Batchverarbeitung von Nachrichten in einer Transaktion

Artikel
06/27/2023

Anwendungen, die mit Warteschlangen arbeiten, verwenden Transaktionen, um eine richtige und zuverlässige Zustellung der Nachrichten zu gewährleisten. Transaktionen sind jedoch teuer und können den Nachrichtendurchsatz stark senken. Eine Möglichkeit, den Nachrichtendurchsatz zu verbessern, ist, dass mehrere Nachrichten in einer Transaktion von einer Anwendung gelesen und verarbeitet werden. Dabei muss zwischen Leistung und Wiederherstellungsaufwand abgewogen werden: Je mehr Nachrichten sich in einem Batch befinden, desto umfangreicher ist die Wiederherstellungsarbeit, die anfällt, falls Transaktionen zurückgesetzt werden. Beachten Sie dabei den Unterschied zwischen der Batchverarbeitung von Nachrichten in einer Transaktion und in Sitzungen. Eine Sitzung ist eine Gruppierung verwandter Nachrichten, die von einer einzigen Anwendung verarbeitet werden und für die der Commit als Einheit durchgeführt wird. Sitzungen werden in der Regel verwendet, wenn eine Gruppe verwandter Nachrichten gemeinsam verarbeitet werden muss. Ein Beispiel hierfür ist eine Website für Online-Shopping. Batches werden für die Verarbeitung mehrerer unzusammenhängender Nachrichten verwendet, um den Nachrichtendurchsatz zu erhöhen. Weitere Informationen zu Sitzungen finden Sie unter Gruppieren von Nachrichten in der Warteschlange in einer Sitzung. Nachrichten in einem Batch werden auch nur von einer Anwendung verarbeitet und als Einheit festgeschrieben (COMMIT), die Nachrichten im Batch stehen jedoch ggf. in keinem Zusammenhang zueinander. Die Batchverarbeitung von Nachrichten in einer Transaktion ist eine Optimierung, die sich nicht auf die Ausführung der Anwendung auswirkt.

Aktivieren des Batchmodus

Die Batchverarbeitung wird durch das TransactedBatchingBehavior-Endpunktverhalten gesteuert. Das Hinzufügen dieses Endpunktverhaltens zu einem Dienstendpunkt weist Windows Communication Foundation (WCF) an, Nachrichten in einer Transaktion zu stapeln. Nicht alle Nachrichten erfordern eine Transaktion. Daher werden nur Nachrichten, für die eine Transaktion erforderlich ist, in einen Batch aufgenommen, und es kommen nur Nachrichten, die von einem Vorgang mit der Kennzeichnung TransactionScopeRequired = true und TransactionAutoComplete = true stammen, für die Aufnahme in einen Batch in Frage. Wenn alle Vorgänge im Dienstvertrag mit TransactionScopeRequired = false und TransactionAutoComplete = false gekennzeichnet sind, wird der Batchmodus nie aktiviert.

Commitausführung für eine Transaktion

Bei Batchtransaktionen werden Commits auf Grundlage der folgenden Punkte durchgeführt:

MaxBatchSize. Eine Eigenschaft des TransactedBatchingBehavior-Verhaltens. Durch diese Eigenschaft wird die maximale Anzahl von Nachrichten in einen Batch bestimmt. Sobald diese Anzahl erreicht ist, wird ein Commit für den Batch durchgeführt. Es handelt sich bei diesem Wert allerdings um einen flexiblen Grenzwert, das heißt, dass für einen Batch auch schon vor Erreichen dieser Anzahl von Nachrichten ein Commit durchgeführt werden kann.
Transaction Timeout. Sobald 80 Prozent des Transaktionstimeouts verstrichen sind, wird ein Commit für den Batch durchgeführt und ein neuer Batch erstellt. Das heißt, dass der Commit für den Batch durchgeführt wird, sobald nur noch maximal 20 Prozent der für die Transaktion erlaubten Zeit übrig sind.
TransactionScopeRequired. Wenn WCF bei der Verarbeitung eines Nachrichtenbatches auf eine Nachricht mit der Kennzeichnung TransactionScopeRequired = false trifft, wird ein Commit für den Batch durchgeführt und bei Eingang der ersten Nachricht mit der Kennzeichnung TransactionScopeRequired = true und TransactionAutoComplete = true ein neuer Batch eröffnet.
Falls die Warteschlange keine weiteren Nachrichten mehr enthält, wird ein Commit für den aktuellen Batch durchgeführt, selbst wenn MaxBatchSize noch nicht erreicht wurde bzw. noch keine 80 Prozent des Transaktionstimeouts verstrichen sind.

