微服务架构的简单实现-Stardust

C#

浏览数:162

2019-5-12

AD:资源代下载服务

微服务架构,一个当下比较火的概念了。以前也只是了解过这方面的概念,没有尝试过。想找找.NET生态下面是否有现成的实现,可是没找到,就花了大半个月的闲暇时间,遵循着易用和简单,实现了一个微服务框架,我叫它Stardust(星尘),Stardust有三个项目组成:

Stardust.Server是服务端组件,Stardust.Client是客户端组件,Stardust.ConfigCenterWeb是配置中心,是个MVC web站点。

一、基础模型和组件

 在Stardust里,只用了两个模型,ServerNode和NodeEvent。

ServerNode表示一个服务节点,包括唯一Id,服务名称,节点地址,服务版本,节点状态,权重,动态权重,最后心跳时间。

动态权重这个属性是在实现负载的时候加上去的,并不是设计的时候就想到的,微服务架构中,服务节点应该是可动态的。

节点状态有三个,Normal(正常),Disconnect(断开),Disabled(禁用)。

这里要确定两个概念的,服务节点是指一个服务实例,比如IIS上的一个站点,是个具体的东西;服务则是一个抽象的分组概念,可以为一个服务部署多个服务节点,ServerNode中的服务名称,就是说的这个概念。

NodeEvent表示服务节点的一个变动事件,包括事件Id(自增,这个后面是有用的),变更的服务节点,事件类型。

事件类型有四个,Register(注册),Logout(下线),Update(修改),Delete(删除),这些事件都什么情况会触发,下面再交代。

基础组件也是不多的。

任务调度器:是之前写过的一个组件TaskScheduler,不想多一个引用,就把源码放进来了。

序列化:用的ServiceStack.Text,这是引用的唯一一个外部类库。

HTTP通信:本来想自己封装或引用第三方的,没想到ServiceStack.Text里有个HttpUtils,写了好多扩展方法应用到String上,正好!

基础的模型和组件就这么多了。

二、服务节点与配置中心

 .net版的服务端,是要架设到web服务器(IIS)上的。是需要一个web站点,mvc也好,webfrom也好,asp.net空web项目也行,都可以用Stardust.Server成为一个服务节点。

Stardust.Server中提供一个ServiceRouteHttpModule的HTTP模块,用这个模块从IIS接管对Stardust服务的请求,所以第一步要在web.config里添加模块

  <system.webServer>
    <modules>
      <add name="StardustServiceRoute" type="Stardust.Server.ServiceRouteHttpModule"/>
    </modules>
  </system.webServer>

Stardust.Server中提供了一个空接口IStardustService,我们提供的服务类继承这个接口,写服务方法实现就行了:

    public class User
    {
        public string Name { get; set; }
    }

    //[StardustName("User")] //默认是类名,如果类名以Service结尾,会把Service去掉
    public class UserService : IStardustService
    {
        //[StardustName("hello")] //默认是方法名,可以StardustNameAttribute来自定义
        public string Hello(string name, int count = 1)
        {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for (int i = 0; i < count; i++)
            {
                sb.AppendFormat("Hello,{0}!{1}", name, Environment.NewLine);
            }
            return sb.ToString();
        }
        public Task<string> HelloAsync()
        {
            return new Task<string>(() =>
            {
                return "Hello World";
            });
        }

        public List<User> UpdateUsers(List<User> list)
        {
            foreach (var user in list)
            {
                user.Name = "Updated:" + user.Name;
            }
            return list;
        }
    }

服务方法是指那些本类声明(基类不算)的、公开的、有返回值的实例方法。

方法的参数有些要求:

可以无参,如:FunName()

可以是多个简单类型,如:FunName(int id, string name, DateTime dt)

可以是一个复杂类型,如:FunName(SomeParamsObj ps)

ref和out等不做考虑……

服务的注册放在Global里是个好地方:

