程序语言的新星:走近Erlang的世界

　　提起Erlang语言，相信许多人都会挠头，因为它实在是太陌生了。在2007年6月由TIOBE Programming Community提供的程序语言排名中，Erlang占有率仅为0.08%，排名第49位。与之形成鲜明对比的是，Java以20.025%的占有率高居榜首，紧随其后的是C（15.967%）、C++（11.118%）、VB （9.332%）、PHP（8.871%）、Perl（6.177%）、C#（3.483%）、Python（3.161%）、JavaScript （2.616%）和Ruby（2.132%）。相对于传统老牌“大佬”语言相比，Erlang语言绝对算得上是一种“小众”语言，但其未来的发展前景却是无法估量的，因为它可以解决传统语言很难解决在并行计算中的难题，甚至有专家预言可能成为下一个Java，在正在迅猛发展的并行计算时代，Erlang将会迅速的崛起。

　　认识Erlang

　　Erlang并非一门新语言，它出现于1987年，只是当时对并发、分布式需求还没有今天这么普遍，当时可谓英雄无用武之地。Erlang语言创始人Joe Armstrong当年在爱立信做电话网络方面的开发，他使用Smalltalk，可惜那个时候Smalltalk太慢，不能满足电话网络的高性能要求。但Joe实在喜欢Smalltalk，于是定购了一台Tektronix Smalltak机器。但机器要两个月时间才到，Joe在等待中百无聊赖，就开始使用Prolog，结果等Tektronix到来的时候，他已经对 Prolog更感兴趣，Joe当然不满足于精通Prolog，经过一段时间的试验，Joe给Prolog加上了并发处理和错误恢复，于是Erlang就诞生了。这也是为什么Erlang的语法和Prolog有不少相似之处，比如它们的List表达都是[Head | Tail]。

　　1987年Erlang测试版推出，并在用户实际应用中不断完善，于1991年向用户推出第一个版本，带有了编译器和图形接口等更多功能。1992年，Erlang迎来更多用户，如RACE项目等。同期Erlang被移植到 VxWorks、PC和 Macintosh等多种平台，两个使用Erlang的产品项目也开始启动。1993爱立信公司内部独立的组织开始维护和支持Erlang实现和 Erlang工具。

　　目前，随着网络应用的兴起，对高并发、分布部署、持续服务的需求增多，Erlang的特性刚好满足这些需求，于是Erlang开始得到更多人的关注。

　　Erlang特性

　　Erlang是一种函数式语言，使用Erlang编写出的应用运行时通常由成千上万个轻量级进程组成，并通过消息传递相互通讯。使用Erlang来编写分布式应用比其它语言简单许多，因为它的分布式机制是透明的，即对于程序而言并不知道自己是在分布式运行。Erlang运行环境是一个虚拟机，有点类似于Java虚拟机，代码一经编译，同样可以随处运行。它的运行时系统甚至允许代码在不被中断的情况下更新。另外如果需要更高效的话，字节代码也可以编译成本地代码运行。

Erlang的结构图

　　相较于其它语言，Erlang有很多天生的适应现代网络服务需求的特性:

　　◆并发性，Erlang具有超强的轻量级进程，这种进程对内存的需求是动态变化的，并且它没有共享内存和通过异步消息传送的通讯。Erlang支持超大量级的并发线程，并且不需要操作系统具有并发机制。

　　◆分布式，Erlang被设计用于运行在分布式环境下。一个Erlang虚拟机被成为Erlang节点。一个分布式Erlang系统是多个Erlang节点组成的网络（通常每个处理器被作为一个节点）。一个Erlang节点能够创建运行在其它节点上的并行线程，而其它节点可以使用其余的操作系统。线程依赖不同节点之间的通讯，这完全和它依赖于单一节点一样。

　　◆ 软实时性 Erlang支持可编程的“软”实时系统，这种系统需要反应时间在毫秒级。而在这种系统中，长时间的垃圾收集（garbage collection）延迟是无法接受的，因此Erlang使用了递增式垃圾收集技术。

