doc: Tutorial additions.
authorChristopher Allan Webber <cwebber@dustycloud.org>
Thu, 5 Jan 2017 03:36:31 +0000 (21:36 -0600)
committerChristopher Allan Webber <cwebber@dustycloud.org>
Thu, 5 Jan 2017 03:36:31 +0000 (21:36 -0600)
* doc/8sync-new-manual.org: Add "Writing our own network-enabled
actor" section.  Clean up other sections, including moving the intro
to the tutorial blathering about IRC systems to a footnote.

doc/8sync-new-manual.org

index c4cf67ef337e0f19c56e99a289db0a8772db60ec..ec6510276aa13889e7f053127562744b749ced65 100644 (file)
@@ -78,43 +78,14 @@ Onward!
 
 * Tutorial
 
 
 * Tutorial
 
-** Intro to the tutorial
+** A silly little IRC bot
 
 IRC!  Internet Relay Chat!
 The classic chat protocol of the Internet.
 And it turns out, one of the best places to learn about networked
 
 IRC!  Internet Relay Chat!
 The classic chat protocol of the Internet.
 And it turns out, one of the best places to learn about networked
-programming.
-
-In the 1990s I remember stumbling into some funky IRC chat rooms and
-being astounded that people there had what they called "bots" hanging
-around.
-From then until now, I've always enjoyed encountering bots whose range
-of functionality has spanned from saying absurd things, to taking
-messages when their "owners" were offline, to reporting the weather,
-to logging meetings for participants.
-And it turns out, IRC bots are a great way to cut your teeth on
-networked programming; since IRC is a fairly simple line-delineated
-protocol, it's a great way to learn to interact with sockets.
-(My first IRC bot helped my team pick a place to go to lunch, previously
-a source of significant dispute!)
-At the time of writing, venture capital awash startups are trying to
-turn chatbots into "big business"... a strange (and perhaps absurd)
-thing given chat bots being a fairly mundane novelty amongst hackers
-and teenagers everywhere in the 1990s.
-
+programming.[fn:irc-hacking]
 We ourselves are going to explore chat bots as a basis for getting our
 feet wet in 8sync.
 We ourselves are going to explore chat bots as a basis for getting our
 feet wet in 8sync.
-We'll start from a minimalist example using an irc bot with most of
-the work done for us, then move on to constructing our own actors as
-"game pieces" which interface with our bot, then experiment with just
-how easy it is to add new networked layers by tacking on a high score
-to our game, and as a finale we'll dive into writing our own little
-irc bot framework "from scratch" on top of the 8sync actor model.
-
-Alright, let's get started.
-This should be a lot of fun!
-
-** A silly little IRC bot
 
 First of all, we're going to need to import some modules.  Put this at
 the top of your file:
 
 First of all, we're going to need to import some modules.  Put this at
 the top of your file:
@@ -169,7 +140,7 @@ yet.  Time to fix that!
 #+END_SRC
 
 Actors are connected to something called a "hive", which is a
 #+END_SRC
 
 Actors are connected to something called a "hive", which is a
-special kind of actor that runs all the other actors.
+special kind of actor that runs and manages all the other actors.
 Actors can spawn other actors, but before we start the hive we use
 this special "bootstrap-actor*" method.
 It takes the hive as its first argument, the actor class as the second
 Actors can spawn other actors, but before we start the hive we use
 this special "bootstrap-actor*" method.
 It takes the hive as its first argument, the actor class as the second
@@ -389,6 +360,24 @@ Take some time to experiment with extending the bot a bit before
 moving on to the next section!
 What cool commands can you add?
 
 moving on to the next section!
 What cool commands can you add?
 