注册的时候,有个版本号,这个版本号在配置中心是可以改的,根目录默认是””,如果在站点下面添加应用程序就要指定应用程序的根目录了。

服务节点的实现,编码方面就是上面三步:1添加Http模块,2继承IStardustService写服务方法, 3注册服务。

当服务节点启动了之后,就会和配置中心互动了:

1.当应用程序启动的时候,会向配置中心注册服务节点,配置中心根据服务名称和地址判断是否是新节点,如果是新的,会添加到数据库,如果不是,会修改节点信息,两种情况都会产生一条注册事件。

2.启动之后,服务节点定时(5s)向配置中心发送心跳请求,配置中心会更新节点的最后心跳时间;

3.当服务节点关闭的时候,可以向配置中心发送下线请求,比如在Application_End中,但是这个并不靠谱,下线的代码可有可无,所以再求他法;

4.配置中心定时(10s)检测那些状态是正常但是最后心跳时间已经大于8s的节点,如果服务节点返回约定的值,就说明节点是活着,配置中心更新节点的心跳时间,否则会修改结点的状态为断开,同时生产一条下线事件。

5.配置中心定时(15s)检测那些状态是断开(只是断开的,禁用的不检测),最近15s都不心跳的服务节点,试图把服务节点拉起,如果拉起成功,就会马上生成节点注册事件(当应用程序启动了也会生成这个事件,可能会重复,不过没关系,客户端会处理好的)

经过这么你来我往的交互,服务节点在配置中心就活起来了:

上面都是自动触发的事件,在配置中心里的操作,也是有事件产生的:

1.如果一个节点不存在,可以手动先添加,这个时候是没有事件的,新加后节点的状态是断开的,这个节点将来可能会被上面第5点说的由配置中心拉起来,也可能应用程序启动自己注册。

2.对一个已存在的节点,可以修改地址、版本、状态、和权重,修改完成会产生一条修改事件。

3.删除会产生删除事件。

这些自动或手动生成的事件,是为客户端获取最新服务节点状态使用的。

三、客户端与配置中心

 Stardust是没有路由的,是客户端直接调用服务的,所以客户端有发现和选择服务节点的能力。

由于服务信息都在配置中心,所以客户端在调用服务之前,要设置一下配置中心的地址:

StardustClient.SetConfigCenterUrl("http://localhost:85");

一个客户端可能会调用多个服务。

在客户端,维护着一个字典,key是服务名称,value的结构如下:

{
    "MaxEventId":287,  //最新服务节点事件Id
    "LastInvokeTime":"2017-4-1 02:05:08", //客户端最后调用时间
    "Nodes":[
        {
            "Id":1,
            "ServiceName":"server1",  //服务名
            "Address":"127.0.0.1:8001", //服务节点地址
            "Version":"1.25",  //版本
            "Status":1,  //状态
            "Weight":0, //权重
            "DynamicWeight":0 //动态计算出来
        }
    ]  //节点列表
}

当调用一个服务的时候,先看看是不是已经获取了该服务的信息,如果没有,会从配置中心拉取过来这个服务下面所有正常的服务节点信息,然后存起来。这些信息也包含当前服务的节点事件的最大Id。

当调用一个服务的时候,客户端会在本地更新LastInvokeTime,纪录最后调用时间。

客户端会定时(6s)检测那些在1天内有调用过的服务,然后从配置中心拉去这些服务下面的节点事件(从本地MaxEventId开始),如果有事件的话,就把这些事件依次应用到对应的节点上,同时更新MaxEventId。

