云原生 | .NET 5 with Dapr 初體驗

Dapr（Distributed Application Runtime）是一個開源、可移植、事件驅(qū)動的運(yùn)行時。它使開發(fā)人員能夠輕松地構(gòu)建運(yùn)行在云平臺和邊緣的彈性而微服務(wù)化的應(yīng)用程序，無論是無狀態(tài)還是有狀態(tài)。Dapr 讓開發(fā)人員能夠?qū)Ｗ⒂诰帉憳I(yè)務(wù)邏輯，而不是解決分布式系統(tǒng)的挑戰(zhàn)，從而顯著提高生產(chǎn)力并減少開發(fā)時間。此外，Dapr 也降低了大部分中小型企業(yè)基于微服務(wù)架構(gòu)構(gòu)建現(xiàn)代云原生應(yīng)用的準(zhǔn)入門檻。

• 服務(wù)調(diào)用： 彈性服務(wù)與服務(wù)之間（service-to-service）調(diào)用可以在遠(yuǎn)程服務(wù)上啟用方法調(diào)用，包括重試，無論遠(yuǎn)程服務(wù)在受支持的托管環(huán)境中運(yùn)行在何處。

• 狀態(tài)管理：通過對鍵 / 值對的狀態(tài)管理，可以很容易編寫長時間運(yùn)行、高可用性的有狀態(tài)服務(wù)，以及同一個應(yīng)用中的無狀態(tài)服務(wù)。狀態(tài)存儲是可插入的，并且可以包括 Azure Cosmos 或 Redis，以及組件路線圖上的其他組件，如 AWS DynamoDB 等。

• 在服務(wù)之間發(fā)布和訂閱消息（Pub/Sub）：使事件驅(qū)動的架構(gòu)能夠簡化水平可擴(kuò)展性，并使其具備故障恢復(fù)能力。

• 事件驅(qū)動的資源綁定：資源綁定和觸發(fā)器在事件驅(qū)動的架構(gòu)上進(jìn)一步構(gòu)建，通過從任何外部資源（如數(shù)據(jù)庫、隊列、文件系統(tǒng)、blob 存儲、webhooks 等）接收和發(fā)送事件，從而實現(xiàn)可擴(kuò)展性和彈性。例如，你的代碼可以由 Azure EventHub 服務(wù)上的消息觸發(fā)，并將數(shù)據(jù)寫入 Azure CosmosDB。

• 虛擬角色：無狀態(tài)和有狀態(tài)對象的模式，通過方法和狀態(tài)封裝使并發(fā)變得簡單。Dapr 在其虛擬角色（Virtual Actors）運(yùn)行時提供了許多功能，包括并發(fā)、狀態(tài)、角色激活 / 停用的生命周期管理以及用于喚醒角色的計時器和提醒。

• 服務(wù)之間的分布式跟蹤：使用 W3C 跟蹤上下文（W3C Trace Context）標(biāo)準(zhǔn)，輕松診斷和觀察生產(chǎn)中的服務(wù)間調(diào)用，并將事件推送到跟蹤和監(jiān)視系統(tǒng)。

目前Dapr提供了如下所示的主流語言的SDK：

更多關(guān)于Dapr的介紹不是本文的重點(diǎn)，有興趣的讀者可以移步閱讀：

（1）阿里巴巴的Dapr實踐與探索

（2）Dapr是否會引領(lǐng)云原生中間件的未來

（3）分布式運(yùn)行時 Dapr 知多少

本文的試玩會主要集中在服務(wù)調(diào)用（service invocation）和 發(fā)布訂閱（pub / sub）上面，并且只會在入門小DEMO的程度，期望值過高的童鞋可以自行學(xué)習(xí) 或 繞道行走，畢竟我的時間也有限。

一臺Linux虛擬機(jī)

為了后面的DEMO，在VMware Workstation中準(zhǔn)備一個Linux虛擬機(jī)環(huán)境，這里我選擇的是CentOS 7.6。

在此虛擬機(jī)中設(shè)定靜態(tài)IP地址（本示例為 192.168.2.100），關(guān)閉防火墻，設(shè)定主機(jī)名等一系列基本操作。