　　◆ 热代码升级 一些系统不能由于软件维护而停止运行。Erlang允许程序代码在运行系统中被修改。旧代码能被逐步淘汰而后被新代码替换。在此过渡期间，新旧代码是共存的。这也使得安装Bug补丁、在运行系统上升级而不干扰系统操作成为了可能。

　　◆ 递增式代码装载 用户能够控制代码如何被装载的细节。在嵌入式系统中，所有代码通常是在启动时就被完全装载。而在开发系统中，代码是按需装载的，甚至在系统运行时被装载。如果测试到了未覆盖的Bug，只需替换具有Bug的代码即可。

　　Erlang应用场合

　　未来的计算是并发计算。现今甚至桌面CPU也是多核的，当用户给服务器购买了越来越多的CPU时，他们更期望能最大限度地利用他们的新投资，但是今天的许多软件系统并不能很好地做到这一点。

　　整个软件行业也在发生重大变革，由卖工具软件转向卖服务（软件免费，这也是开源软件兴起的过程），由单纯客户端向B/S或C/S转化，相应的存储和计算向服务器端转移，由原来的PC客户端向客户端多元化（如手机、PDA、电视机顶盒等）转化。这些变革趋势，使得用户可以更方便地访问到服务的同时，服务器也要承受越来越高的负荷，并行/分布的需求逐渐增加。

　　Erlang语言不是用来解决所有问题的语言，至少现在还不是。Erlang最初专门为通信应用设计的，比如控制交换机或者变换协议等，非常适合于构建分布式，实时软并行计算系统。它是一门专注的语言，可以适应现代服务器要求高负荷、高可靠、持续服务的需求。它要解决的问题域包括:高并发、分布式、持续服务、热升级和高可靠等问题。

　　Erlang应用实例

　　典型的Erlang应用是由很多被分配不同任务的“节点(Node)”组成的“集群 (Cluster)”。一个Erlang节点就是一个Erlang虚拟机的实例，用户可以在一台机器(服务器、台式机或者笔记本)上运行多个节点。 Erlang节点自动跟踪所有连接着的其他节点。要添加一个节点仅仅需要将其指向任何一个已建节点就可以了。只要这两个节点建立了连接，所有其他节点马上就会感应到新加入的节点。Erlang进程使用进程ID向其他进程传递报文，进程ID包含着运行此进程的节点信息。因此进程不需要理会正在与其交流的其他进程实际在何处运行。一组相互连接的Erlang节点可以看作是一个网格计算体或者一台超级计算机。

erlang的odbc应用程序结构图

　　Yaws是一个Erlang写的Web服务器。ErLang本身带有一个HTTP Server,叫做inet。Yaws对于inet，就相当于Servlet对于Http Server。Yaws也可说是一个Web开发框架，Yaws的ehtml类似于jsp、 php、ruby template。Yaws并发能力是Apache的15倍，有人利用16台集群服务器所做的显示，Yaws可以承受超八万并发活动，Apache在四千就宕机了。

erlang和ruby的简单测试

　　Ejabberd也是Erlang很好的应用实例，也是目前可扩展性最好的一种 Jabber/XMPP服务器，支持分布多个服务器，并且具有容错处理，单台服务器失效不影响整个集群运作。Ejabberd基于ErLang+ Mnesia构建，项目已成功发展5年，占据30%左右Jabber服务器市场。

　　Tsung则是多协议分布式压力测试工具,可用于测试Http、Soap、Postgresql和Jabber/XMPP服务器。而Wings则是一个3D建模程序，软件支持Windows、Mac OSX和Linux等操作系统，这两个项目都基于Erlang构建。

　　Erlang将会成为一个非常重要的语言。如果有了大公司的支持，它甚至可能成为下一个Java。因为它是个开源项目，非常适合多核处理、Web服务等领域。事实上，它也是编写在多核机器上运行的高可靠性系统的唯一成熟语言。