应用事件的逻辑:

    var localNode = group.Nodes.FirstOrDefault(x => x.Id == evt.ServerNodeId);
    if (localNode != null)
    {
        switch (evt.EventType)
        {
            case Common.Enum.NodeEventType.Logout:
            case Common.Enum.NodeEventType.Delete:
                localNode.Status = Common.Enum.ServerNodeStatus.Disabled;
                break;
            case Common.Enum.NodeEventType.Update:
            case Common.Enum.NodeEventType.Register:
                localNode.Status = evt.ServerNode.Status;
                localNode.Address = evt.ServerNode.Address;
                localNode.Version = evt.ServerNode.Version;
                localNode.Weight = evt.ServerNode.Weight;
                break;
            default:
                break;
        }
    }
    else
    {
        if (evt.EventType == Common.Enum.NodeEventType.Register || evt.EventType == Common.Enum.NodeEventType.Update)
        {
            group.Nodes.Add(evt.ServerNode);
        }
    }

当一个服务正好下线了,状态还没有同步过来,这个时候客户端调用了就会有异常的,当在远程主机主动拒绝连接的时候,会在本地修改节点为禁用状态,这样就不会反复调用了,如果那个节点后来又好了,状态也是会通过事件同步过来的,然后这个节点就又可用了。

客户端获得了所调用的服务的节点信息,就可以直接调用服务了。

var client = new StardustClient("server1", "1.1");
var str = client.Invoke<string>("user", "hello", new { name = "Jack", count = 2 });
//var task=client.InvokeAsync<string>("user", "hello", new { name = "Jack", count = 2 }); // 或者异步调用

四、客户端选择节点(版本和负载)

服务节点注册的版本是固定的,但是客户端的选择应该是灵活的。

基于这个的考虑,我把版本分成两部分 x.y ,x和y都是整数,x表示不兼容版本,y表示可兼容版本。

如果一个服务有以下节点:

node_a   2.23

node_b   2.23

node_c   2.21

node_d  2.20

node_e  1.24

在客户端实例化的时候,版本号可以如上面那样”1.1″指定版本号,更灵活的是在可兼容版本y可以是*,可以在y后面带上+,-,>,<这四个符号:

2.*      :会选择x等于2,兼容版本里面最高一组版本,[ node_a 2.23 , node_b 2.23 ]

2.21+  :会选择x等于2,y大于等于21的一组兼容版本,[node_a 2.23 ,  node_b 2.23 , node_c 2.21]

2.21-   : 会选择x等于2,y小于等于21的一组兼容版本,[node_c 2.21 , node_d 2.20]

1.24<  : 会选择x等于1,y小于24的兼容版本,列表中没有符合的节点,[] 

1.20>  : 会选择x等于1,y大于20的兼容版本,[node_e 1.24]

我们根据版本号筛选出了可用节点列表,下一步是根据权重确定具体的调用节点。

如果可用节点列表为空,就抛出异常;如果只有一个节点,那就是它了;如果不止一个,就要先计算他们的权重。

假设有三个节点,默认权重都是0,这个时候每个节点的动态权重都是1/3,所以选择的概率是相等的。

如果其中一个节点权重是2,另外两个是0,那么先算出为全部为零的平均权重1/3,他们总的动态权重是: sum=2+ 1/3 + 1/3,他们的动态权重则分别是 : 2/sum,(1/3)/sum,(1/3)/sum。

获取到动态权重,经过随机数定位区间,就可以确定具体的节点了。

每次实例化客户端的时候,都会通过版本号筛选和计算动态权重,这样在增删改服务节点之后,就反映到客户端了。

五、结束

 起始于2017.3.16凌晨4点左右,突然醒来画了个图,上面所说的实现,大都是那1个小时整理的思路:

附源码地址 http://git.oschina.net/loogn/Stardust

更新日志:

 2017-4-13日更新:

java版客户和服务端:http://git.oschina.net/loogn/stardust4j

2017-4-17日更新:

.net版去掉TaskScheduler ,改用自己封装的简单的Timer

2017-4-24日更新:

.net版添加上传服务契约功能

2017-4-27更新:

1,java版参数上传契约; 2,java版服务方法定义修改为强类型; 3,java版客户端调用可直接返回强类型;

 2017-4-28更新:

1,服务节点加入平台信息;

2,优化契约,并可以调用测试

 

作者:loogn