Skip to content

Latest commit

 

History

History
565 lines (371 loc) · 18.2 KB

why_elixir.md

File metadata and controls

565 lines (371 loc) · 18.2 KB
theme style paginate backgroundColor marp
uncover
.small-text { font-size: 0.75rem; letter-spacing: 1px; font-family: "Times New Roman", Tahoma, Verdana, sans-serif; } li { font-size: 28px; letter-spacing: 1px; } p.quote { line-height: 38px; } q { font-size: 32px; letter-spacing: 1px; } cite { text-align: right; font-size: 28px; margin-top: 12px; margin-bottom: 128px; }
true
true

Функционално програмиране с Elixir

Image-Absolute

Малко информация за курса

Image-Absolute

Кои сме ние?

  • Ние ползваме Elixir в свободното си време.
  • Ние ползваме Elixir професионално.
  • Това е четвъртото издание на курса след 3-годишно прекъсване.

Кои сте вие?

  • Харесвате функционалното програмиране.
  • Намирате начина за писане на конкурентен код на другите езици труден.
  • Чували сте за Elixir/Erlang и искате да учите Elixir.
  • Искате да си обогатите познанията с още един, различен от останалите, език.

Защо да не записвате курса?

  • Ако сте записали курса, за да вземете няколко лесни кредита.
  • Ако смятате, че ООП е единственият начин.
  • Ако не можете да отделите време за домашни и проекти.
  • Ако очаквате монади, комонади, апликативи, мощни типови системи - запишете Agda.

Организация на курса

  • Провежда се в понеделник (зала 101) и сряда (зала 200) от 19:00 до 21:00.
  • Оценката се образува от 5-6 домашни и проект.
  • Няма тестове, писмен и теоретичен изпит.
  • Много възможности за бонус точки:
    • Активно участие в лекции;
    • Решаване на задачи-предизвикателства;
    • Принос към open-source проекти или към материалите на курса.

Организация на курса

Защо да учим нов език?

  • Нали си знам PHP/JAVA/Python/Това-с-което-(ще-)си-вадя-хляба?
  • Тези хипстъри, дето всяка година учат нов език, за нищо не стават!
  • Всеки месец нова 'технология', то не може всичко, я!

Image-Absolute

Какво е Elixir и какво ще учим в курса?

Image-Absolute

Какво е Elixir?

  • Динамично-типизиран и функционален език.
  • Пълна и лесна Erlang съвместимост.
  • Проектиран за конкурентни, толерантни на грешки и скалируеми програми.
  • Практична имплементация на Actor модела.
  • Мощно, просто и чисто метапрограмиране.
  • Preemptive scheduling.
  • Уникален начин за справяне с грешки.
  • Мощни инструменти за наблюдение на изпълняващите се програми и интеракция с тях.

Какво е Erlang?

Image-Absolute

Какво е Erlang?

  • Динамично-типизиран и функционален език, създаден през 1986 г.
  • Целта му е да реши проблемите на телеком индустрията:
    • Конкурентност;
    • Скалируемост;
    • Дистрибутираност;
    • Толерантност към грешки;
    • Обновяване на кода без спиране на програмта;
    • Бърз отговор, дори когато системата е под голямо натоварване.
  • Телеком проблемите през 80-те са web server проблемите през 2023.

Elixir е Erlang

  • Elixir кодът се трансформира до Erlang Abstract Format (EAF).
  • EAF се трансформира към byte код, който се изпълнява върху BEAM VM.
  • Всички библиотеки написани на Erlang, могат да бъдат ползвани директно.

Elixir е Erlang

“”

Image-Absolute

You get simplicity by finding a slightly more sophisticated building block to build your theories out of.

Alan Kay, "Power of Simplicity", 2015

Simplicity is a great virtue but it requires hard work to achieve it and education to appreciate it. And to make matters worse: complexity sells better.