+[fn:irc-hacking]
+  In the 1990s I remember stumbling into some funky IRC chat rooms and
+  being astounded that people there had what they called "bots" hanging
+  around.
+  From then until now, I've always enjoyed encountering bots whose range
+  of functionality has spanned from saying absurd things, to taking
+  messages when their "owners" were offline, to reporting the weather,
+  to logging meetings for participants.
+  And it turns out, IRC bots are a great way to cut your teeth on
+  networked programming; since IRC is a fairly simple line-delineated
+  protocol, it's a great way to learn to interact with sockets.
+  (My first IRC bot helped my team pick a place to go to lunch, previously
+  a source of significant dispute!)
+  At the time of writing, venture capital awash startups are trying to
+  turn chatbots into "big business"... a strange (and perhaps absurd)
+  thing given chat bots being a fairly mundane novelty amongst hackers
+  and teenagers everywhere in the 1990s.
+
 ** An intermission: about live hacking
 
 This section is optional, but highly recommended.
 ** An intermission: about live hacking
 
 This section is optional, but highly recommended.
@@ -563,17 +552,17 @@ How about an actor that start sleeping, and keeps sleeping?
   (define-class <sleeper> (<actor>)
     (actions #:allocation #:each-subclass
              #:init-value (build-actions
   (define-class <sleeper> (<actor>)
     (actions #:allocation #:each-subclass
              #:init-value (build-actions
-                           (loop sleeper-loop))))
+                           (*init* sleeper-loop))))
 
   (define (sleeper-loop actor message)
     (while (actor-alive? actor)
       (display "Zzzzzzzz....\n")
 
   (define (sleeper-loop actor message)
     (while (actor-alive? actor)
       (display "Zzzzzzzz....\n")
-      ;; Sleep for one second
-      (8sleep 1)))
+      ;; Sleep for one second      
+      (8sleep (sleeper-sleep-secs actor))))
 
   (let* ((hive (make-hive))
          (sleeper (bootstrap-actor hive <sleeper>)))
 
   (let* ((hive (make-hive))
          (sleeper (bootstrap-actor hive <sleeper>)))
-    (run-hive hive (list (bootstrap-message hive sleeper 'loop))))
+    (run-hive hive '()))
 #+END_SRC
 
 We see some particular things in this example.
 #+END_SRC
 
 We see some particular things in this example.
@@ -583,6 +572,11 @@ We have to set the #:allocation to either #:each-subclass or #:class.
 (#:class should be fine, except there is [[https://debbugs.gnu.org/cgi/bugreport.cgi?bug=25211][a bug in Guile]] which keeps
 us from using it for now.)
 
 (#:class should be fine, except there is [[https://debbugs.gnu.org/cgi/bugreport.cgi?bug=25211][a bug in Guile]] which keeps
 us from using it for now.)
 
+The only action handler we've added is for =*init*=, which is called
+implicitly when the actor first starts up.
+(This will be true whether we bootstrap the actor before the hive
+starts or create it during the hive's execution.)
+
 In our sleeper-loop we also see a call to "8sleep".
 "8sleep" is like Guile's "sleep" method, except it is non-blocking
 and will always yield to the scheduler.
 In our sleeper-loop we also see a call to "8sleep".
 "8sleep" is like Guile's "sleep" method, except it is non-blocking
 and will always yield to the scheduler.
@@ -597,19 +591,42 @@ sleeper-loop handler again.
 If the actor was dead, the message simply would not be delivered and
 thus the loop would stop.)
 
 If the actor was dead, the message simply would not be delivered and
 thus the loop would stop.)
 
+It turns out we could have written the class for the actor much more
+simply:
+
+#+BEGIN_SRC scheme
+  ;; You could do this instead of the define-class above.
+  (define-actor <sleeper> (<actor>)
+    ((*init* sleeper-loop)))
+#+END_SRC
+
+This is sugar, and expands into exactly the same thing as the
+define-class above.
+The third argument is an argument list, the same as what's passed
+into build-actions.
+Everything after that is a slot.
+So for example, if we had added an optional slot to specify
+how many seconds to sleep, we could have done it like so:
+
+#+BEGIN_SRC scheme
+  (define-actor <sleeper> (<actor>)
+    ((*init* sleeper-loop))
+    (sleep-secs #:init-value 1
+                #:getter sleeper-sleep-secs))
+#+END_SRC
+
 This actor is pretty lazy though.
 Time to get back to work!
 This actor is pretty lazy though.
 Time to get back to work!
+Let's build a worker / manager type system.
 