安裝.NET 5 SDK

這里我的DEMO是基于local-host部署模式（也可以選擇Kubernetes模式部署，但我沒時間弄），因此給Linux安裝一下.NET 5 SDK，命令如下：

添加受信源sudo rpm -Uvh https://packages.microsoft.com/config/centos/7/packages-microsoft-prod.rpm安裝.NET 5 SDKsudo yum install dotnet-sdk-5.0

安裝Dapr CLI

官網(wǎng)提示直接在Linux下執(zhí)行以下命令就可以將Dapr CLI下載到/usr/local/bin目錄下：

wget -q https://raw.githubusercontent.com/dapr/cli/master/install/install.sh -O - | /bin/bash

不過由于網(wǎng)絡(luò)原因，我選擇了直接下載Release來安裝：

（1）到github上下載1.1.0的release壓縮包（dapr_linux_amd64.tar.gz），并將其傳到Linux中。

（2）解壓該壓縮包，并將解壓后的目錄移動到/usr/local/bin目錄下：

tar -zvxf dapr_linux_amd64.tar.gz

（3）通過輸入 dapr 來驗證是否安裝成功：

此外，也可以通過 dapr --version 查看Dapr版本：

CLI version: 1.1.0 Runtime version: 1.1.0

初始化Dapr

安裝好Dapr CLI之后，就可以在Linux上初始化Dapr了，命令如下：

dapr init

這個命令會幫你做一些列的事情，包括但不限于 拉取一波docker鏡像 & 運(yùn)行一波docker容器，如下圖所示：

可以看到，dapr, redis, zipkin都已經(jīng)運(yùn)行起來了。

為什么有redis？因為它會作為默認(rèn)的pub/sub中間件為dapr提供具體的實現(xiàn)能力。

為什么會有zipkin？因為它會作為默認(rèn)的tracing中間件為我們提供鏈路追蹤的能力。

OK，到此為止，本地的Dapr運(yùn)行時基礎(chǔ)環(huán)境已基本就緒。

準(zhǔn)備三個.NET WebAPI

這里我們準(zhǔn)備了三個WebAPI項目，分別是訂單服務(wù)、購物車服務(wù) 以及 商品服務(wù)。

具體的代碼可以去github上查看，github地址為：。

為所有WebAPI項目添加集成

為所有項目添加Dapr SDK的nuget包，這里是 Dapr.AspNetCore 組件。

為所有WebAPI項目注冊Dapr

在StartUp類中，對Dapr Client進(jìn)行注冊，這里的AddDapr背后的操作其實就是給IoC容器注入了一個單例的DaprClient對象。

public void ConfigureServices(IServiceCollection services){    services.AddControllers()        .AddDapr();    ......}

這里假設(shè)CartService要和ProductService進(jìn)行通信，通過REST獲取商品數(shù)據(jù)。這里，就可以借助Dapr提供的服務(wù)間調(diào)用的功能進(jìn)行通信。其工作原理如下圖所示：

這里使用的方式是通過DaprClient直接InvokeMethod進(jìn)行服務(wù)間的通信，傳遞了兩個重要的參數(shù)，一個是依賴服務(wù)的app-id（根據(jù)你部署時設(shè)定的名字來寫），另一個是依賴接口的route。

具體如下代碼所示：

[ApiController][Route("[controller]")]public class CartController : ControllerBase{    private readonly ILogger<CartController> _logger;    private readonly DaprClient _daprClient;
    public CartController(ILogger<CartController> logger, DaprClient daprClient)    {        _logger = logger;        _daprClient = daprClient;    }
    [HttpGet]    public async Task<IEnumerable<SKU>> Get()    {        _logger.LogInformation("[Begin] Query product data from Product Service");
        var products = await _daprClient.InvokeMethodAsync<IEnumerable<SKU>>            (HttpMethod.Get, "ProductService", "Product");
        _logger.LogInformation($"[End] Query product data from Product Service, data : {products.ToArray().ToString()}");
        return products;    }}