Edsger W. Dijkstra, "On the nature of Computer Science", 1984

Функционално програмиране

Image-Absolute

Функционално програмиране

  • Непроменими (immutable) данни.
  • "Pure(er)" функции.
  • Програмиране с трансформации вместо с мутации.
  • Рекурсия вместо цикли.
  • Кодът е съставен от и организиран във функции и модули (Elixir).
  • Операторът "=" е оператор за съпоставяне (match operator), а не за присвояване (Elixir).
  • Позволява писането на по-декларативен код. При правилна употреба води до по-ясен код.
iex(1)> x = 1
1
iex(2)> 1 = x
1
iex(3)> {a, b, 2} = {2, 3, 2}
{2, 3, 2}
iex(4)> [h|t] = [1,2,3,4]
[1,2,3,4]
iex(5)> h
1
iex(6) t
[2,3,4]
iex(7)> 5 = b
** (MatchError) no match of right hand side value: 3
    (stdlib 4.2) erl_eval.erl:496: :erl_eval.expr/6
    iex:12: (file)

Функционално програмиране

“”

Функционално програмиране

“”

Actor модел

  • Математически модел за конкурентни изчисления, повлиян от физиката.
  • Създаден, за да подпомага системи с висока конкурентност.
  • Не е имплементиран от език извън академични проекти на 100%.
  • Swift Concurrency Manifest

Actor модел

  • Всичко е Actor (подобно на "всичко е обект").
  • Един Actor може:
    • Да изпраща краен брой съобщения до други Actor-и;
    • Да създава краен брой нови Actor-и;
    • Да дефинира поведение, което ще се изпълни, кога се получи ново съобщение.
  • Съобщенията се пращат асинхронно.

Actor модел

Image-Absolute

Actor модел

Image-Absolute

Слоевете на Elixir

  • Можем да разгледаме Elixir като език/технология от 4 слоя:
    • Функционален - Простият език, който върви вътре в процесите;
    • Конкурентен - Процесите, които вървят и си пращат собщения на една инстанция на BEAM (node);
    • Толерантен към грешки - Процесите се наблюдават взаимно с линкове и монитори. Грешките се прихващат и се обработват. Използват се предефинирани поведения;
    • Дистрибутиран - Системата върви на множество node-ове и процесите в тях могат да си комуникират.

Elixir не е имплементация на Actor модела

  • Създателите на Erlang не са били запознати с Actor модела.
  • Създателите на Actor модела и създателите на Erlang са били повлияни от едни и същи идеи.
  • Процесите се държат в голяма степен като Actor-и.
  • Вътрешността на процесите не следва Actor модела.

Конкурентност

  • Блоковете за построяване на конкурентност са процесите.
  • Целият код се изпълнява в тези процеси.
  • Един процес е:
    • Дефиниран на ниво виртуална машина, не го бъркайте с OS процес;
    • Лек относно използвана памет - около ~2kb при създаването си;
    • Лек относно CPU - смяната на контекст се нуждае от 3 промени в регистрите, процес на OS ниво от към ~700;
    • Изолиран от другите процеси, има си собствен стек, хийп и кутия за съобщения;
    • Комуникира чрез асинхронни съобщения - изпраща и получава.

Конкурентност

  • Процесите се държат като Actor-и, защото могат да:
    • Изпращат асинхронно съобщения;
    • Създават нови процеси;
    • Решават какво ще се изпълни при получаване на следващото съобщение;
    • Получават асинхронно съобщения в кутията си за съобщения.
  • Communicate by sharing state срещу Share state by communicating

Конкурентност

Image-Absolute

Amdahl’s Law

Parallel programs only go as fast as their slowest sequential part

Image-Absolute

n = 100
k = 1000
atomics_ref = :atomics.new(1, [])
:atomics.put(atomics_ref, 1, 0)

counter_add = fn _ -> for _ <- 1..n, do: :atomics.add(atomics_ref, 1, 1) end

:timer.tc(fn ->
  1..k
  |> Task.async_stream(
    counter_add,
    ordered: false,
    max_concurrency: System.schedulers_online()
  )
  |> Enum.to_list()
end) 
|> then(fn {microseconds, _} ->
  IO.puts("Completed #{n * k} actions in #{microseconds / 1000}ms")
  IO.puts("Counter = #{:atomics.get(atomics_ref, 1)}")
end)