 #+BEGIN_SRC scheme
   (use-modules (8sync)
                (oop goops))
 
 
 #+BEGIN_SRC scheme
   (use-modules (8sync)
                (oop goops))
 
-  (define-class <manager> (<actor>)
+  (define-actor <manager> (<actor>)
+    ((assign-task manager-assign-task))
     (direct-report #:init-keyword #:direct-report
     (direct-report #:init-keyword #:direct-report
-                   #:getter manager-direct-report)
-    (actions #:allocation #:each-subclass
-             #:init-value (build-actions
-                           (assign-task manager-assign-task))))
+                   #:getter manager-direct-report))
 
   (define (manager-assign-task manager message difficulty)
     "Delegate a task to our direct report"
 
   (define (manager-assign-task manager message difficulty)
     "Delegate a task to our direct report"
@@ -618,7 +635,6 @@ Time to get back to work!
         'work-on-this difficulty))
 #+END_SRC
 
         'work-on-this difficulty))
 #+END_SRC
 
-Here we're constructing a very simple manager actor.
 This manager keeps track of a direct report and tells them to start
 working on a task... simple delegation.
 Nothing here is really new, but note that our friend "<-" (which means
 This manager keeps track of a direct report and tells them to start
 working on a task... simple delegation.
 Nothing here is really new, but note that our friend "<-" (which means
@@ -633,12 +649,10 @@ other actors; instead, all they have is access to identifiers which
 reference other actors.
 
 #+BEGIN_SRC scheme
 reference other actors.
 
 #+BEGIN_SRC scheme
-  (define-class <worker> (<actor>)
+  (define-actor <worker> (<actor>)
+    ((work-on-this worker-work-on-this))
     (task-left #:init-keyword #:task-left
     (task-left #:init-keyword #:task-left
-               #:accessor worker-task-left)
-    (actions #:allocation #:each-subclass
-             #:init-value (build-actions
-                           (work-on-this worker-work-on-this))))
+               #:accessor worker-task-left))
 
   (define (worker-work-on-this worker message difficulty)
     "Work on one task until done."
 
   (define (worker-work-on-this worker message difficulty)
     "Work on one task until done."
@@ -655,7 +669,7 @@ reference other actors.
 The worker also contains familiar code, but we now see that we can
 call 8sleep with non-integer real numbers.
 
 The worker also contains familiar code, but we now see that we can
 call 8sleep with non-integer real numbers.
 
-Looks like there's nothing left to do but run it:
+Looks like there's nothing left to do but run it.
 
 #+BEGIN_SRC scheme
   (let* ((hive (make-hive))
 
 #+BEGIN_SRC scheme
   (let* ((hive (make-hive))
@@ -665,6 +679,9 @@ Looks like there's nothing left to do but run it:
     (run-hive hive (list (bootstrap-message hive manager 'assign-task 5))))
 #+END_SRC
 
     (run-hive hive (list (bootstrap-message hive manager 'assign-task 5))))
 #+END_SRC
 
+Unlike the =<sleeper>=, our =<manager>= doesn't have an implicit
+=*init*= method, so we've bootstrapped the calling =assign-task= action.
+
 #+BEGIN_SRC text
 manager> Work on this task for me!
 worker> Whatever you say, boss!
 #+BEGIN_SRC text
 manager> Work on this task for me!
 worker> Whatever you say, boss!
@@ -732,15 +749,13 @@ Of course, we need to update our worker accordingly as well.
 