這里對應(yīng)ProductService的接口默認(rèn)返回一些假數(shù)據(jù)：

[ApiController][Route("[controller]")]public class ProductController : ControllerBase{    private static readonly string[] FakeProducts = new[]    {        "SKU1", "SKU2", "SKU3", "SKU4", "SKU5", "SKU6", "SKU7", "SKU8", "SKU9", "SKU10"    };
    ......
    [HttpGet]    public IEnumerable<SKU> Get()    {        _logger.LogInformation("[Begin] Query product data.");
        var rng = new Random();        var result = Enumerable.Range(1, 5).Select(index => new SKU        {            Date = DateTime.Now.AddDays(index),            Index = rng.Next(1, 100),            Summary = FakeProducts[rng.Next(FakeProducts.Length)]        })        .ToArray();
        _logger.LogInformation("[End] Query product data.");
        return result;    }}

然后，將這兩個服務(wù)發(fā)布到Linux服務(wù)器上，當(dāng)然，我們要通過dapr來部署，讓.net application和dapr sidecar形成一體。

部署命令如下所示，可以看到我們既要為.net application指定端口，也要為dapr sidecar指定端口（這里主要為dapr指定了http端口，也可以為其指定grpc端口）。

dapr run --app-id CartService --app-port 5000 --dapr-http-port 5005 -- dotnet EDT.EMall.Cart.API.dll --urls "http://*:5000" dapr run --app-id ProductService --app-port 5010 --dapr-http-port 5015 -- dotnet EDT.EMall.Product.API.dll --urls "http://*:5010"

你會發(fā)現(xiàn)，當(dāng)你run成功之后，會看到以下log，其中既有dapr的log，也有.net application的log，雖然他們是兩個應(yīng)用程序，但是你看到的它們是一體的。

最后，通過swagger來測試一下，結(jié)果如下，成功進(jìn)行了服務(wù)調(diào)用。

發(fā)布訂閱模式（Publish-Subscribe）是眾所周知且廣泛使用的消息模式。這里我們假設(shè)OrderService的某個接口完成后就發(fā)布一個消息，告知訂閱方有新訂單的事件產(chǎn)生。

在Dapr中其工作原理如下圖所示：

具體代碼示例如下，借助DaprClient的PublishEvent接口實現(xiàn)消息發(fā)布：

[ApiController][Route("[controller]")]public class OrderController : ControllerBase{    private const string DaprPubSubName = "pubsub";
    private readonly ILogger<OrderController> _logger;    private readonly DaprClient _daprClient;
    public OrderController(ILogger<OrderController> logger, DaprClient daprClient)    {        _logger = logger;        _daprClient = daprClient;    }
    [HttpPost]    public async Task<Models.Order> Post(OrderDto orderDto)    {        _logger.LogInformation("[Begin] Create Order.");
        var order = new Models.Order()        {            // some mapping            Id = orderDto.Id,            ProductId = orderDto.ProductId,            Count = orderDto.Count        };        // some other logic for order
        var orderStockDto = new OrderStockDto()        {            ProductId = orderDto.ProductId,            Count = orderDto.Count        };        await _daprClient.PublishEventAsync(DaprPubSubName, "neworder", orderStockDto);
        _logger.LogInformation($"[End] Create Order Finished. Id : {orderStockDto.ProductId}, Count : {orderStockDto.Count}");
        return order;    }}

假設(shè)ProductService作為訂閱方，需要消費(fèi)這個事件，并扣減某個商品的庫存。而基于Dapr，我們需要對ProductService添加一點(diǎn)配置：

public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env){    ......    app.UseCloudEvents(); // 標(biāo)準(zhǔn)化的消息傳遞格式    app.UseEndpoints(endpoints =>    {        endpoints.MapSubscribeHandler(); // 訂閱消費(fèi)處理        ......    });}

然后，在ProductService中添加一個方法/接口 來作為訂閱處理。

具體代碼示例如下，需要注意的就是：

（1）作為消息處理接口，需要指定為HttpPost方式。

（2）需要指定Topic特性，并標(biāo)注pubsubname 和 事件名。

private const string DaprPubSubName = "pubsub";
[HttpPost][Topic(DaprPubSubName, "neworder")]public Models.Product SubProductStock(OrderStockDto orderStockDto){    _logger.LogInformation($"[Begin] Sub Product Stock, Stock Need : {orderStockDto.Count}.");
    var product = _productService.GetProductById(orderStockDto.ProductId);    if (orderStockDto.Count < 0 || orderStockDto.Count > product.Stock)    {        throw new InvalidOperationException("Invalid Product Count!");    }    product.Stock = product.Stock - orderStockDto.Count;    _productService.SaveProduct(product);
    _logger.LogInformation($"[End] Sub Product Stock Finished, Stock Now : {product.Stock}.");
    return product;}

