问题

应该如何理解 Erlang 的「任其崩溃」思想?

回答
Erlang 的“任其崩溃”(Let It Crash)哲学:一种坚韧不拔的系统构建之道

在软件开发的世界里,我们习惯了极力避免错误,将系统设计得滴水不漏。然而,Erlang,这门诞生于电信行业的编程语言,却以其“任其崩溃”(Let It Crash)的独特哲学,挑战了我们传统的思维模式。这并非一种消极的逃避,而是一种深思熟虑、旨在构建极端可靠和可维护系统的设计理念。

为什么是“任其崩溃”?

要理解“任其崩溃”,首先需要认识到,在复杂的分布式系统中,完全避免错误几乎是不可能的。硬件故障、网络中断、不可预见的外部输入、甚至我们自己编写代码中的微妙逻辑错误,都可能导致程序某一部分的崩溃。传统的做法是试图捕获所有可能的异常,并进行细致的处理。然而,这种“抓襟见肘”式的错误处理,往往会导致代码变得异常复杂、难以理解,并且在面对未知错误时依然脆弱。

Erlang 的“任其崩溃”思想,正是基于对现实世界复杂性和不可预测性的深刻洞察。它认为,与其花费巨大的精力去预测和处理所有已知的和未知的错误,不如允许程序的某个组件在发生不可恢复的错误时“自然死亡”,然后依靠一个更强大的机制来恢复它,从而实现整体系统的稳定。

核心支柱:隔离、监控与重启

“任其崩溃”并非鼓励随意地让程序崩溃,而是建立在一套精密的支撑系统之上。这套系统主要由以下几个核心支柱构成:

1. 进程隔离(Process Isolation):
Erlang 的核心是轻量级进程(process),它们是独立的、并发执行的单元,拥有自己的内存空间,并且不能直接访问其他进程的内存。进程之间的通信只能通过消息传递(message passing)进行。
这种隔离带来了巨大的好处:一个进程的崩溃,不会直接导致其他进程崩溃。它就像一辆车里的一个座位坏了,不会影响其他座位的使用。
这与传统的线程模型形成鲜明对比,传统的线程共享内存,一个线程的错误往往可能牵连到整个程序。

2. 监控(Supervision):
Erlang 提供了强大的Supervisor(监督者)机制。Supervisor 本身也是一个 Erlang 进程,它的职责就是管理一组“子进程”(children)。
当一个子进程崩溃时,Supervisor 会收到通知。根据 Supervisor 的配置,它可以选择:
重启崩溃的子进程: 这是最常见的策略。Supervisor 会创建一个新的进程来替换崩溃的进程,使其恢复服务。
重启一组子进程: 如果一个子进程的崩溃是由于其“同伴”出现问题引起的,Supervisor 可以同时重启一组相关的子进程。
停止其他子进程: 在某些情况下,为了防止问题蔓延,Supervisor 可能会选择停止所有子进程。
自身崩溃: 如果 Supervisor 自身也无法处理,它会通知其父 Supervisor(如果存在),形成一个层层嵌套的监督树。
这种 “父为子亡,父为子存” 的模式,构成了 Erlang 系统坚韧不拔的基石。Supervisor 就像一个尽职尽责的“经理”,负责处理下属员工(进程)的意外情况,并确保业务(系统功能)不会因此停摆。

3. 热代码升级(Hot Code Swapping):
Erlang 允许在系统运行时替换部分代码,而无需停止整个系统。这在需要持续运行的系统中至关重要。
当某个进程因为代码错误崩溃时,Supervisor 可以在重启它的时候,加载新版本的代码。这样,即使是错误的根源在代码层面,系统也可以在不中断服务的情况下进行修复和更新。

“任其崩溃”不是“滥竽充数”