Превантивно планиране (Preemptive Scheduling)

  • Начин за "честно" разпределение на CPU ресурсите между процесите.
  • Подобно на Scheduler-а на ОС - 1 CPU ядро "едновременно" изпълнява браузър, редактор, аудио, микрофон, дискорд, календар.
  • Един процес не може да монополизира процесора.
    • Ако имаме 8 ядра и върху всяко ядро 1000 процеса изпълняват безкраен цикъл, то гарантирано 8001-вият процес ще получи процесорно време и ще свърши своята работа бързо.
  • Нийл Армстронг и Бъз Олдрин са живи благодарение на тази идея!

“”

Let it Crash

Image-Absolute

Let it Crash

  • Heisenbug vs Bohrbug.
  • Have You Tried Turning It Off And On Again?
  • Идеята не е да имаме неконтролируеми грешки навсякъде.
  • Идеята е да трансформираме грешките и изключенията в инструменти, които можем да ползваме.
  • Методът "Fight fire with fire" в селското стопанство.

Let it Crash

Image-Absolute

Let it Crash

Image-Absolute

Метапрограмиране

Rule 1: Don't write macros Chris McCord, Metaprogramming in Elixir

Метапрограмиране

  • Програми, които манипулират програми.
  • Макросите приемат код като аргументи и връщат код като резултат.
  • Това спомага да разширим езика спрямо специфични нужди.
  • Функция :: Данни -> Данни
  • Макрос :: Код -> Код

Метапрограмиране

Image-Absolute

{:ok, str} = File.read(file)
{:ok, ast} = Code.string_to_quoted(str)

{_, list_of_functions} =
  ast
  |> Macro.prewalk(
    [],
    fn
      {:if, _, _} = ast_fragment, acc ->
        {ast_fragment, [:if | acc]}

      {:cond, _, _} = ast_fragment, acc ->
        {ast_fragment, [:cond | acc]}

      {:unless, _, _} = ast_fragment, acc ->
        {ast_fragment, [:unless | acc]}

      ast_fragment, acc ->
        {ast_fragment, acc}
    end
  )

list_of_functions |> Enum.count()

Метапрограмиране

Image-Absolute

Метапрограмиране

Image-Absolute

Метапрограмиране

Image-Absolute

Метапрограмиране

Image-Absolute

Observability

Image-Absolute

Image-Absolute

Image-Absolute

Elixir и Машинно самообучение

  • В последните години създателят на Elixir работи главно в тази посока.
  • Nx - библиотека за работа с многомерни тензори и линейна алгебра, използващи Google XLA и LibTorch.
    • Комбинира функционалността на numpy, jax и Huggingface pipelines.
  • Axon - библиотека за създаване, оптимизация и трениране на невронни мрежи.
  • Explorer, LiveBook и др. - библиотеки и продукти с функционалност, подобна jupyter notebook и pandas.
  • Интеграция с Huggingface.

Plug & Phoenix

Image-Absolute

Ecto

Image-Absolute

Ecto

Ще си говорим и за доста advanced неща

Image-Absolute

Кой използва Elixir?

  • Pepsi - Да, напитките, ползват Elixir за софтуера си за маркетинг.
  • Spotify - Хиляди рекуести в секунда, сайта се ползва доста.
  • Discord - Разговори, съобщения, много request-и в реално време.
  • Apple - Environment and supply chain innovation (ESCI)

Кой използва Elixir?

  • Pinterest - Явно имат трафик и нужди?
  • Toyota - За сървъри, даващи информация за трафик. Също така car sharing услуги.
  • Financial Times - Вътрешни GraphQL API-та.
  • Square Enix - За да имате едни и същи акаунти за всичките им игри.

Кой използва Elixir?

  • Aeternity - Много неща около blockchain-и и smart contract-и
  • Weedmaps - 420
  • Sketch - Дизайнерите го ползват и харесват - софтуер за дизайн.
  • Moodle - Имат нов проект - MoodleNet - социална мрежа за преподаватели

Край

Image-Absolute