क्वार्कस - क्लाउड नेटिव जावा में एक नया रूप

नमस्कार, हेब्र!

आने वाले नए साल में, हम कंटेनर थीम, क्लाउड-नेटिव जावा और कुबेरनेट्स को गंभीरता से विकसित करने की योजना बना रहे हैं। रूसी में इन विषयों की एक तार्किक निरंतरता, क्वर्कस ढांचे के बारे में कहानी होगी, जो पहले से ही हैबे पर एक अच्छे लेख में माना जाता है। आज का लेख "सबटामिक अल्ट्राफास्ट जावा डिवाइस" पर इतना अधिक ध्यान केंद्रित नहीं करता है, जितना कि क्वार्कस एंटरप्राइज में लाता है।

जावा और JVM अभी भी बेहद लोकप्रिय हैं, लेकिन सर्वर रहित तकनीकों और क्लाउड-ओरिएंटेड माइक्रोसिस्टर्सेज के साथ काम करते समय, JVM के लिए जावा और अन्य भाषाओं का कम और कम इस्तेमाल किया जाता है, क्योंकि वे बहुत अधिक मेमोरी स्पेस लेते हैं और बहुत धीरे-धीरे लोड होते हैं, जो इसके लिए अनुपयुक्त है। अल्पकालिक कंटेनरों के साथ उपयोग करें। सौभाग्य से, यह स्थिति वर्तमान में क्वर्कस के लिए धन्यवाद बदलना शुरू कर रही है।

परिचय

जितना अधिक मैं DevOps, कंटेनरों, और सर्वर रहित तकनीकों को करता हूं, उतना ही अधिक मुझे लगता है कि मैं अपने कंटेनरीकृत कोड को हल्के कंटेनर या FaaS में पायथन या जावास्क्रिप्ट में लिखता हूं । जावा सर्वर रहित ढांचे में उपयोग करने के लिए बस बूट करने के लिए बहुत भारी है । माइक्रोसोर्सेज़ के बारे में, जावास्क्रिप्ट या पायथन तेजी से लोडिंग और अधिक कॉम्पैक्ट कंटेनर प्रदान करते हैं, जिससे जावा अधिक कुशल हो जाता है।



क्लाउड-आधारित माइक्रोसर्विसेज बनाने के लिए पायथन और जावास्क्रिप्ट सर्वश्रेष्ठ भाषाएँ हैं

जावा 20 वर्ष से अधिक पुराना है , और इसकी स्थापना के समय, दुनिया अब की तुलना में पूरी तरह से अलग थी। जेवीएम के आगमन के साथ, बड़ी समस्याओं का समाधान किया गया था - हम एक बार कोड लिखने और इसे कई प्लेटफार्मों और ऑपरेटिंग सिस्टम पर चलाने में सक्षम थे। कंटेनर आपको अनुप्रयोगों, पुस्तकालयों और ऑपरेटिंग सिस्टम संसाधनों को अलग-अलग कंटेनरों में पैक करने की अनुमति देते हैं, और ऐसे प्रत्येक कंटेनर कहीं भी काम कर सकते हैं। JVM द्वारा प्रदान की जाने वाली पोर्टेबिलिटी अब कम प्रासंगिक है । एक समय में, हम पोर्टेबिलिटी सुनिश्चित करने के लिए अतिरिक्त लागत लगाने के लिए तैयार थे, लेकिन अब ये समय बीत चुका है। अब आपको न्यूनतम विलंब और प्रतिक्रियाशील अनुप्रयोगों के साथ तेजी से काम करने की आवश्यकता है जो हमेशा उपलब्ध रहेंगे । कंटेनर और कंटेनर ऑर्केस्ट्रेशन उपकरण जैसे कुबेरनेट्स प्रोग्रामिंग भाषा की परवाह किए बिना इन क्षमताओं को प्रदान करते हैं।