理解“任其崩溃”的关键在于认识到,它并非鼓励开发者写出质量低劣的代码,然后依赖 Supervisor 来“擦屁股”。恰恰相反,Erlang 的开发者仍然追求高质量的代码,并会尽力捕获那些可以预测和处理的、对系统影响不大的错误(例如,文件未找到、用户输入无效等)。

“任其崩溃”主要针对的是:

无法预见的错误: 那些我们从未考虑过、或者难以预测的底层问题,如内存泄漏、堆栈溢出、资源耗尽等。
影响范围有限的错误: 某个独立模块的内部逻辑错误,其影响仅限于该模块本身。

在这种情况下,Erlang 的哲学认为,与其试图在每个细枝末节上都加上繁琐的错误检查和恢复逻辑,不如让这个“有问题的零件”自行退场,然后迅速换上一个“健康的新零件”。这种策略的优势在于:

简化代码: 开发者可以将精力集中在核心业务逻辑上,而不是花费大量篇幅去处理各种边缘情况。
提高健壮性: 系统设计得更易于从意外中恢复,即使出现问题,也更有可能保持整体的可用性。
易于维护: 故障的定位和修复通常更直接,因为错误的发生和恢复是由 Supervisor 集中管理的。

实际应用中的“任其崩溃”

想象一个复杂的分布式聊天系统。一个处理用户消息的进程突然因为一个罕见的 bug 崩溃了。

传统模式: 整个应用程序可能因此卡顿、无响应,或者直接崩溃。开发人员需要花费大量时间去调试,找出根本原因,然后部署一个修复版本。
Erlang 模式:
该消息处理进程崩溃。
其父 Supervisor 接收到崩溃通知。
Supervisor 根据配置,快速启动一个新的进程,加载最新的消息处理代码。
在这个过程中,其他处理用户连接、群组管理、数据存储的进程不受影响,系统依然可以正常运行。
开发团队可以在稍后分析崩溃日志,找出 bug,并部署修复代码,甚至可以在系统运行时进行热更新。

“任其崩溃”的哲学,最终是为了构建一个永不停止(neverstop)的系统。通过允许局部失败,并提供强大的恢复机制,Erlang 实现了比许多其他系统更高的可用性和容错性。

总结

Erlang 的“任其崩溃”思想,是一种拥抱不确定性,并设计出能够从不确定性中恢复的系统的策略。它并非鼓励粗心大意,而是通过进程隔离、强大的监督者机制以及热代码升级,将错误的影响最小化,并确保系统能够快速、可靠地从故障中恢复。这是一种从根源上构建高度可靠、可维护、且能够实现近乎零停机的系统的哲学。理解并采纳这一思想,是深入掌握 Erlang 乃至构建现代高可用性分布式系统的关键。

网友意见

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随便说说我的想法吧,比较散乱无趣,就当作我在呢喃……。

首先,我对Erlang不是很熟悉,没有用过这门语言进行过开发。我熟悉java,c++,c,js,c#,python。

但是我觉得“任其崩溃“,在程序设计中,并不是什么新鲜的思想。更和“面向对象”之类的系统性的编程方法论无关。顶多算是一种面对“异常”现象的一种策略。但是对于长期仅使用java一门语言开发业务系统的朋友来说会比较陌生。因为业务系统往往有“健壮性”要求,不能让你这样把坏了的东西撂那里不管……。从事业务系统开发的朋友肯定也没有这样的习惯……。起码抛出一个异常到前端,然后再国际化一下,让用户知道发生了什么……。

但是在操作系统领域,任其崩溃,然后撂在那里,其实是很常见的处理方法。现代操作系统,基本都能支持若干个进程并发,是真正的并发,在多处理器上。坏掉的进程可以直接干掉,再创建新的,这在现代并发系统中很常见,特别是那种类似zookeeper的,具有选主能力的系统,更是不畏惧“崩溃”死亡……。

我觉得与其下功夫学Erlang这样的老爷爷,还不如卖力学学linux编程,了解系统是非常重要的。学点新东西的话,可以看看rust……,是吧……。

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