吕海东

(大连理工大学, 城市学院， 辽宁, 大连 116600)

0 引言

当今世界，随着监测设备和控制设备日益大规模增加，尤其是物联网(IoT)的迅猛发展[1]，工业过程控制系统变得越来越复杂，已经由传统的集中控制模式，全面转变为分布式控制模式。

传统的控制系统通常可以控制几百或几千的传感器和执行设备，再多就感到力不从心，系统性能严重下降，实时性难以满足实际需求。如一个大城市的交通信号控制系统，智慧城市控制系统，需要控制的各种设备可能超过几十万，甚至上百万。

为了克服多线程编程复杂，难以实现真正的高并发性，高可靠性和实时性的问题，Lightbend推出了著名的Akka框架[2]。Akka为构建分布式、异步、高性能的实时系统提供了一种创新的编程模式模型。Akka使开发人员能够轻松地使用高级抽象来构建异步响应式系统，不必处理诸如线程、互斥和死锁之类难题。Akka将应用程序的行为和状态封装和建模为Actor(角色)，如过程控制系统中的每个设备对应一个Actor，这些Actor通过传递消息进行相互协作，完成数据的采集、传输和处理[3]。

Actor的核心工作模式是，应用程序只通过相互发送消息与之交互，而不像传统的面向对象编程模式直接调用对象的方法。

Akka的Actor对象占用资源非常少，按照Akka的官方文档说明，Akka的Actor运行在Java的JVM中，1GB Heap的内存可以运行250万个Actor对象，即可以模拟250万个控制设置(如传感器、执行器、转换器等)，通过增加计算机的内存，Akka可以控制的Actor数量急剧上升。

Akka中Actor的工作在消息驱动模式[4]，不像传统的编程模式通过调用对象的方法，或函数调用Actor功能，而是发送消息给Actor，Actor只有接收到消息后，才可以执行指定的功能。……