वे कंपनियाँ जो माइक्रोसॉर्फ़ आर्किटेक्चर का उपयोग करने के लिए संक्रमण कर रही हैं, वे जावा में लिखी अपनी स्प्रिंग- आधारित सेवाएं लेती हैं, उन्हें भारी जार अभिलेखागार से जोड़ती हैं , जेडीके जोड़ती हैं और उन्हें लिनक्स-आधारित कंटेनर में चलाती हैं। यह समाधान काम करता है, लेकिन आपको 500MB आकार के भारी कंटेनरों से निपटना होगा, जिन्हें प्रत्येक 10-30 सेकंड के लिए एक्सेसिबिलिटी स्टेट में लाया जाता है; यह एक गंभीर समस्या है। माइग्रेशन के बाद, कई कंपनियां धीरे-धीरे पायथन का उपयोग करने के लिए स्विच कर रही हैं, जावा में सर्वर-साइड सेवाओं को छोड़ रही हैं, और अंत में, एफएएएस पर रोकें।

सर्वर रहित तकनीक और एफएएएस आज बहुत लोकप्रिय हैं क्योंकि वे आपको बुनियादी ढांचे की चिंता किए बिना लेखन कार्यों पर ध्यान केंद्रित करने की अनुमति देते हैं। जैसा कि हो सकता है, वे सभी कंटेनर में काम करते हैं, लेकिन क्लाउड प्रदाता उनके जीवन चक्र का प्रबंधन करता है। सबसे अच्छी बात यह है कि, एक निश्चित समय के बाद, प्रदाता कंटेनर को पूरी तरह से बंद कर देता है और अगली कॉल के बाद ही अपना काम फिर से शुरू करता है, अर्थात आप केवल वास्तविक कार्य समय के लिए भुगतान करते हैं। पहला फ़ंक्शन कॉल सामान्य से थोड़ा अधिक समय तक रह सकता है, यह प्रसिद्ध ठंड की शुरुआत है । तथ्य यह है कि कंटेनर को प्राथमिक लोडिंग की आवश्यकता है। पायथन या जावास्क्रिप्ट का उपयोग करना इतनी बड़ी समस्या नहीं है, लेकिन जावा के मामले में, प्रारंभिक लोडिंग में 10-15 सेकंड लग सकते हैं, और यह एक वाक्य है और जावा की लोकप्रियता में गिरावट का एक कारण है। अब हमें एक कोड की आवश्यकता है जो कार्य शुरू कर सकता है, और फिर रुक सकता है । हम कई थ्रेड्स या लंबे समय से चल रही प्रक्रियाओं से निपटना नहीं चाहते हैं, हमें अल्पकालिक प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है जो बहुत जल्दी लोड हो सकती हैं ।

पेश है क्वार्कस

यदि आप तकनीकी ब्लॉग पढ़ते हैं या समाचार का अनुसरण करते हैं, तो आप शायद सोचते हैं कि सर्वर रहित प्रतिमान दुनिया भर में ले रहा है, और हर कोई इसे अत्यधिक उत्साह के साथ लेता है। अब, एक स्टार्टअप फ़ंक्शंस लिख सकता है और उन्हें क्लाउड में एक सेवा के रूप में प्रदान कर सकता है - जावास्क्रिप्ट के उपयोग के लिए धन्यवाद - और बुनियादी ढांचे के प्रबंधन के बिना, लाखों उपयोगकर्ताओं का समर्थन करने के लिए उन्हें स्केल भी करता है। सच है, सिलिकॉन वैली के बाहर भी एक वास्तविक दुनिया है: लाखों जावा लाइनों द्वारा वित्तीय संस्थान, सरकार, खुदरा और कई अन्य उद्योग, जो फिर से लिखना बहुत महंगा है। इसलिए, हमें इस तथ्य को स्वीकार करना होगा कि इन उद्योगों में भारी कंटेनरों का उपयोग जारी रखना बाकी है।