　　Erlang始于20年前，是一个并发性Prolog，Joe Armstrong创造了它。第一个大型Erlang项目是一个由几百人创建的电信交换系统，系统有数百万行代码。系统主要关注的就是可靠性，并且系统有难以置信的可靠性历史。据Joe介绍，“它有99.9999999%的可靠性”。

　　这意味着每10亿秒才有1秒宕机时间，或者说10亿分钟有1分钟宕机时间。十亿秒大概是30年，10亿分钟大概有2000年。99.999%的可靠性大概是每年宕机5分钟，这已经是很好的了。了解可靠性的人都知道，可靠性系统有 99.9999%的，甚至99.99999%的，但是估计没听过有99.9999999%可靠性的，可基于Erlang的系统实现了。

　　但这还不是令Erlang壮大的理由，因为不是什么人都关注可靠性。也不是因为 Erlang是一个函数式语言，更不是并行Erlang是个面向对象语言。其发展迅速的主要原因是唯一一个有可靠实现和完善类库的成熟的并行开发语言，在不久的将来所有的桌面系统、笔记本电脑都将是多核的，而要让程序在多核上更快的运行就要使程序能充分利用多核处理的能力。

　　Erlang带有一组类库。多数类库是用于构建各类Internet服务的。 Erlang有Web服务器和数据库。Erlang社区认为它是构建可靠Web服务器和Web服务的首选语言。Erlang是一个构建可靠系统的框架/平台，它构建的平台可以持续运行而无需关闭，可以每天更新软件，甚至可以定期的更换硬件。这些特性是电信应用所需要的，它还是在线银行、在线商城等各类在线应用所迫切需要的。

　　Joe Armstrong最近写了本书《Programming.Erlang》,所有关注Erlang的人都值得一读。Erlang符合所有面向对象语言特性，虽然它是个函数式语言，而不是面向对象语言。Erlang区分与面向对象语言的一个方面就是它的错误处理。在某消息出错时，进程不是抛出出错的部分，而是直接进程纠错。系统结构被设计为底部是工作进程（它们可能会失败），上层是管理进程，它们可以重新启动失败的进程。

　　我不相信其它语言能迅速赶上Erlang。对其它语言而言，加入像Erlang这样的语言特征是很容易的。但这将花费他们大量的时间构建一个高质量的VM和成熟的并发性与可靠性类库。因此Erlang很自然会成功。如果将来要在多核系统上进行开发，Erlang是非常理想的选择。

　　Erlang在中国

　　目前，Erlang在全球都还是个小众语言，其在中国影响力就更小了，好在有国内的 Erlang爱好者已经组织起来，在进行相关的工作，成立了Erlang-china.org，发布了部分Erlang相关中文文档，并且组织了两次 Erlang爱好者聚会，Erlang-China.org将继续为对Erlang感兴趣的中文用户提供便利，促进用户彼此之间的交流，推动对这一语言的深入研究，促成一些Erlang开源项目，帮助中文用户为整个Erlang社区做出贡献。

　　Erlang没有类似Java、C++的语法，它不是面向对象语言，它是函数编程语言(Functional programming Language)。大量程序员并不熟悉函数式编程，我们的计算机教育里也都是基于面向对象和面向过程语言的，这会是所有想尝试Erlang的用户遇到的首要问题，这会使得培训成本加大，决策人员也需要足够勇气来选择一个新语言来构建应用。

　　另外，Erlang虽然内建了并行、分布的支持，但是程序员还需要学习和掌握并行的思维模式，并行的思维模式也许是更加难以跨越的门槛。

　　要解决计算时代，可伸缩性、容错性以及运行时可更新系统需求，就目前而言，只有 Erlang语言可以很好的解决。Erlang语言也正面临这一场大的变革，从默默无闻走向更多人视野，会向更广的网络应用领域渗透。也许，不久的将来，当你听到Erlang时，就如同听说Java一样平常。