.NET分布式Orleans – 2 – Grain的通信原理与定义

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摘要

Grain 是 Orleans 框架中的基本单元,代表了应用程序中的一个实体或者一个计算单元。

Grain 是 Orleans 框架中的基本单元,代表了应用程序中的一个实体或者一个计算单元。

每个Silo都是一个独立的进程,Silo负责加载、管理和执行Grain实例,并处理来自客户端的请求以及与其他Silo之间的通信。

通信原理

在相同的Silo中,Grain与Grain之间的通信通过直接的方法调用实现。每个Silo都维护了一个Grain的运行时环境,当一个Grain需要调用另一个Grain时,它可以直接调用目标Grain的方法,无需经过网络传输,示意图如下所示:

.NET分布式Orleans - 2 - Grain的通信原理与定义

在不同的Silo中,Grain与Grain之间的通信需要通过消息传递的方式实现。当一个Grain需要与另一个Silo中的Grain通信时,它会将消息发送给目标Grain所在的Silo,目标Silo接收到消息后,将其路由到目标Grain,然后目标Grain处理消息并返回结果。示意图如下所示:

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外部客户端与Silo之间的通信是通过网络消息传输实现的。客户端需要使用Orleans提供的客户端库与Silo建立连接,并发送请求消息到目标Silo,目标Silo接收到消息后,进行处理并返回结果。在Orleans中,客户端与Silo之间的通信使用了一种名为Orleans Messaging Protocol (OMP)的自定义协议,用于保证通信的可靠性和效率。示意图如下所示:

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内置端口

默认情况下,Orleans 将侦听端口 11111 用于silo之间通信,在端口 30000 上进行客户端到接收器通信。可以通过以下方式设置这些端口

siloBuilder.Configure<EndpointOptions>(options => {     // Port to use for silo-to-silo     options.SiloPort = 11_111;     // Port to use for the gateway     options.GatewayPort = 30_000;     // IP Address to advertise in the cluster     options.AdvertisedIPAddress = IPAddress.Parse("172.16.0.42");     // The socket used for client-to-silo will bind to this endpoint     options.GatewayListeningEndpoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 40_000);     // The socket used by the gateway will bind to this endpoint     options.SiloListeningEndpoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 50_000); })

在内部,silo 将侦听 0.0.0.0:40000 和 0.0.0.0:50000,但在持久化提供程序中发布的值将是 172.16.0.42:11111 和 172.16.0.42:30000

 

GrainKey类型

在 Orleans 中,可以使用不同类型的键来标识 Grain。下面是几种常用的 GrainKey 接口:

  • IGrainWithStringKey: 使用字符串作为键的接口。适用于需要以字符串形式标识的场景,比如用户名称、订单号等。
  • IGrainWithGuidKey: 使用 Guid 作为键的接口。适用于需要全局唯一标识的场景,比如唯一的实体对象、全局唯一的标识符等。
  • IGrainWithIntegerKey: 使用整数作为键的接口。适用于需要连续递增或递减的序列标识的场景,比如自增主键、序列号等。
  • IGrainWithGuidCompoundKey: 使用复合的 Guid 作为键的接口。
  • IGrainWithIntegerCompoundKey: 使用复合的整数作为键的接口。
  • IGrainWithGuidCompoundKey: 使用复合的字符串作为键的接口。

 

下面是使用 IGrainWithStringKey 定义的 IPlayerGrain 接口,并为其增加了买装备的动作,并将买完的装备保存至内存中:

public interface IPlayerGrain : IGrainWithStringKey {     Task BuyEquipment(string equipmentName);     Task<List<string>> GetOwnedEquipments(); }  public class PlayerGrain : Grain, IPlayerGrain {     private IPersistentState<List<string>> _ownedEquipments;      public PlayerGrain([PersistentState("ownedEquipments", "playerGrainStorage")] IPersistentState<List<string>> ownedEquipments)     {         _ownedEquipments = ownedEquipments;     }       public async override Task OnActivateAsync(CancellationToken cancellationToken)     {         await base.OnActivateAsync(cancellationToken);          // 在激活时从持久化状态中加载数据         await _ownedEquipments.ReadStateAsync();         if (_ownedEquipments.State == null)         {             _ownedEquipments.State = new List<string>();             await _ownedEquipments.WriteStateAsync(); // 将空列表持久化到存储中         }     }      public async Task BuyEquipment(string equipmentName)     {         _ownedEquipments.State.Add(equipmentName);         await _ownedEquipments.WriteStateAsync(); // 将更新后的装备列表持久化到存储中     }      public Task<List<string>> GetOwnedEquipments()     {         return Task.FromResult(_ownedEquipments.State);     } }

 

调用时使用IGrainFactory.GetGrain方法即可

var host = Host.CreateDefaultBuilder()     .ConfigureServices((context, services) =>     {         services.AddOrleans(builder =>         {             builder                 .UseLocalhostClustering()                 .Configure<ClusterOptions>(options =>                 {                     options.ClusterId = "dev";                     options.ServiceId = "OrleansExample";                 })                 .AddMemoryGrainStorage("playerGrainStorage");         });     })     .ConfigureLogging(l => l.AddConsole())     .Build();  await host.StartAsync();  var client = host.Services.GetRequiredService<IGrainFactory>();  var palyer = client.GetGrain<IPlayerGrain>(Guid.NewGuid().ToString()); await palyer.BuyEquipment("Sword"); (await palyer.GetOwnedEquipments()).ForEach(Console.WriteLine);

 

IGrainFactory 和 IClusterClient

在 Orleans 中,IGrainFactory 和 IClusterClient 都是用于创建和获取 Grains 的接口,但它们的作用和使用场景略有不同。

IGrainFactory:

IGrainFactory 是 Orleans 用于集群中创建 Grains 的工厂接口。 它通常用于在 Orleans Silo 或者 Orleans Client 中创建 Grains 实例。

  • 在 Silo 中,您可以通过依赖注入或者直接实例化一个 IGrainFactory 对象来创建 Grains。
  • 在 Silo 外部,比如 Orleans Client 中,您也可以通过依赖注入或者直接实例化一个 IGrainFactory 对象来创建 Grains。
// 通过依赖注入或直接实例化一个 IGrainFactory 对象 IGrainFactory grainFactory = serviceProvider.GetRequiredService<IGrainFactory>(); var grain = grainFactory.GetGrain<IMyGrain>(grainId);

 

IClusterClient:

IClusterClient 是 Orleans 中用于与 Orleans 集群进行通信的客户端接口。 它通常在 Orleans Client 中使用,用于与 Orleans Silo 进行通信,以调用 Grains 的方法或者获取 Grains 的引用。

IClusterClient 是 IGrainFactory 的一个超集,除了可以创建 Grains,还可以执行其他集群相关的操作,比如管理 Silo 的生命周期、订阅集群中的事件等。

// 通过依赖注入或直接实例化一个 IClusterClient 对象 IClusterClient clusterClient = serviceProvider.GetRequiredService<IClusterClient>(); var grain = clusterClient.GetGrain<IMyGrain>(grainId);

 

总的来说,IGrainFactory 主要用于在应用程序内部直接创建 Grains,而 IClusterClient 则更适合用于外部Client与 Orleans 集群进行通信,包括创建 Grains 和执行其他集群操作。