這里的DaprPubSubName是pubsub，這是因為Dapr默認(rèn)的pubsub實現(xiàn)是基于Redis的，而在配置中為Redis設(shè)置的name就是 pubsub，因此對于我們?nèi)腴T的話，就不要去更改，或者和配置中的name保持一致。

[root@dapr-lab-server ~]# cat ~/.dapr/components/pubsub.yamlapiVersion: dapr.io/v1alpha1kind: Componentmetadata:  name: pubsubspec:  type: pubsub.redis  metadata:  - name: redisHost    value: localhost:6379  - name: redisPassword    value: ""

當(dāng)然，我們也可以將默認(rèn)的pubsub實現(xiàn)Redis換為熟悉的RabbitMQ。我們只需要更改上面的yml文件內(nèi)容如下：

apiVersion: dapr.io/v1alpha1kind: Componentmetadata:  name: pubsub-rqspec:  type: pubsub.rabbitmq  version: v1  metadata:  - name: host    value: "amqp://localhost:5672"  - name: durable    value: true

然后，將這兩個服務(wù)發(fā)布到Linux服務(wù)器上，當(dāng)然，我們要通過dapr來部署，讓.net application和dapr sidecar形成一體。

dapr run --app-id OrderService --app-port 5020 --dapr-http-port 5025 -- dotnet EDT.EMall.Order.API.dll --urls "http://*:5020"dapr run --app-id ProductService --app-port 5010 --dapr-http-port 5015 -- dotnet EDT.EMall.Product.API.dll --urls "http://*:5010"

run成功后，通過 dapr list 查看，可以看到三個服務(wù)都已經(jīng)啟動起來了，它們是三個由.net application + dapr sidecar 組成的“合體應(yīng)用”。

最后，我們通過swagger來測試一下，測試結(jié)果如下圖所示：

（1）OrderService：

（2）ProductService：

這里的99其實是假總庫存100 - 消息傳遞過來的商品數(shù)量得到的，具體可以參考代碼示例。

本文總結(jié)了我試玩Dapr的一些經(jīng)過，包括Dapr的Local環(huán)境搭建、.NET 5 Application與Dapr的集成 和 兩個具體場景的小DEMO（服務(wù)調(diào)用 和 Pub/Sub）。

這里借助知乎上 iyacontrol 童鞋的評論（來源：https://www.zhihu.com/question/351298264），作為結(jié)尾：

Dapr 本身是一種 Sidecar 模式（雖然Dapr也提供了SDK，但是個人認(rèn)為這并不是Dapr以后的發(fā)展方向）。Sidecar 模式的意義在于， 解耦了基礎(chǔ)設(shè)施和核心業(yè)務(wù)。

簡單來看，Dapr的意義在于：

• 對于小公司，甚至沒有基礎(chǔ)架構(gòu)和中間件團(tuán)隊的公司，Dapr 提供了開箱即用的基礎(chǔ)設(shè)施功能，可以讓小公司輕松構(gòu)建彈性，分布式應(yīng)用。

• 對于中等單位，具備一定的基礎(chǔ)架構(gòu)能力，在使用Dapr的過程中，可能Dapr并不能完全滿足需求，那么也可以在Dapr框架體系下，花費(fèi)較小的成本進(jìn)行自定義擴(kuò)展。

• 對于大公司，Dapr 提供了一種思路。相信基礎(chǔ)架構(gòu)團(tuán)隊會越來越傾向于通過交付Sidecar的形式來提供基礎(chǔ)設(shè)施。

長遠(yuǎn)來看，Dapr背后的架構(gòu)模式是符合未來架構(gòu)趨勢（多運(yùn)行時架構(gòu)）和云原生發(fā)展趨勢的。

代碼示例

github：https://github.com/EdisonChou/EDT.Dapr.Sample

參考資料

Microsoft，《Dapr for .NET Developer》: https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/architecture/dapr-for-net-developers

Tony，《Dapr公開課》：https://www.bilibili.com/video/BV1Fb4y197fT