GraalVM और, विशेष रूप से, सबस्ट्रेट वीएम, आज जावा भाषा के शानदार और दीर्घकालिक भविष्य के लिए द्वार खोलती है । GraalVM जावास्क्रिप्ट, पायथन, रूबी, आर और जेवीएम के लिए विशेष रूप से जावा, स्काला या कोटलिन में लिखी गई एप्लिकेशन चलाने के लिए एक सार्वभौमिक आभासी मशीन है । सबसे अच्छी बात यह है कि GraalVM आपको देशी निष्पादन योग्य फ़ाइल में पूर्व-संकलन (एओटी-मोड में) कार्यक्रमों की अनुमति देता है । इसका मतलब है कि आप अपने जावा कोड को सीधे मशीन-विशिष्ट कोड में संकलित कर सकते हैं। परिणामी प्रोग्राम जावा हॉटस्पॉट वीएम पर काम नहीं करता है, लेकिन सभी आवश्यक घटकों का उपयोग करता है, विशेष रूप से, मेमोरी प्रबंधन, सबस्ट्रेट वीएम नामक वर्चुअल मशीन के एक और कार्यान्वयन से धागा निर्धारण। सबस्ट्रेट VM जावा में लिखा गया है, और इसका कोड एक मूल निष्पादन योग्य में संकलित है। परिणामस्वरूप प्रोग्राम तेजी से शुरू होता है और, तदनुसार, जावा वीएम की तुलना में मेमोरी उपयोग में कम ओवरहेड देता है। यह बहुत अच्छा है, लेकिन आप शायद सोचते हैं: प्रारंभिक संकलन? यह उस मूल विचार का खंडन करता है जिसके लिए JVM बनाया गया था, यानी हर जगह एक बार लिखे गए कोड का उपयोग! यह पागल है !!! हालाँकि, अपने लिए सोचें: अब हमारे पास कंटेनर हैं, और उन्हें जेवीएम की आवश्यकता नहीं है। स्प्रिंग बूट का उपयोग करके बनाए गए पारंपरिक कंटेनर अनुप्रयोगों में एब्सट्रैक्शन का एक अतिरिक्त स्तर होता है, जो दुनिया में बिल्कुल अनावश्यक है जहां कुबेरनेट्स है । आपके पास एक जावा एप्लिकेशन कंटेनर के अंदर जेवीएम पर चल रहा है, यह कंटेनर अपरिवर्तित रहता है, क्योंकि आज तैयार उत्पाद एक कंटेनर है, न कि एक आवेदन। अब हम कंटेनर पैकिंग कर रहे हैं, न कि WAR फाइलें। इसलिए, कंटेनर के अंदर जेवीएम एप्लिकेशन का उपयोग करने से जुड़ी सभी लागतें बेकार हो जाती हैं, और एओटी एक बहुत ही तार्किक निर्णय बन जाता है यदि आप अपने अनुप्रयोगों को कंटेनरों में पैक करने जा रहे हैं।

सच है, एओटी संकलन गंभीरता से जावा की गतिशील क्षमताओं (रनटाइम, प्रतिबिंब, परदे के पीछे आदि लोडिंग कक्षाएं) को सीमित करता है। व्यवहार में, इसका मतलब है कि जावा पारिस्थितिकी तंत्र का 90% परिवर्तन के बिना काम नहीं करेगा। तदनुसार, जावा पारिस्थितिकी तंत्र को अनुकूलित करना होगा । अच्छी खबर है: यह विधानसभा के दौरान किया जा सकता है!

