Omówienie usług Reliable Services

  • Artykuł

Usługa Azure Service Fabric upraszcza pisanie bezstanowych i stanowych usług oraz zarządzanie nimi. W tym temacie omówiono:

  • Model programowania Reliable Services dla usług bezstanowych i stanowych.
  • Opcje, które należy wykonać podczas pisania usługi Reliable Service.
  • Niektóre scenariusze i przykłady użycia usług Reliable Services i sposobu ich pisania.

Reliable Services to jeden z modeli programowania dostępnych w usłudze Service Fabric. Innym jest model programowania Reliable Actors , który udostępnia platformę aplikacji Virtual Actors na podstawie modelu Reliable Services. Aby uzyskać więcej informacji na temat elementów Reliable Actors, zobacz Wprowadzenie do usługi Service Fabric Reliable Actors.

Usługa Service Fabric zarządza okresem istnienia usług, od aprowizowania i wdrażania przez uaktualnianie i usuwanie za pośrednictwem zarządzania aplikacjami usługi Service Fabric.

Co to są usługi Reliable Services

Usługa Reliable Services oferuje prosty, zaawansowany, najwyższej klasy model programowania, który ułatwia określenie, co jest ważne dla aplikacji. Model programowania Reliable Services zapewnia następujące elementy:

  • Dostęp do interfejsów API usługi Service Fabric. W przeciwieństwie do usług Service Fabric modelowanych jako pliki wykonywalne gościa, usługi Reliable Services mogą bezpośrednio używać interfejsów API usługi Service Fabric. Dzięki temu usługi mogą:
    • Wykonywanie zapytań względem systemu
    • Zgłaszanie kondycji jednostek w klastrze
    • Otrzymywanie powiadomień o zmianach konfiguracji i kodu
    • Znajdowanie i komunikowanie się z innymi usługami,
    • Korzystanie z kolekcji Reliable
    • Uzyskaj dostęp do wielu innych funkcji, a wszystko to od modelu programowania pierwszej klasy w kilku językach programowania.
  • Prosty model do uruchamiania własnego kodu, który czuje się jak inne znane modele programowania. Kod ma dobrze zdefiniowany punkt wejścia i łatwo zarządzany cykl życia.
  • Podłączany model komunikacji. Użyj wybranego transportu, takiego jak HTTP z internetowym interfejsem API, protokołami WebSockets, niestandardowymi protokołami TCP lub innymi elementami. Usługi Reliable Services oferują doskonałe gotowe opcje, których można użyć, lub możesz udostępnić własne.
  • W przypadku usług stanowych model programowania Reliable Services umożliwia spójne i niezawodne przechowywanie stanu bezpośrednio w usłudze przy użyciu usług Reliable Collections. Reliable Collections to prosty zestaw klas kolekcji o wysokiej dostępności i niezawodności, które będą znane każdemu, kto używał kolekcji języka C#. Tradycyjnie usługi wymagały systemów zewnętrznych do zarządzania stanem niezawodnym. Dzięki usłudze Reliable Collections można przechowywać stan obok zasobów obliczeniowych o tej samej wysokiej dostępności i niezawodności, której oczekujesz od magazynów zewnętrznych o wysokiej dostępności. Ten model zwiększa również opóźnienie, ponieważ współlokujesz zasoby obliczeniowe i stan, który musi działać.

Co sprawia, że usługi Reliable Services różnią się

Usługi Reliable Services różnią się od usług, które mogły zostać napisane wcześniej, ponieważ usługa Service Fabric zapewnia:

  • Niezawodność — usługa pozostaje nawet w zawodnych środowiskach, w których maszyny kończą się niepowodzeniem lub napotykają problemy z siecią, lub w przypadkach, gdy same usługi napotykają błędy i awarie lub awarie. W przypadku usług stanowych jest zachowywany nawet w obecności sieci lub innych awarii.
  • Dostępność — twoja usługa jest osiągalna i elastyczna. Usługa Service Fabric utrzymuje żądaną liczbę uruchomionych kopii.
  • Skalowalność — usługi są oddzielone od określonego sprzętu i mogą rosnąć lub zmniejszać w razie potrzeby przez dodanie lub usunięcie sprzętu lub innych zasobów. Usługi są łatwo partycjonowane (szczególnie w przypadku stanowym), aby upewnić się, że usługa może skalować i obsługiwać częściowe awarie. Usługi można tworzyć i usuwać dynamicznie za pomocą kodu, co umożliwia tworzenie większej liczby wystąpień w razie potrzeby, na przykład w odpowiedzi na żądania klientów. Na koniec usługa Service Fabric zachęca usługi do lekkiego działania. Usługa Service Fabric umożliwia aprowizację tysięcy usług w ramach jednego procesu, a nie wymaganie lub przydzielanie całych wystąpień systemu operacyjnego lub procesów pojedynczemu wystąpieniu usługi.
  • Spójność — wszelkie informacje przechowywane w usłudze Reliable Service mogą być spójne. Dotyczy to nawet wielu niezawodnych kolekcji w ramach usługi. Zmiany w kolekcjach w usłudze można wprowadzać w sposób niepodzielne transakcyjnie.

