고루틴과 채널을 활용한 유사 액터 모델
액터 모델?
액터 모델은 동시성 문제를 해결하기 위해 등장한 개념입니다. 각 액터는 독립된 스레드에서 실행되며, 메시지를 통해 상호작용합니다. 액터 모델은 다음과 같은 특징을 가집니다.
- 액터는 메모리를 공유하지 않습니다.
- 액터는 고유의 상태를 가질 수 있습니다.
- 액터 간의 통신은 메시지를 통해 이루어집니다.
- 액터 간의 통신은 비동기적입니다.
- 액터는 해당 메시지에 대응하는 동작을 수행합니다.
CSP와 너무 잘 맞지 않아?
고 언어는 기반 패러다임에 CSP가 있는 만큼, 고루틴과 채널이라는 강력한 도구가 있습니다. 이를 이용해 타 언어에 비해 손 쉽게 액터 모델을 구현할 수 있습니다. 액터는 고루틴으로 띄우고, 메시지는 채널로 주고 받습니다. 그러면 자연스럽게 액터 간의 통신은 비동기적으로 동작합니다. 해당 메시지에 대해 라우팅이 필요한 경우에도, 여러 채널을 이용하여 select 문법을 통해 처리할 수 있습니다.
간단한 동시성 처리 가능한 맵
간단하게 동시성을 지원하는 맵을 가지는 액터를 만들어 보겠습니다.
간단히 정리하면 다음 특징이 있습니다.
Set,Delete,Get메서드를 통해 맵에 접근합니다.- 하나의 액터는 고루틴 하나로 이루어집니다.
- 하나의 고루틴 내에
map[string]string타입의 상태를 가집니다. - 사용이 끝난 후에는
Stop메서드를 통해 액터를 종료 해야합니다. - 컨텍스트(
context)를 통해 상위 컨텍스트의 영향을 받을 수 있습니다.
tuple
맵의 Get 메서드는 값을 반환해야하는데, 값 반환을 위해 채널을 사용해야합니다. 이를 위해 Tuple 구조체를 만들어 처리하겠습니다.
package tuple
type Tuple[K, V any] struct {
Key K
Value V
}actor
그리고 cmap 패키지를 만들어 아래 내용을 담습니다.
package cmap
import "context"
type Map struct {
ctx context.Context
cancel context.CancelFunc
setCh chan string
deleteCh chan string
getChCh chan tuple.Tuple[string, chan string]
m map[string]string
}
func NewMap(ctx context.Context, queueSize int) *Map {
ctx, cancel := context.WithCancel(ctx)
deleteCh := make(chan string, queueSize)
getCh := make(chan tuple.Tuple[string, chan string], queueSize)
setCh := make(chan string, tuple.Tuple[string, string], queueSize)
m := make(map[string]string)
go func() {
for {
select {
case <-ctx.Done():
return
case value := <-setCh:
m[value.Key] = value.Value
case value := <-deleteCh:
delete(m, value)
case value := <-getCh:
value.Value <- m[value.Key]
}
}
}()
return &Map{
ctx: ctx,
cancel: cancel,
getCh: getCh,
setCh: setCh,
deleteCh: deleteCh,
}
}
func (m *Map) Set(value string) {
m.setCh <- value
}
func (m *Map) Delete(value string) {
m.deleteCh <- value
}
func (m *Map) Get(value tuple.Tuple[string, chan string]) {
m.getCh <- value
}
func (m *Map) Stop() {
m.cancel()
}간단하게 Set, Delete, Get 메서드를 만들어 놓았습니다.
Get 메서드는 Tuple을 받아 Key를 통해 맵에서 값을 가져와 Value에 채널로 값을 보내주는 역할을 합니다.
Set 메서드는 Tuple을 받아 Key를 통해 맵에 값을 저장하는 역할을 합니다.
Delete 메서드는 Key를 받아 맵에서 값을 삭제하는 역할을 합니다.
Stop 메서드는 context를 취소하여 고루틴을 종료시킵니다.
actor system
생성자를 통해 ctx context.Context를 받습니다.
이를 통해 상위 컨텍스트에서 cancel을 호출하면, 액터의 컨텍스트에서 ctx.Done()이 호출되어 고루틴이 종료됩니다.
이 기능이 필요한 이유는 액터가 속한 액터 시스템이 액터를 컨트롤 할 수 있게 하기 위함입니다.
액터 시스템은 액터를 생성하고 관리하는 곳입니다.
액터 시스템의 특징으론 자신이 만든 액터의 전체 수명이 자신의 수명 범위에 포함되어야 합니다.
그렇기에 액터 시스템의 컨텍스트를 공유함으로 하위 액터의 수명을 일괄적으로 관리할 수 있습니다.
마찬가지로 특정 액터가 하위 액터를 생성하는 경우에도 동일한 수명 한계를 가질 수 있게 도와줍니다.
마지막으로
간단한 yaml 파일로 액터 패키지를 만들 수 있는 actor 패키지를 만들어 보았습니다.
제 깃헙 레포지토리에 업로드 해 놓았으니, 관심 있으시다면 readme.md 한번 읽어주시면 감사하겠습니다.