यह क्वार्कस की शक्ति है। यह GraalVM का उपयोग करता है और एक पारिस्थितिकी तंत्र प्रदान करता है जो बिल्ड समय पर AOT संकलन का समर्थन करता है; इस प्रकार, जावा का उपयोग करके, आप मूल बायनेरिज़ बना सकते हैं। क्वार्कस के लिए धन्यवाद, GraalVM जावा डेवलपर्स के लिए उपलब्ध कराया गया है ।

क्वर्कस के साथ शुरुआत करना

जैसा कि ऊपर बताया गया है, क्वार्कस जावा अनुप्रयोगों के लिए प्रारंभिक संकलन प्रदान करता है, और यह सुपरसोनिक उप-परमाणु जावा का एक पारिस्थितिकी तंत्र पैदा करता है; क्वार्कस को अल्ट्रा-फास्ट लोडिंग की विशेषता है - और जावा क्लाउड-आधारित विकास के क्षेत्र में खेल में लौटता है। वर्षों से, किसी भी नई तकनीक ने मुझे प्रेरित नहीं किया है - और मैं इसमें अकेला नहीं हूं ।

शुरुआती गाइड पढ़ें - और अपने लिए देखें। अभी भी कंटेनर के अंदर जावा + जेपीए का उपयोग करने वाली कई कंपनियां हैं, लेकिन इस कॉन्फ़िगरेशन में, लोडिंग में 15 सेकंड लग सकते हैं, और क्वार्कस, 0.005 के मामले में!



क्वर्कस आँकड़े

आप उसी IDE और उन्हीं टूल्स का उपयोग कर रहे हैं जिनका उपयोग आप स्प्रिंग बूट की दुनिया में कर रहे हैं। अपनी परियोजना के निर्माण के लिए, मावेन या ग्रैडल का उपयोग करें। परियोजना को सीधे आईडीई में चलाया जा सकता है और इसके शीर्ष पर, किसी भी परिवर्तन के साथ आपके लिए एक गर्म लाइव रिबूट उपलब्ध है, और आपको एप्लिकेशन को पुनरारंभ करने की आवश्यकता नहीं है। क्वार्कस स्प्रिंग नहीं है, इसलिए यदि आप स्प्रिंग बूट का उपयोग करते हैं, तो आपको स्प्रिंग-विशिष्ट कोड को स्थानांतरित करना होगा। सौभाग्य से, क्वार्कस वसंत निर्भरता को लागू करने के लिए अनुकूलता का स्तर प्रदान करता है, जो काम को बहुत सरल करता है। क्वार्कस फ्रेमवर्क मानक-अनुपालन है, जिसका अर्थ है पोर्टिंग में आसानी और इसके कोड के लिए समर्थन।

क्वार्कस विकास प्रक्रिया

क्वार्कस का उपयोग विकास मोड में किया जा सकता है, जो स्प्रिंग बूट की याद दिलाता है। इसके साथ आप अपने प्रोजेक्ट को मोटे जार में भी पैक कर सकते हैं। यह आपके कोड के परीक्षण और डिबगिंग के लिए बहुत सुविधाजनक है, क्योंकि लाइव रिबूटिंग समर्थित है; लेकिन आपको उत्पादन में आने के लिए पहले से संकलन करने की आवश्यकता है। पूरी प्रक्रिया को निम्नलिखित चित्र में दिखाया गया है:

