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NodeJS – una piattaforma Open Source event-driven

Ok, ammetto che fino a non molto tempo fa mi ero quasi scordato di Javascript, nonostante fosse stato uno dei primi linguaggi da me studiati, nel lontano 1997, quando mi approcciai al mondo del web; negli anni successivi pero’, non essendo io uno sviluppatore, le tecnologie di gestione e deploy dei server web che dovevo gestire si erano spostate verso un grande quantitativo di linguaggi, in particolare per la parte back-end , passando cosi dal php, perl, python, java, ruby, lua etc……

Come stavo dicendo, per me javascript era rimasto in sordina come un linguaggio di scripting che intercorreva tra l’hmtl ed il css, nella composizione piu’ o meno dinamica di una pagina web ,prima che i pesi massimi sopra citati entrassero in campo per svolgere il duro lavoro.

Poi, un giorno, a ciel sereno……BOOOOOOOMMMM ! scopro l’esistenza di NodeJS, ed iniziai a chiedermi a cosa si dovesse tutto l’interesse di cui stavo leggendo; scopro quindi che NodeJS e’ una piattaforma Open Source event-driven per l’esecuzione di codice JavaScript Server-side, costruita sul motore V8 di Google Chrome. Mmmmhhhh, ok bene, ma quindi? cosa fa?

Ebbene questa piccola rivoluzione creata da Google consente agli sviluppatori di realizzare web application con JavaScript non più solo lato client, ma anche sfruttandolo come linguaggio di programmazione lato server.

E gli sviluppi sono davvero moltissimi, cosi tanti che mettere un’elenco sarebbe noioso e stancante ma, tanto per farne uno molto odierno, con NodeJS possiamo, ad esempio, realizzare dei ChatBot.

Ma qual’e’ dunque il funzionamento che lo rende cosi appetitoso? Innanzitutto partiamo dal dire che Node funziona con una logica a eventi: quando un evento viene generato, allora viene eseguita un’azione. Grazie a questa tecnica non bisogna attendere che le istruzioni precedenti siano terminate, rendendo cosi il tutto molto veloce.

Nella pratica, non c’e’ bisogno di sapere come funziona il V8 per poter utilizzare NodeJS, basti sapere che e’ l’interprete javascript piu’ veloce al mondo, poiche’ e’ stato altamente ottimizzato utilizzando un tipo di programmazione JIT (Just In Time), che trasforma rapidamente il codice javascript in linguaggio macchina.

Ma la cosa che, almeno a parere personale, mi ha maggiormente colpito, e’ stato quello che possiamo chiamare come “Modello non bloccante” , questo si basa sul concetto degli eventi, ma per meglio chiarire dovremmo spiegare un minimo la differenza tra modello bloccante e NON bloccante.

Immaginiamo di dover creare un programma che ci permetta di scaricare un file da internet e che alla fine dell’esecuzione del download ci mostri un messaggio.

Bene, con il modello classico (bloccante) basato sulla programmazione sincrona potremmo schematizzare il processo nel seguente modo:

Scarica il file
Mostra il messaggio
Fai qualcos’altro

Ci aspetteremmo quindi che le azione vengano eseguite in ordine, leggendo le operazioni da eseguire dall’alto verso il basso.

Nel sistema asincrono di NodeJS invece le operazioni verranno svolte nel seguente modo:

Scarica file
Fai qualcos’altro
Mostra il messaggio

Perche’ questa diversita’ nell’esecuzione rende il tutto piu’ veloce e performante? Beh perche’ mentre il sistema effettua il download del file, il programma non rimane in attesa che il processo venga portato a termine ma anzi nell’attesa il programma esegue altre operazioni.

Il codice in oggetto avra’un aspetto tipo questo:

request(‘http://www.site.com/file.zip’, function (error, response, body) {
console.log(“Download completato!”);
});

console.log(“Mentre aspetto eseguo il resto del codice…”);

Quello appena descritto qui sopra e’ un’esempio di procedura di callback

Ok ma se non fosse ancora del tutto chiaro, proviamo ancora a spiegare perche’ le callback sono cosi importanti, procediamo con l’esempio di prima ed aggiungiamo una difficolta’; adesso i file da scaricare sono diventati due, dunque nel sistema sincrono il programma procederebbe nel seguente modo:

Scarico primo file
Attendo che finisca
Scarico secondo file
Attendo che finisca
Mando messaggio

La grande differenza in questo esempio sarebbe che con NodeJS verrebbero lanciati entrambi i download, nello stesso momento, permettendo gia cosi un piu’ veloce download e, nel frattempo il programma e’ in grado di svolgere eventuali altri compiti. Ma questo come dicevo e’ soltanto un esempio, invece di un download multiplo, potrebbero essere delle query ad un DB, o la richiesta di dati a servizi esterni tramite API (Facebook, Twitter).

Pensiamo quindi ad un sistema come Facebook, che riceve X richieste di Like ogni tot secondi e vengono cosi aperti N operatori che devono attendere il loro turno per fare la modifica (del like) consumando comunque energie anche mentre sono fermi in attesa; invece NodeJS nella stessa situazione di richiesta di “reaction” sul sisto di FB (like o altro) si comporterebbe nel seguente modo:

metterebbe tutte le richieste in ordine di arrivo, prenderebbe la prima e, vedendo che si tratta di una sfilza di input le inserirebbe all’interno del sistema e, una volta capito che si tratta di stesse azioni (ad esempio che aggiungono un Like) che devono contattare un DB, NodeJS contatta il DB e invece di attendere per effettuare ogni singola modifica, aggancia alla richiesta una callback, per ogni richiesta di modifica, tutti uno dietro l’altro. Quando il DB finisce la prima modifica scatta la callback e NodeJS restituisce all’utente l’avvenuta modifica della pagina e cosi via, gestendo quindi con un solo operatore le N richieste di modifica del Like invece di crearne uno per ogni richiesta e parcheggiandoli tutti in attesa della loro singola modifica. Quindi con un server (magari anche un container con Docker) e con poche risorse possiamo gestire un’enorme quantita’ di richieste al secondo.