Deaktivieren des Batchmodus

Falls die Transaktion durch eine Nachricht in einem Batch abgebrochen wird, werden die folgenden Schritte durchlaufen:

Der gesamte Nachrichtenbatch wird zurückgesetzt.
Die Nachrichten werden solange einzeln nacheinander gelesen, bis die Anzahl der gelesenen Nachrichten die doppelte maximale Batchgröße überschritten hat.
Der Batchmodus wird wieder aufgenommen.

Auswählen der Batchgröße

Die Größe eines Batches ist abhängig von der Anwendung. Mit einem empirischen Vorgehen lässt sich die optimale Batchgröße für die Anwendung am besten bestimmen. Wählen Sie die Batchgröße immer entsprechend dem tatsächlichen Bereitstellungsmodell Ihrer Anwendung. Wenn beispielsweise bei der Bereitstellung der Anwendung ein SQL-Server auf einem Remotecomputer und eine Transaktion als Brücke zwischen Warteschlange und SQL-Server erforderlich sind, lässt sich die Batchgröße am besten durch Ausführen genau dieser Konfiguration ermitteln.

Parallelität und Batchverarbeitung

Um den Durchsatz zu erhöhen, können auch viele Batches gleichzeitig ausgeführt werden. Die parallele Batchverarbeitung wird aktiviert, indem Sie ConcurrencyMode.Multiple auf ServiceBehaviorAttribute setzen.

Bei der Diensteinschränkung handelt es sich um ein Dienstverhalten, mit dem angegeben wird, wie viele parallele Aufrufe maximal für den Dienst durchgeführt werden dürfen. Im Zusammenhang mit der Batchverarbeitung legt dieses Verhalten fest, wie viele Batches gleichzeitig ausgeführt werden dürfen. Wird keine Diensteinschränkung festgelegt, lässt WCF standardmäßig höchstens 16 parallele Aufrufe zu. Wird zudem standardmäßig noch das Batchverarbeitungsverhalten hinzugefügt, bedeutet dies, dass maximal 16 Batches gleichzeitig aktiv sein können. Optimieren Sie die Diensteinschränkung und die Batchverarbeitung möglichst auf Grundlage Ihrer Kapazitäten. Wenn die Warteschlange beispielsweise 100 Nachrichten enthält und ein Batch 20 Nachrichten umfassen soll, ist es nicht sinnvoll, maximal 16 parallele Aufrufe festzulegen, da in diesem Fall je nach Durchsatz 16 Transaktion aktiv sein können, was einer Deaktivierung der Batchverarbeitung gleichkommen würde. Um eine optimale Leistung zu erzielen, müssen Sie daher entweder die parallele Batchverarbeitung deaktivieren oder bei aktivierter paralleler Verarbeitung die richtige Größe für die Diensteinschränkung auswählen.

Batchverarbeitung und mehrere Endpunkte

Ein Endpunkt besteht aus einer Adresse und einem Vertrag. Mehrere Endpunkte können die gleiche Bindung verwenden. Zwei Endpunkte können die gleiche Bindung und den gleichen Abhör-URI (Uniform Resource Identifier) bzw. die gleiche Warteschlangenadresse verwenden. Falls zwei Endpunkte aus derselben Warteschlange lesen und für beide Endpunkte wird transaktives Batchverarbeitungsverhalten hinzugefügt, kann es zu einem Konflikt zwischen den angegebenen Batchgrößen kommen. Dieser Konflikt lässt sich lösen, indem die Batchverarbeitung mit der kleinsten zwischen den beiden transaktiven Batchverarbeitungsverhalten angegebenen Batchgröße implementiert wird. In diesem Szenario wird an keinem Endpunkt eine Batchverarbeitung durchgeführt, wenn für einen Endpunkt keine transaktive Batchverarbeitung angegeben wird.

Beispiel

Im folgenden Beispiel wird gezeigt, wie Sie TransactedBatchingBehavior in einer Konfigurationsdatei angeben können.

<behaviors>
  <endpointBehaviors>
    <behavior name="TransactedBatchingBehavior"
              maxBatchSize="100" />
  </endpointBehaviors>
</behaviors>

Im folgenden Beispiel wird gezeigt, wie Sie TransactedBatchingBehavior im Code angeben können.

using (ServiceHost serviceHost = new ServiceHost(typeof(OrderProcessorService)))
{
     ServiceEndpoint sep = ServiceHost.AddServiceEndpoint(typeof(IOrderProcessor), new NetMsmqBinding(), "net.msmq://localhost/private/ServiceModelSamplesTransacted");
     sep.Behaviors.Add(new TransactedBatchingBehavior(100));

     // Open the ServiceHost to create listeners and start listening for messages.
    serviceHost.Open();
  
    // The service can now be accessed.
    Console.WriteLine("The service is ready.");
    Console.WriteLine("Press <ENTER> to terminate service.");
    Console.WriteLine();
    Console.ReadLine();
  
    // Close the ServiceHostB to shut down the service.
    serviceHost.Close();
}