• सबसे पहले, अपने पसंदीदा IDE में एप्लिकेशन का निर्माण करें, और फिर आप इसे डेवलपर मोड में चला सकते हैं: " mvnw compile quarkus:dev ", जैसा कि आप स्प्रिंग बूट एप्लिकेशन के साथ करेंगे। आप इसे मोटे जार में भी पैक कर सकते हैं।
• जैसे ही आप पिछले चरण को पूरा करते हैं और परिणाम आपको सूट करता है - आप जावा बाइनरी फ़ाइल बनाने के लिए तैयार हैं, बस चलाएं: " mvnw package -Pnative "। इसमें कुछ समय लगेगा, क्योंकि अग्रिम में संकलन के दौरान देशी कोड उत्पन्न होगा! जब यह चरण पूरा हो जाता है, तो आपके पास अपने निपटान में एक अल्ट्रा-छोटी और अल्ट्रा-फास्ट निष्पादन योग्य फ़ाइल होगी, लेकिन यह केवल आपके प्लेटफॉर्म / ओएस पर काम कर सकती है, अर्थात इसे पोर्ट नहीं किया जाएगा! लेकिन यह सामान्य है, क्योंकि हम इसे एक कंटेनर में रख सकते हैं - और इस तरह पोर्टेबिलिटी सुनिश्चित करते हैं। यहाँ यह कैसे करना है: ./mvnw package -Pnative -Dnative-image.docker-build=true 4 - और हम Docker कंटेनर से निष्पादन योग्य को हटाते हैं, अर्थात हम कंटेनर के अंदर मूल असेंबली करते हैं और एक बाइनरी फ़ाइल बनाते हैं। यह तकनीक आपके लैपटॉप पर काम नहीं कर सकती है यदि इसका ऑपरेटिंग सिस्टम प्रोजेक्ट के निर्माण के दौरान क्वार्कस द्वारा निर्मित DockerFile में निर्दिष्ट लक्ष्य मंच से अलग है।
• फिर, आपके पास द्विआधारी होने के बाद, बस docker फ़ाइल के आधार पर एक छवि बनाएं। docker build -f src/main/docker/Dockerfile.native -t quarkus-quickstart/quickstart ।
• अंत में, एप्लिकेशन को डॉकर या कुबेरनेट्स में लॉन्च किया जा सकता है: docker docker run -i --rm -p 8080:8080 quarkus-quickstart/quickstart

क्वार्कस विशेषताएं

क्वार्कस में देशी जावा कोड की तुलना में बहुत अधिक विशेषताएं हैं।

• अनिवार्य और प्रतिक्रियाशील क्षमताओं का एकीकरण: आपको प्रतिक्रियाशील शैली में लिखे गए गैर-अवरोधक कोड के साथ परिचित अनिवार्य कोड को संयोजित करने की अनुमति देता है।
• डेवलपर प्रसन्न है : एक एकीकृत कॉन्फ़िगरेशन, शून्य कॉन्फ़िगरेशन, कुछ ही समय में लाइव-रिबूट, सामान्य मामलों के 80% के लिए सुव्यवस्थित सुव्यवस्थित कोड और शेष 20% मामलों के लिए लचीला कोड, उपद्रव के बिना मूल निष्पादन योग्य फ़ाइलों की पीढ़ी, लाइव-कोडिंग।
• आश्चर्यजनक रूप से तेजी से लोड हो रहा है, एक अविश्वसनीय रूप से छोटा निवासी मेमोरी क्षेत्र (हाँ, यह केवल ढेर के आकार के बारे में नहीं है!), जो कुबेरनेट्स जैसे प्लेटफार्मों पर ऑर्केस्ट्रेटिंग कंटेनरों के दौरान लगभग तुरंत ऊर्ध्वाधर स्केलिंग और बहुत घनी मेमोरी का उपयोग करता है। अधिक विवरण देखें ।
• क्वर्कस प्रथम श्रेणी के पुस्तकालयों के साथ एक समग्र, उपयोगकर्ता के अनुकूल पूर्ण-स्टैक फ्रेमवर्क प्रदान करता है, जिसे आप जानते हैं और सहायक संरचनाओं में एम्बेडेड हैं। अधिक जानकारी ।
• हाइबरनेट, जेपीए, आरईएसटी, जेडब्ल्यूटी, आदि पुस्तकालयों का समर्थन किया जाता है।
• Kubernetes और OpenShift में तैनात समर्थित कॉन्फ़िगरेशन
• Jaeger का उपयोग करके खुले अनुरेखण
• कोटलीन सपोर्ट
• काफ्का, कैमल के साथ मैसेज करना ...
• और भी बहुत कुछ, एक्सटेंशन की सूची देखें !