Sprawdź tę stronę wideo szkoleniowego, aby dowiedzieć się więcej o modelu programowania niezawodnych usług usługi Service Fabric i sposobie, w jaki dzięki temu modelowi programowania platformy .NET aplikacja może ściślej zintegrować się ze środowiskiem uruchomieniowym usługi Service Fabric:

Cykl życia usługi

Niezależnie od tego, czy usługa jest stanowa, czy bezstanowa, usługa Reliable Services zapewnia prosty cykl życia, który umożliwia szybkie podłączanie kodu i rozpoczynanie pracy. Wprowadzenie nowej usługi i jej uruchomienie wymaga zaimplementowania dwóch metod:

  • CreateServiceReplicaListeners/CreateServiceInstanceListeners — ta metoda określa stosy komunikacji, których chce użyć. Stos komunikacji, taki jak internetowy interfejs API, definiuje punkt końcowy nasłuchiwania lub punkty końcowe dla usługi (jak klienci docierają do usługi). Definiuje również sposób interakcji komunikatów z resztą kodu usługi.
  • RunAsync — ta metoda polega na tym, że usługa uruchamia logikę biznesową i gdzie uruchamia wszystkie zadania w tle, które powinny być uruchamiane przez cały okres istnienia usługi. Podany token anulowania jest sygnałem, kiedy ta praca powinna zostać zatrzymana. Jeśli na przykład usługa musi ściągnąć komunikaty z niezawodnej kolejki i przetworzyć je, jest to miejsce, w którym odbywa się ta praca.

Jeśli uczysz się po raz pierwszy o niezawodnych usługach, przeczytaj dalej! Jeśli szukasz szczegółowego przewodnika po cyklu życia niezawodnych usług, zapoznaj się z omówieniem cyklu życia usług Reliable Services.

Przykładowe usługi

Przyjrzyjmy się bliżej temu, jak działa model Reliable Services z usługami bezstanowymi i stanowymi.

Bezstanowe usługi Reliable Services

Usługa bezstanowa to usługa, w której nie ma stanu utrzymywanego w usłudze między wywołaniami. Każdy obecny stan jest całkowicie jednorazowy i nie wymaga synchronizacji, replikacji, trwałości ani wysokiej dostępności.

Rozważmy na przykład kalkulator, który nie ma pamięci i otrzymuje wszystkie terminy i operacje do wykonania jednocześnie.

W takim przypadku (C#) lub runAsync() (Java) usługi może być pusta, RunAsync() ponieważ nie ma przetwarzania zadań w tle, które usługa musi wykonać. Po utworzeniu usługi kalkulatora zwraca ICommunicationListener on (C#) lub CommunicationListener (Java) (na przykład internetowy interfejs API), który otwiera punkt końcowy nasłuchiwania na pewnym porcie. Ten punkt końcowy nasłuchiwania jest podłączany do różnych metod obliczeń (na przykład: "Add(n1, n2)") definiujących publiczny interfejs API kalkulatora.

Gdy wywołanie jest wykonywane z klienta, wywoływana jest odpowiednia metoda, a usługa kalkulatora wykonuje operacje na podanych danych i zwraca wynik. Nie przechowuje żadnego stanu.

Nie przechowując żadnego stanu wewnętrznego, ten przykład kalkulator jest prosty. Ale większość usług nie jest naprawdę bezstanowa. Zamiast tego wyekstrajają swój stan do innego sklepu. (Na przykład każda aplikacja internetowa, która opiera się na zachowaniu stanu sesji w magazynie zaplecza lub pamięci podręcznej, nie jest bezstanowa).

Typowym przykładem użycia usług bezstanowych w usłudze Service Fabric jest fronton, który uwidacznia publiczny interfejs API dla aplikacji internetowej. Następnie usługa frontonu komunikuje się z usługami stanowymi w celu ukończenia żądania użytkownika. W takim przypadku wywołania klientów są kierowane do znanego portu, takiego jak 80, gdzie usługa bezstanowa nasłuchuje. Ta usługa bezstanowa odbiera wywołanie i określa, czy wywołanie pochodzi od zaufanej firmy i do której usługi jest przeznaczona. Następnie usługa bezstanowa przekazuje wywołanie do poprawnej partycji usługi stanowej i czeka na odpowiedź. Gdy usługa bezstanowa otrzyma odpowiedź, odpowiada na oryginalnego klienta. Przykładem takiej usługi jest przykład usługi Service Fabric Wprowadzenie (C# / Java), między innymi przykładami usługi Service Fabric w tym repozytorium.