 #+BEGIN_SRC scheme
   ;;; Update the worker to add the following new actions:
 
 #+BEGIN_SRC scheme
   ;;; Update the worker to add the following new actions:
-  (define-class <worker> (<actor>)
+  (define-actor <worker> (<actor>)
+    ((work-on-this worker-work-on-this)
+     ;; Add these:
+     (done-yet? worker-done-yet?)
+     (go-home worker-go-home))
     (task-left #:init-keyword #:task-left
     (task-left #:init-keyword #:task-left
-               #:accessor worker-task-left)
-    (actions #:allocation #:each-subclass
-             #:init-value (build-actions
-                           (work-on-this worker-work-on-this)
-                           ;; Add these:
-                           (done-yet? worker-done-yet?)
-                           (go-home worker-go-home))))
+               #:accessor worker-task-left))
 
   ;;; New procedures:
   (define (worker-done-yet? worker message)
 
   ;;; New procedures:
   (define (worker-done-yet? worker message)
@@ -807,7 +822,184 @@ This does what you might expect: it removes the actor from the hive.
 No new messages will be sent to it.
 Ka-poof!
 
 No new messages will be sent to it.
 Ka-poof!
 
-** Writing our own <irc-bot> from scratch
+** Writing our own network-enabled actor
+
+So, you want to write a networked actor!
+Well, luckily that's pretty easy, especially with all you know so far.
+
+#+BEGIN_SRC scheme
+  (use-modules (oop goops)
+               (8sync)
+               (ice-9 rdelim)  ; line delineated i/o
+               (ice-9 match))  ; pattern matching
+
+  (define-actor <telcmd> (<actor>)
+    ((*init* telcmd-init)
+     (*cleanup* telcmd-cleanup)
+     (new-client telcmd-new-client))
+    (socket #:accessor telcmd-socket
+            #:init-value #f))
+#+END_SRC
+
+Nothing surprising about the actor definition, though we do see that
+it has a slot for a socket.
+Unsurprisingly, that will be set up in the =*init*= handler.
+
+#+BEGIN_SRC scheme
+  (define (set-port-nonblocking! port)
+    (let ((flags (fcntl port F_GETFL)))
+      (fcntl port F_SETFL (logior O_NONBLOCK flags))))
+
+  (define (setup-socket)
+    ;; our socket
+    (define s
+      (socket PF_INET SOCK_STREAM 0))
+    ;; reuse port even if busy
+    (setsockopt s SOL_SOCKET SO_REUSEADDR 1)
+    ;; connect to port 8889 on localhost
+    (bind s AF_INET INADDR_LOOPBACK 8889)
+    ;; make it nonblocking and start listening
+    (set-port-nonblocking! s)
+    (listen s 5)
+    s)
+
+  (define (telcmd-init telcmd message)
+    (set! (telcmd-socket telcmd) (setup-socket))
+    (display "Connect like: telnet localhost 8889\n")
+    (while (actor-alive? telcmd)
+      (let ((client-connection (accept (telcmd-socket telcmd))))
+        (<- (actor-id telcmd) 'new-client client-connection))))
+
+  (define (telcmd-cleanup telcmd message)
+    (display "Closing socket!\n")
+    (when (telcmd-socket telcmd)
+      (close (telcmd-socket telcmd))))
+#+END_SRC
+
+That =setup-socket= code looks pretty hard to read!
+But that's pretty standard code for setting up a socket.
+One special thing is done though... the call to
+=set-port-nonblocking!= sets flags on the socket port so that,
+you guessed it, will be a nonblocking port.
+
+This is put to immediate use in the telcmd-init method.
+This code looks suspiciously like it /should/ block... after
+all, it just keeps looping forever.
+But since 8sync is using Guile's suspendable ports code feature,
+so every time this loop hits the =accept= call, if that call
+/would have/ blocked, instead this whole procedure suspends
+to the scheduler... automatically!... allowing other code to run.
+
+So, as soon as we do accept a connection, we send a message to
+ourselves with the =new-client= action.
+But wait!
+Aren't actors only supposed to handle one message at a time?
+If the telcmd-init loop just keeps on looping and looping,
