OTP: Platformă de telecomunicații deschisă

OTP (Open Telecom Platform) este un set de biblioteci, modele de design și principii arhitecturale care provin din istoria lui Erlang la Ericsson. Nu este un cadru web - este un cadru pentru construirea sisteme tolerante la erori. Elementele sale de bază (GenServer, Supervisor, GenStage, Registry) vă oferă o modalitate standardizată de a structura procesele concurente cu garanții de fiabilitate.

În capitolul anterior am văzut cum să implementăm un server cu stare recursiunea cozii și recepția manuală. GenServer este aceeași idee încapsulat într-un comportament OTP standard, cu convenții, instrumente și integrare cu arborele de supraveghere.

Ce vei învăța

  • Comportament GenServer: apeluri inverse obligatorii și opționale
  • handle_call: solicitări sincrone (clientul așteaptă răspuns)
  • handle_cast: solicitări asincrone (fire-and-forget)
  • handle_info: mesaje non-OTP (temporizatoare, scăderi de monitorizare)
  • Înregistrare cu nume: {:local, :name} și {:via, module, key}
  • init/1 și terminate/2: ciclul de viață al serverului
  • „Lasă-l să se prăbușească”: când NU trebuie să gestionezi erorile

Anatomia unui GenServer

# GenServer: struttura base
defmodule MyApp.Counter do
  use GenServer

  # --- Client API (chiamato da altri processi) ---

  @doc "Avvia il server Counter."
  def start_link(initial_value \\ 0) do
    # Il nome :my_counter permette di riferirsi al server senza PID
    GenServer.start_link(__MODULE__, initial_value, name: :my_counter)
  end

  @doc "Incrementa il contatore di n (default 1). Sincrono."
  def increment(n \\ 1) do
    GenServer.call(:my_counter, {:increment, n})
  end

  @doc "Decrementa in modo asincrono (non aspetta conferma)."
  def decrement_async(n \\ 1) do
    GenServer.cast(:my_counter, {:decrement, n})
  end

  @doc "Legge il valore corrente."
  def get_value do
    GenServer.call(:my_counter, :get_value)
  end

  @doc "Reset asincrono."
  def reset do
    GenServer.cast(:my_counter, :reset)
  end

  # --- Server Callbacks (eseguiti nel processo GenServer) ---

  @impl true
  def init(initial_value) do
    {:ok, initial_value}
    # Oppure: {:ok, state, timeout_ms}  -- handle_info(:timeout, ...) dopo ms
    # Oppure: {:stop, reason}            -- non avviare il server
  end

  # handle_call: sincrono, risponde con {:reply, reply, new_state}
  @impl true
  def handle_call({:increment, n}, _from, state) do
    new_state = state + n
    {:reply, new_state, new_state}
    # {:reply, risposta_al_client, nuovo_stato}
  end

  def handle_call(:get_value, _from, state) do
    {:reply, state, state}
    # Lo stato non cambia, ma rispondiamo con il valore corrente
  end

  # handle_cast: asincrono, NON risponde
  @impl true
  def handle_cast({:decrement, n}, state) do
    {:noreply, state - n}
    # {:noreply, nuovo_stato}
  end

  def handle_cast(:reset, _state) do
    {:noreply, 0}
  end

  # handle_info: messaggi non-OTP (es. :timer.send_after, Process.send_after)
  @impl true
  def handle_info(:log_state, state) do
    IO.puts("[Counter] Current value: #{state}")
    {:noreply, state}
  end

  # Catch-all per messaggi non gestiti (evita crash per messaggi inaspettati)
  def handle_info(msg, state) do
    IO.puts("Unexpected message: #{inspect(msg)}")
    {:noreply, state}
  end

  # terminate: chiamato prima dello stop (cleanup)
  @impl true
  def terminate(reason, state) do
    IO.puts("Counter stopping. Reason: #{inspect(reason)}, final value: #{state}")
    :ok
  end
end
# Utilizzo del Counter GenServer
{:ok, _pid} = MyApp.Counter.start_link(0)

MyApp.Counter.increment()        # 1
MyApp.Counter.increment(5)       # 6
MyApp.Counter.decrement_async(2) # Async: ritorna :ok immediatamente
:timer.sleep(10)                  # Aspetta che il cast venga processato
MyApp.Counter.get_value()        # 4

# Test:
iex> MyApp.Counter.get_value()
4

# Invia un messaggio direttamente al processo
send(:my_counter, :log_state)
# [Counter] Current value: 4

Starea structurată: dincolo de valorile simple

În aplicațiile reale, starea unui GenServer este de obicei o structură sau o hartă cu mai multe câmpuri. Utilizarea unei structuri face codul mai explicit și permite potrivirea modelului în stare în apeluri inverse. 