Stanowe usługi Reliable Services

Stanowa usługa jest taka, która musi mieć pewną część stanu spójną i obecną w celu działania usługi. Rozważ usługę, która stale oblicza średnią kroczącą niektórych wartości na podstawie odbieranych aktualizacji. Aby to zrobić, musi mieć bieżący zestaw żądań przychodzących, które musi przetworzyć i bieżącą średnią. Każda usługa, która pobiera, przetwarza i przechowuje informacje w magazynie zewnętrznym (takim jak obecnie magazyn obiektów blob lub tabel platformy Azure) jest stanowa. Po prostu utrzymuje swój stan w magazynie stanów zewnętrznych.

Większość usług obecnie przechowuje swoje stany zewnętrznie, ponieważ magazyn zewnętrzny zapewnia niezawodność, dostępność, skalowalność i spójność dla tego stanu. W usłudze Service Fabric usługi nie są wymagane do przechowywania stanu zewnętrznego. Usługa Service Fabric zajmuje się tymi wymaganiami zarówno dla kodu usługi, jak i stanu usługi.

Załóżmy, że chcemy napisać usługę, która przetwarza obrazy. W tym celu usługa przyjmuje obraz i serię konwersji do wykonania na tym obrazie. Ta usługa zwraca odbiornik komunikacji (załóżmy, że jest to interfejs WebAPI), który uwidacznia interfejs API, taki jak ConvertImage(Image i, IList<Conversion> conversions). Po odebraniu żądania usługa przechowuje go w obiekcie IReliableQueuei zwraca do klienta identyfikator, aby mógł śledzić żądanie.

W tej usłudze RunAsync() może być bardziej złożona. Usługa ma pętlę wewnątrz, RunAsync() która ściąga żądania z IReliableQueue i wykonuje żądane konwersje. Wyniki są przechowywane w elemecie IReliableDictionary , aby po powrocie klienta mogli uzyskać przekonwertowane obrazy. Aby upewnić się, że nawet jeśli coś nie powiedzie się, obraz nie zostanie utracony, ta usługa Reliable Service wycofa się z kolejki, przeprowadź konwersje i zapisze wynik w jednej transakcji. W takim przypadku komunikat zostanie usunięty z kolejki, a wyniki są przechowywane w słowniku wyników tylko po zakończeniu konwersji. Alternatywnie usługa może wyciągnąć obraz z kolejki i natychmiast zapisać go w magazynie zdalnym. Zmniejsza to ilość stanu, jakim usługa musi zarządzać, ale zwiększa złożoność, ponieważ usługa musi zachować niezbędne metadane do zarządzania magazynem zdalnym. W przypadku obu metod, jeśli coś nie powiodło się w środku żądania pozostaje w kolejce oczekujące na przetworzenie.

Chociaż ta usługa brzmi jak typowa usługa .NET, różnica polega na tym, że używane struktury danych (IReliableQueue i IReliableDictionary) są dostarczane przez usługę Service Fabric i są wysoce niezawodne, dostępne i spójne.

Kiedy używać interfejsów API usług Reliable Services

Rozważ użycie interfejsów API usług Reliable Services, jeśli:

  • Chcesz, aby kod usługi (i opcjonalnie stan) był wysoce dostępny i niezawodny.
  • Potrzebujesz gwarancji transakcyjnych w wielu jednostkach stanu (na przykład zamówienia i elementy wiersza zamówienia).
  • Stan aplikacji może być naturalnie modelowany jako niezawodne słowniki i kolejki.
  • Kod lub stan aplikacji musi być wysoce dostępny z odczytami i zapisami o małym opóźnieniu.
  • Aplikacja musi kontrolować współbieżność lub stopień szczegółowości operacji transacted w co najmniej jednej kolekcji Reliable Collections.
  • Chcesz zarządzać komunikacją lub kontrolować schemat partycjonowania dla usługi.
  • Kod wymaga środowiska uruchomieniowego bez wątków.
  • Aplikacja musi dynamicznie tworzyć lub niszczyć niezawodne słowniki, kolejki lub całe usługi w czasie wykonywania.
  • Należy programowo kontrolować funkcje tworzenia i przywracania kopii zapasowej dostarczonej przez usługę Service Fabric dla stanu usługi.
  • Aplikacja musi zachować historię zmian dla jednostek stanu.
  • Chcesz opracowywać lub korzystać z niestandardowych dostawców stanu opracowanych przez inne firmy.

Następne kroki