+when will the =new-client= message ever be handled?
+8sync actors only receive one message at a time, but by default if an
+actor's message handler suspends to the agenda for some reason (such
+as to send a message or on handling I/O), that actor may continue to
+accept other messages, but always in the same thread.[fn:queued-handler]
+
+We also see that we've established a =*cleanup*= handler.
+This is run any time either the actor dies, either through self
+destructing, because the hive completes its work, or because
+a signal was sent to interrupt or terminate our program.
+In our case, we politely close the socket when =<telcmd>= dies.
+
+#+BEGIN_SRC scheme
+  (define (telcmd-new-client telcmd message client-connection)
+    (define client (car client-connection))
+    (set-port-nonblocking! client)
+    (let loop ()
+      (let ((line (read-line client)))
+        (cond ((eof-object? line)
+               (close client))
+              (else
+               (telcmd-handle-line telcmd client
+                                   (string-trim-right line #\return))
+               (when (actor-alive? telcmd)
+                 (loop)))))))
+
+  (define (telcmd-handle-line telcmd client line)
+    (match (string-split line #\space)
+      (("") #f)  ; ignore empty lines
+      (("time" _ ...)
+       (display
+        (strftime "The time is: %c\n" (localtime (current-time)))
+        client))
+      (("echo" rest ...)
+       (format client "~a\n" (string-join rest " ")))
+      ;; default
+      (_ (display "Sorry, I don't know that command.\n" client))))
+#+END_SRC
+
+Okay, we have a client, so we handle it!
+And once again... we see this goes off on a loop of its own!
+(Also once again, we have to do the =set-port-nonblocking!= song and
+dance.)
+This loop also automatically suspends when it would otherwise block...
+as long as read-line has information to process, it'll keep going, but
+if it would have blocked waiting for input, then it would suspend the
+agenda.[fn:setvbuf]
+
+The actual method called whenever we have a "line" of input is pretty
+straightforward... in fact it looks an awful lot like the IRC bot
+handle-line procedure we used earlier.
+No surprises there!
+
+Now let's run it:
+
+#+BEGIN_SRC scheme
+  (let* ((hive (make-hive))
+         (telcmd (bootstrap-actor hive <telcmd>)))
+    (run-hive hive '()))
+#+END_SRC
+
+Open up another terminal... you can connect via telnet:
+
+#+BEGIN_SRC text
+$ telnet localhost 8889
+Trying 127.0.0.1...
+Connected to localhost.
+Escape character is '^]'.
+time
+The time is: Thu Jan  5 03:20:17 2017
+echo this is an echo
+this is an echo
+shmmmmmmorp
+Sorry, I don't know that command.
+#+END_SRC
+
+Horray, it works!
+Type =Ctrl+] Ctrl+d= to exit telnet.
+
+Not so bad!
+There's more that could be optimized, but we'll consider that to be
+advanced topics of discussion.
+
+So that's a pretty solid intro to how 8sync works!
+Now that you've gone through this introduction, we hope you'll have fun
+writing and hooking together your own actors.
+Since actors are so modular, it's easy to have a program that has
+multiple subystems working together.
+You could build a worker queue system that displayed a web interface
+and spat out notifications about when tasks finish to IRC, and making
+all those actors talk to each other should be a piece of cake.
+The sky's the limit!
+
+Happy hacking!
+
+[fn:setvbuf]
+  If there's a lot of data coming in and you don't want your I/O loop
+  to become too "greedy", take a look at =setvbuf=.
+
+[fn:queued-handler]
+  This is customizable: an actor can be set up to queue messages so
+  that absolutely no messages are handled until the actor completely
+  finishes handling one message.
+  Our loop couldn't look quite like this though!
+
 
 * API reference
 
 
 * API reference