क्वार्कस पारिस्थितिकी तंत्र

संक्षेप में, अब आप सुपर-फास्ट हल्के कंटेनरों में पारंपरिक जेपीए / जेटीए लेनदेन सेवाएं चला सकते हैं - दोनों क्लाउड और परिसर में ।

क्वार्कस का उदाहरण

इस खंड में, आइए आपको क्वार्कस की शक्ति का आभास देने के लिए शुरुआती गाइड पर एक सरलीकृत नज़र डालें।



एक नया क्वार्कस प्रोजेक्ट बनाने का सबसे आसान तरीका कमांड प्रॉम्प्ट विंडो खोलना और उसमें निम्न कमांड चलाना है:

 mvn io.quarkus:quarkus-maven-plugin:0.12.0:create \ -DprojectGroupId=org.acme \ -DprojectArtifactId=getting-started \ -DclassName="org.acme.quickstart.GreetingResource" \ -Dpath="/hello" 

यह GpointingResuce एंडपॉइंट / हैलो प्रदान करने के साथ एक मावेन परियोजना उत्पन्न करता है। देशी फ़ाइलों और jvm (मोटी जार के रूप में पारंपरिक चित्र) के लिए डॉकफाइल डॉकटर छवियां भी उत्पन्न होती हैं। कोड बहुत साफ और सरल है:

 @Path("/hello") public class GreetingResource { @GET @Produces(MediaType.TEXT_PLAIN) public String hello() { return "hello"; } } 

अनुप्रयोग को चलाने के लिए, का उपयोग करें: ./mvnw compile quarkus:dev
एप्लिकेशन को ./mww पैकेज का उपयोग करके पैक किया गया है। परिणाम 2 जार फ़ाइलें हैं:

• शुरुआत-1.0-SNAPSHOT.jar - में केवल वर्ग और परियोजना संसाधन शामिल हैं। यह मावेन की विधानसभा से उत्पन्न एक सामान्य कलाकृति है;
• आरंभ करना-1.0-SNAPSHOT-runner.jar एक निष्पादन योग्य जार है। ध्यान दें कि यह "uber-jar" नहीं है, यहां निर्भरताएं हैं, उन्हें लक्ष्य / कार्यशील निर्देशिका में कॉपी किया जाता है।

आप एप्लिकेशन का उपयोग करके शुरू कर सकते हैं: जावा-लक्ष्य / गेट-स्टार्ट-1.0-SNAPSHOT-runner.jar

फिर आपको GraalVM को डाउनलोड और इंस्टॉल करना होगा और पर्यावरण चर GRAALVM_HOME सेट करना GRAALVM_HOME ।

अब आप इसके साथ एक मूल निष्पादन योग्य बना सकते हैं: ./mvnw package -Pnative -Dnative-image.docker-build=true ।

यहां देखें कि डोकर छवि कैसे बनाई जाए: docker build -f src/main/docker/Dockerfile.native -t quarkus-quickstart/quickstart ।

अब इसे किसी भी कंटेनर ऑर्केस्ट्रेशन इंजन का उपयोग करके लॉन्च किया जा सकता है, यदि आप मिनीशफ्ट का उपयोग करते हैं :

 kubectl run quarkus-quickstart --image=quarkus-quickstart/quickstart:latest --port=8080 --image-pull-policy=IfNotPresent 

 kubectl expose deployment quarkus-quickstart --type=NodePort 

बस इतना ही; अब आपके पास जावा रेस्ट सर्विस वाला एक कंटेनर है जो 0.004 सेकंड में शुरू होता है!

निष्कर्ष

अब मुझे समझ में आया कि मैं Red Hat द्वारा समर्थित क्वार्कस फ्रेमवर्क से इतना प्रभावित क्यों हूँ। मुझे वास्तव में विश्वास है कि यह जावा के तकनीकी परिदृश्य को बदल देगा और बड़े पारंपरिक उद्यमों को क्लाउड पर माइग्रेट करने का वास्तविक अवसर प्रदान करेगा।

कुबेरनेट्स + चाकू + क्वार्कस खेल के नियमों को एक क्लाउड-उन्मुख विकास में बदलते हैं और किसी भी जावा डेवलपर को खुश करेंगे।

इस भंडार के कई दिलचस्प उदाहरण हैं!