# GenServer con stato strutturato
defmodule MyApp.RateLimiter do
  use GenServer

  defstruct [
    :window_ms,
    :max_requests,
    requests: %{},  # user_id => list of timestamps
  ]

  # --- Client API ---

  def start_link(opts \\ []) do
    window_ms = Keyword.get(opts, :window_ms, 60_000)
    max_requests = Keyword.get(opts, :max_requests, 100)
    GenServer.start_link(__MODULE__, {window_ms, max_requests}, name: __MODULE__)
  end

  @doc "Controlla se la richiesta e' permessa. Ritorna {:ok, remaining} | {:error, :rate_limited}"
  def check(user_id) do
    GenServer.call(__MODULE__, {:check, user_id})
  end

  def reset_user(user_id) do
    GenServer.cast(__MODULE__, {:reset_user, user_id})
  end

  # --- Server Callbacks ---

  @impl true
  def init({window_ms, max_requests}) do
    # Avvia cleanup periodico ogni 30 secondi
    :timer.send_interval(30_000, :cleanup)

    state = %__MODULE__{
      window_ms: window_ms,
      max_requests: max_requests,
    }
    {:ok, state}
  end

  @impl true
  def handle_call({:check, user_id}, _from, state) do
    now = System.monotonic_time(:millisecond)
    window_start = now - state.window_ms

    # Recupera timestamps delle richieste precedenti, filtra scadute
    user_requests =
      Map.get(state.requests, user_id, [])
      |> Enum.filter(&(&1 > window_start))

    if length(user_requests) >= state.max_requests do
      # Rate limited: non aggiorno lo stato
      remaining = 0
      retry_after = hd(user_requests) + state.window_ms - now
      {:reply, {:error, :rate_limited, retry_after}, state}
    else
      # Permesso: aggiungo il timestamp corrente
      new_requests = [now | user_requests]
      new_state = put_in(state.requests[user_id], new_requests)
      remaining = state.max_requests - length(new_requests)
      {:reply, {:ok, remaining}, new_state}
    end
  end

  @impl true
  def handle_cast({:reset_user, user_id}, state) do
    new_state = update_in(state.requests, &Map.delete(&1, user_id))
    {:noreply, new_state}
  end

  @impl true
  def handle_info(:cleanup, state) do
    now = System.monotonic_time(:millisecond)
    window_start = now - state.window_ms

    # Rimuovi utenti senza richieste recenti
    cleaned_requests =
      state.requests
      |> Enum.reject(fn {_user, timestamps} ->
        Enum.all?(timestamps, &(&1 <= window_start))
      end)
      |> Map.new()

    {:noreply, %{state | requests: cleaned_requests}}
  end
end

„Let It Crash”: Filosofia OTP

„Lasă-l să se prăbușească” este principiul cel mai greșit înțeles din Erlang/Elixir. Nu înseamnă „ignora erorile” – înseamnă codul de afaceri nu trebuie să fie împovărat cu gestionarea defensivă a erorilor pentru orice caz neprevăzut. În schimb, recuperarea este delegată Supervizorului, care repornește automat procesele acel accident. 

# Let it crash: codice senza defensive programming eccessivo
defmodule MyApp.OrderProcessor do
  use GenServer

  # Approccio SBAGLIATO: defensive programming eccessivo
  def process_order_bad(order) do
    try do
      case validate_order(order) do
        {:ok, valid_order} ->
          case save_to_db(valid_order) do
            {:ok, saved} ->
              case send_confirmation(saved) do
                {:ok, _} -> {:ok, saved}
                {:error, e} -> handle_email_error(e)
              end
            {:error, e} -> handle_db_error(e)
          end
        {:error, e} -> handle_validation_error(e)
      end
    rescue
      e -> handle_unexpected_error(e)
    end
  end

  # Approccio CORRETTO: gestisci solo gli errori attesi, crash per il resto
  def process_order(order) do
    with {:ok, valid_order} <- validate_order(order),
         {:ok, saved} <- save_to_db(valid_order),
         {:ok, _} <- send_confirmation(saved) do
      {:ok, saved}
    else
      {:error, :invalid_data} = error ->
        Logger.warning("Invalid order data: #{inspect(order)}")
        error  # Errore previsto: gestito

      {:error, :duplicate_order} = error ->
        Logger.info("Duplicate order ignored: #{order.id}")
        {:ok, :duplicate}  # Caso atteso: ritorna ok
    end
    # Per tutto il resto (bug nel codice, db down, etc.):
    # Il crash propaghera' al Supervisor che riavviera' il processo
    # in uno stato pulito
  end

  # Errori che NON gestisci:
  # - Bug nel codice (FunctionClauseError, MatchError)
  # - Dipendenze irraggiungibili (db crash totale)
  # - Situazioni che non dovrebbero mai accadere
  # Il Supervisor le gestisce riavviando il processo
end

Procesul de înregistrare: prin și Registry

# Registrazione con nome atom globale (semplice ma unico per nodo)
GenServer.start_link(MyServer, args, name: :global_name)