Inoltre NodeJS usa come sistema di pacchetti e librerie l’NPM, ma di questo fantastico sistema di librerie parleremo in un’altro articolo.

Nel prossimo articolo su NodeJS parleremo anche di 5 nuovi framework ottimi per chi si occupa di sviluppare.

#NodeJS

Docker ed i Microservices

Su questo portale abbiamo gia piu’ volte scritto e descritto la tecnologia che sta dietro al progetto Docker, sicuramente una delle nuove scoperte informatiche degli ultimi anni, a livello dell’uscita della Virtualizzazione; ma nonostante tutto, non sempre e’ facile capire in poche righe concetti nuovi non sempre semplici da comprendere, quindi eccovi un nuovo articolo, che fara’ parte di una piccola serie di episodi, in cui cercheremo di fare ulteriormente luce su cos’e’ e come funziona questo fantastico progetto.

Dagli script PHP ai microservice
Alla fine degli anni ’90 i siti erano per lo più ancora statici, con qualche script CGI , o altre soluzioni oggi considerate poco eleganti. Poi arrivarono ASP JAVA e PHP. Da li in avanti un progetto Web era prettamente fondato, ad esempio, su file PHP, CSS e immagini; in queste soluzioni tecnologiche era sufficiente copiare tutti questi file su uno spazio hosting e al più modificare qualche file di configurazione, per ricreare un nuovo ambiente web e ricominciare su di un nuovo sito.

Venti anni dopo gli scenari sono drasticamente diversi, le architetture SOA hanno preso piede, si è iniziato a parlare di microservice e tutto è diventato più complesso. Un’applicazione web, soprattutto in ambito enterprise, non è più la directory di cui parlavamo prima, ma un’ insieme di componenti autonomi, ognuno col suo ciclo di vita indipendente, rilasciati su macchine diverse e a ritmi sempre crescenti.

Una complessità così grande non può piu’ essere amministrata con il vecchio copia e incolla, diventa cosi’ necessario uno strumento affidabile che consenta di manipolare o spostare intere applicazioni limitando errori umani, checklist lunghissime da controllare e tutti i passaggi snervanti e carichi di rischi necessari per il deployment.

I container
Cosi’ come nell’industria dei trasporti nacque l’esigenza di una soluzione unica intercambiabile, vennero cosi creati i container: contenitori multiuso, realizzati in formati standard che possono essere passati con facilità da un camion a una nave, poi magari su un treno merci e così via.

Anche nel campo informatico abbiamo bisogno di qualcosa che “contenga” la nostra applicazione, che ci consenta di manovrarla con facilità senza sapere nulla, o quasi, riguardo il suo contenuto. In pratica, abbiamo bisogno anche noi del nostro container!

Docker
L’intuizione del team di Docker è stata quella di prendere il concetto di container e costruirvi attorno un’ ecosistema che ne semplificasse l’impiego. Di questo ecosistema fanno parte una serie di tool: Docker engine, Docker Toolbox, Swarm, Kitematic e tant’ altro ancora per rendere i container qualcosa di accessibile anche a chiunque, sfruttando anche il fatto che la community di sviluppatori che utilizza Docker è davvero molto vasta. Ad esempio, Docker Hub è un repository di container pubblici pronti per l’uso, mentre il codice sorgente del Docker engine è liberamente disponibile su GitHub e vanta quasi 1500 contributor.

Container VS Virtual Machine
Apparentemente i container e le virtual machine sembrano due concetti molto simili ma, sebbene queste due soluzioni abbiano delle caratteristiche in comune, si tratta di tecnologie profondamente diverse tra loro, così come diverso è anche il modo in cui dobbiamo iniziare a pensare all’architettura delle nostre applicazioni. Possiamo creare un container con la nostra applicazione monolitica all’interno, ma così non sfrutteremmo a pieno la forza dei container e quindi di Docker.

Una possibile architettura software adatta per un’infrastruttura a container è la classica architettura a microservizi. L’idea, in pratica, è quella di scomporre l’applicazione in tante piccole componenti ognuna col suo compito specifico ma capaci di scambiarsi messaggi e di cooperare tra loro, cio’ che e’ alla base dei sistemi SOA. Il deploy di tali componenti avverrà poi effettuato singolarmente, come tanti container.

Uno scenario come quello ipotizzato è assolutamente poco pratico con una macchina virtuale, in quanto ogni nuova macchina virtuale istanziata richiederebbe un bel dispendio di energia per la macchina host. I container, al contrario, sono molto leggeri, poiché effettuano una virtualizzazione completamente diversa da quella praticata dalle macchine virtuali.
Nelle macchine virtuali, lo strumento detto hypervisor si preoccupa di riservare (staticamente o dinamicamente) un certo quantitativo di risorse dal sistema operativo host da dedicare poi ad uno o più sistemi operativi, detti guest o ospiti, inoltre ogni sistema operativo guest sarà completamente isolato dal sistema operativo host. Questo meccanismo è molto dispendioso in termini di risorse, per cui l’idea di associare un micro-servizio ad una macchina virtuale è del tutto irrealizzabile.

I container, d’altro canto, apportano un contributo completamente diverso alla questione, l’isolamento è molto più blando e tutti i container in esecuzione condividono lo stesso kernel del sistema operativo sottostante, host. Scompare completamente l’overhead dell’hypervisor, e un singolo host può arrivare a ospitare centinaia di container.