節(jié)點自動跟蹤所有連接著的其他節(jié)點。要添加一個節(jié)點僅僅需要將其指向任何一個已建節(jié)點就可以了。只要這兩個節(jié)點建立了連接，所有其他節(jié)點馬上就會感應(yīng)到新加入的節(jié)點。Erlang進程使用進程ID向其他進程傳遞報文，進程ID包含著運行此進程的節(jié)點信息。因此進程不需要理會正在與其交流的其他進程實際在何處運行。一組相互連接的Erlang節(jié)點可以看作是一個網(wǎng)格計算體或者一臺超級計算機。
erlang的odbc應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)圖
Yaws是一個Erlang寫的Web服務(wù)器。ErLang本身帶有一個HTTP Server,叫做inet。Yaws對于inet，就相當于Servlet對于Http Server。Yaws也可說是一個Web開發(fā)框架，Yaws的ehtml類似于jsp、 php、ruby template。Yaws并發(fā)能力是Apache的15倍，有人利用16臺集群服務(wù)器所做的顯示，Yaws可以承受超八萬并發(fā)活動，Apache在四千就宕機了。
erlang和ruby的簡單測試
Ejabberd也是Erlang很好的應(yīng)用實例，也是目前可擴展性最好的一種 Jabber/XMPP服務(wù)器，支持分布多個服務(wù)器，并且具有容錯處理，單臺服務(wù)器失效不影響整個集群運作。Ejabberd基于ErLang+ Mnesia構(gòu)建，項目已成功發(fā)展5年，占據(jù)30%左右Jabber服務(wù)器市場。
Tsung則是多協(xié)議分布式壓力測試工具,可用于測試Http、Soap、Postgresql和Jabber/XMPP服務(wù)器。而Wings則是一個3D建模程序，軟件支持Windows、Mac OSX和Linux等操作系統(tǒng)，這兩個項目都基于Erlang構(gòu)建。
下一個Java？
Erlang將會成為一個非常重要的語言。如果有了大公司的支持，它甚至可能成為下一個Java。因為它是個開源項目，非常適合多核處理、Web服務(wù)等領(lǐng)域。事實上，它也是編寫在多核機器上運行的高可靠性系統(tǒng)的唯一成熟語言。
Erlang始于20年前，是一個并發(fā)性Prolog，Joe Armstrong創(chuàng)造了它。第一個大型Erlang項目是一個由幾百人創(chuàng)建的電信交換系統(tǒng)，系統(tǒng)有數(shù)百萬行代碼。系統(tǒng)主要關(guān)注的就是可靠性，并且系統(tǒng)有難以置信的可靠性歷史。據(jù)Joe介紹，“它有99.9999999%的可靠性”。
這意味著每10億秒才有1秒宕機時間，或者說10億分鐘有1分鐘宕機時間。十億秒大概是30年，10億分鐘大概有2000年。99.999%的可靠性大概是每年宕機5分鐘，這已經(jīng)是很好的了。了解可靠性的人都知道，可靠性系統(tǒng)有 99.9999%的，甚至99.99999%的，但是估計沒聽過有99.9999999%可靠性的，可基于Erlang的系統(tǒng)實現(xiàn)了。
但這還不是令Erlang壯大的理由，因為不是什么人都關(guān)注可靠性。也不是因為 Erlang是一個函數(shù)式語言，更不是并行Erlang是個面向?qū)ο笳Z言。其發(fā)展迅速的主要原因是唯一一個有可靠實現(xiàn)和完善類庫的成熟的并行開發(fā)語言，在不久的將來所有的桌面系統(tǒng)、筆記本電腦都將是多核的，而要讓程序在多核上更快的運行就要使程序能充分利用多核處理的能力。
Erlang帶有一組類庫。多數(shù)類庫是用于構(gòu)建各類Internet服務(wù)的。 Erlang有Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫。Erlang社區(qū)認為它是構(gòu)建可靠Web服務(wù)器和Web服務(wù)的首選語言。Erlang是一個構(gòu)建可靠系統(tǒng)的框架/平臺，它構(gòu)建的平臺可以持續(xù)運行而無需關(guān)閉，可以每天更新軟件，甚至可以定期的更換硬件。這些特性是電信應(yīng)用所需要的，它還是在線銀行、在線商城等各類在線應(yīng)用所迫切需要的。
Joe Armstrong最近寫了本書《Programming.Erlang》,所有關(guān)注Erlang的人都值得一讀。Erlang符合所有面向?qū)ο笳Z言特性，雖然它是個函數(shù)式語言，而不是面向?qū)ο笳Z言。Erlang區(qū)分與面向?qū)ο笳Z言的一個方面就是它的錯誤處理。在某消息出錯時，進程不是拋出出錯的部分，而是直接進程糾錯。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)被設(shè)計為底部是工作進程（它們可能會失?。蠈邮枪芾磉M程，它們可以重新啟動失敗的進程。
我不相信其它語言能迅速趕上Erlang。對其它語言而言，加入像Erlang這樣的語言特征是很容易的。但這將花費他們大量的時間構(gòu)建一個高質(zhì)量的VM和成熟的并發(fā)性與可靠性類庫。因此Erlang很自然會成功。如果將來要在多核系統(tǒng)上進行開發(fā)，Erlang是非常理想的選擇。
Erlang在中國
目前，Erlang在全球都還是個小眾語言，其在中國影響力就更小了，好在有國內(nèi)的 Erlang愛好者已經(jīng)組織起來，在進行相關(guān)的工作，成立了Erlang-china.org，發(fā)布了部分Erlang相關(guān)中文文檔，并且組織了兩次 Erlang愛好者聚會，Erlang-China.org將繼續(xù)為對Erlang感興趣的中文用戶提供便利，促進用戶彼此之間的交流，推動對這一語言的深入研究，促成一些Erlang開源項目，幫助中文用戶為整個Erlang社區(qū)做出貢獻。
Erlang沒有類似Java、C++的語法，它不是面向?qū)ο笳Z言，它是函數(shù)編程語言(Functional programming Language)。大量程序員并不熟悉函數(shù)式編程，我們的計算機教育里也都是基于面向?qū)ο蠛兔嫦蜻^程語言的，這會是所有想嘗試Erlang的用戶遇到的首要問題，這會使得培訓(xùn)成本加大，決策人員也需要足夠勇氣來選擇一個新語言來構(gòu)建應(yīng)用。
另外，Erlang雖然內(nèi)建了并行、分布的支持，但是程序員還需要學(xué)習(xí)和掌握并行的思維模式，并行的思維模式也許是更加難以跨越的門檻。
要解決計算時代，可伸縮性、容錯性以及運行時可更新系統(tǒng)需求，就目前而言，只有 Erlang語言可以很好的解決。Erlang語言也正面臨這一場大的變革，從默默無聞走向更多人視野，會向更廣的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域滲透。也許，不久的將來，當你聽到Erlang時，就如同聽說Java一樣平常。
linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）
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