# {:via, module, key}: Registry distribuito (piu' flessibile)
defmodule MyApp.UserSession do
  use GenServer

  # Avvia con via Registry per supportare piu' istanze
  def start_link(user_id) do
    GenServer.start_link(
      __MODULE__,
      %{user_id: user_id},
      name: via_tuple(user_id)
    )
  end

  # Helper per costruire il via tuple
  defp via_tuple(user_id) do
    {:via, Registry, {MyApp.Registry, "user_session:#{user_id}"}}
  end

  # Client API usa via_tuple invece del PID
  def get_session(user_id) do
    GenServer.call(via_tuple(user_id), :get_session)
  end

  def update_session(user_id, updates) do
    GenServer.cast(via_tuple(user_id), {:update, updates})
  end

  # Server callbacks
  @impl true
  def init(state), do: {:ok, state}

  @impl true
  def handle_call(:get_session, _from, state) do
    {:reply, state, state}
  end

  @impl true
  def handle_cast({:update, updates}, state) do
    {:noreply, Map.merge(state, updates)}
  end
end

# Setup in application.ex
# children = [
#   {Registry, keys: :unique, name: MyApp.Registry},
#   ...
# ]

# Uso
{:ok, _} = MyApp.UserSession.start_link("user-1001")
MyApp.UserSession.get_session("user-1001")
# %{user_id: "user-1001"}

MyApp.UserSession.update_session("user-1001", %{last_seen: DateTime.utc_now()})

GenServer cu :via și DynamicSupervisor

# Application setup per piu' GenServer dello stesso tipo
defmodule MyApp.Application do
  use Application

  @impl true
  def start(_type, _args) do
    children = [
      # Registry per lookup per chiave
      {Registry, keys: :unique, name: MyApp.SessionRegistry},

      # DynamicSupervisor: supervisore per figli creati dinamicamente
      {DynamicSupervisor, name: MyApp.SessionSupervisor, strategy: :one_for_one},
    ]

    opts = [strategy: :one_for_one, name: MyApp.Supervisor]
    Supervisor.start_link(children, opts)
  end
end

# Avvia sessioni on-demand
defmodule MyApp.SessionManager do
  def start_session(user_id) do
    spec = {MyApp.UserSession, user_id}
    DynamicSupervisor.start_child(MyApp.SessionSupervisor, spec)
  end

  def stop_session(user_id) do
    case Registry.lookup(MyApp.SessionRegistry, "user_session:#{user_id}") do
      [{pid, _}] -> DynamicSupervisor.terminate_child(MyApp.SessionSupervisor, pid)
      [] -> {:error, :not_found}
    end
  end

  def active_sessions do
    DynamicSupervisor.which_children(MyApp.SessionSupervisor)
    |> length()
  end
end

Testarea GenServer

# Test di un GenServer con ExUnit
defmodule MyApp.CounterTest do
  use ExUnit.Case, async: true

  setup do
    # Avvia una nuova istanza per ogni test (senza nome, usa PID)
    {:ok, pid} = GenServer.start_link(MyApp.Counter, 0)
    {:ok, counter: pid}
  end

  test "starts at 0", %{counter: pid} do
    assert GenServer.call(pid, :get_value) == 0
  end

  test "increments correctly", %{counter: pid} do
    GenServer.call(pid, {:increment, 5})
    GenServer.call(pid, {:increment, 3})
    assert GenServer.call(pid, :get_value) == 8
  end

  test "resets to zero", %{counter: pid} do
    GenServer.call(pid, {:increment, 10})
    GenServer.cast(pid, :reset)
    # Piccola attesa per il cast asincrono
    :timer.sleep(10)
    assert GenServer.call(pid, :get_value) == 0
  end

  test "handles concurrent increments safely", %{counter: pid} do
    # Spawna 100 processi che incrementano contemporaneamente
    tasks = for _ <- 1..100 do
      Task.async(fn ->
        GenServer.call(pid, {:increment, 1})
      end)
    end
    Enum.each(tasks, &Task.await/1)

    assert GenServer.call(pid, :get_value) == 100
  end
end

Concluzii

GenServer este locul unde se întâlnește teoria procesului Elixir practica. Comportamentul OTP oferă structură, convenții și integrare cu arborele de supraveghere. handle_call pentru sincronicitate, handle_cast pentru fire-and-forget, handle_info pentru mesajele externe - aceste trei apeluri inverse acopera 95% din cazurile de utilizare. „Lasă-l să se prăbușească” nu este lene, ci este filozofia care ne permite să construim sisteme rezistente fără a polua codul de afaceri cu programare defensivă pentru fiecare caz marginal. Următorul articol duce acest lucru la următorul nivel cu supervizorii.

Articole viitoare din seria Elixir

  • Articolul 4: Arborele de supraveghere — strategii one_for_one, one_for_all și rest_for_one
  • Articolul 5: Ecto — Interogare componabilă și mapare de schemă pentru PostgreSQL
  • Articolul 6: Phoenix Framework — Router, controler, vizualizare și API JSON