Dapr + .NET 实战Actor

Posted 2021-10-19 dotNET跨平台

什么是Actor模式

Actors 为最低级别的“计算单元”

以上解释来自官方文档，看起来“晦涩难懂”。大白话就是说Actors模式是一段需要单线程执行的代码块。

实际开发中我们经常会有一些逻辑不能并发执行，我们常用的做法就是加锁，例如：

lock(obj)
{
    //dosomething...
}

或者用Redis等中间件，为分布式应用加一些分布式锁。遗憾的是，使用显式锁定机制容易出错。它们很容易导致死锁，并可能对性能产生严重影响。Actors模式为单线程逻辑提供了一种更好的选择。

什么时候用Actors

• 需要单线程执行，比如需要加lock

• 逻辑可以被划分为小的执行单元

工作原理

Dapr启动app时，Sidecar调用Actors获取配置信息，之后Sidecar将Actors的信息发送到安置服务（Placement Service），安置服务会将不同的Actor类型根据其Id和Actor类型分区，并将Actor信息广播到所有dapr实例。

 在客户端调用某个Actor时，安置服务会根据其Id和Actor类型，找到其所在的dapr实例，并执行其方法。

调用Actors方法

POST/GET/PUT/DELETE http://localhost:3500/v1.0/actors/<actorType>/<actorId>/method/<method>

• <actorType>：执行组件类型。

• <actorId>：要调用的特定参与者的 ID。

• <method>：要调用的方法

计时器Timers和提醒器Reminders

Actor可以设置timer和reminder设置执行Actor的时间，有点像我们常用的定时任务。但是timer和reminder也存在不同。

• timer只作用于激活状态的Actor。一个Actor长期不被调用，其自己的空闲计时器会逐渐累积，到一定时间后会被Dapr销毁，timer没法作用于已销毁的Actor。

• reminder则可以作用于所有状态的Actor。主要方式是重置空闲计时器，使其处于活跃状态

操作timer

POST/PUT http://localhost:3500/v1.0/actors/<actorType>/<actorId>/timers/<name>

到期时间（due time）表示注册后 timer 将首次触发的时间。 period 表示timer在此之后触发的频率。到期时间为0表示立即执行。负 due times 和负 periods 都是无效。

下面的请求体配置了一个 timer, dueTime 9秒, period 3秒。这意味着它将在9秒后首次触发，然后每3秒触发一次。

{
  "dueTime":"0h0m9s0ms",
  "period":"0h0m3s0ms"
}

下面的请求体配置了一个 timer, dueTime 0秒, period 3秒。这意味着它将在注册之后立即触发，然后每3秒触发一次。

{
  "dueTime":"0h0m0s0ms",
  "period":"0h0m3s0ms"
}

操作reminder

POST/PUT/GET/DELETE http://localhost:3500/v1.0/actors/<actorType>/<actorId>/reminders/<name>

 到期时间（due time）表示注册后 reminders将首次触发的时间。 period 表示在此之后 reminders 将触发的频率。到期时间为0表示立即执行。负 due times 和负 periods 都是无效。若要注册仅触发一次的 reminders ，请将 period 设置为空字符串。

下面的请求体配置了一个 reminders, dueTime 9秒, period 3秒。这意味着它将在9秒后首次触发，然后每3秒触发一次。

{
  "dueTime":"0h0m9s0ms",
  "period":"0h0m3s0ms"
}

下面的请求体配置了一个 reminders, dueTime 0秒, period 3秒。这意味着它将在注册之后立即触发，然后每3秒触发一次。

{
  "dueTime":"0h0m0s0ms",
  "period":"0h0m3s0ms"
}

下面的请求体配置了一个 reminders, dueTime 15秒, period 空字符串。这意味着它将在15秒后首次触发，之后就不再被触发。

{
  "dueTime":"0h0m15s0ms",
  "period":""
}

数据持久化

使用 Dapr 状态管理构建块保存执行组件状态。由于执行组件可以一轮执行多个状态操作，因此状态存储组件必须支持多项事务。撰写本文时，以下状态存储支持多项事务：

• Azure Cosmos DB

• MongoDB

• mysql

• PostgreSQL

• Redis

• RethinkDB

• SQL Server

若要配置要与执行组件一起使用的状态存储组件，需要将以下元数据附加到状态存储配置：

- name: actorStateStore
  value: "true"

win10自承载模式下已默认设置此项 C:\\Users\\<username>\\.dapr\\components\\statestore.yaml

项目实例

Actor操作

下面将通过一个审核流程的例子来演示。

还是用前面的FrontEnd项目，引入nuget包Dapr.Actors和Dapr.Actors.AspNetCore。

 定义IOrderStatusActor接口，需要继承自IActor

using Dapr.Actors;

using System.Threading.Tasks;

namespace FrontEnd.ActorDefine
{
    public interface IOrderStatusActor : IActor
    {
        Task<string> Paid(string orderId);
        Task<string> GetStatus(string orderId);
    }
}

定义OrderStatusActor实现IOrderStatusActor，并继承自Actor

using Dapr.Actors.Runtime;

using System.Threading.Tasks;

namespace FrontEnd.ActorDefine
{
    public class OrderStatusActor : Actor, IOrderStatusActor
    {
        public OrderStatusActor(ActorHost host) : base(host)
        {
        }


        public async Task<string> Paid(string orderId)
        {
            // change order status to paid
            await StateManager.AddOrUpdateStateAsync(orderId, "init", (key, currentStatus) => "paid");
            return orderId;
        }

        public async Task<string> GetStatus(string orderId)
        {
            return await StateManager.GetStateAsync<string>(orderId);
        }

    }
}

需要注意的是，执行组件方法的返回类型必须为 Task 或 Task<T> 。此外，执行组件方法最多只能有一个参数。返回类型和参数都必须可 System.Text.Json 序列化。

Actor的api是必需的，因为 Dapr 挎斗调用应用程序来承载和与执行组件实例进行交互，所以在Startup的Configure中配置

app.UseEndpoints(endpoints =>
            {
                endpoints.MapActorsHandlers();
               // .......
            });

Startup类是用于注册特定执行组件类型的位置。在ConfigureServices 注册 services.AddActors ：

services.AddActors(options =>
            {
                options.Actors.RegisterActor<OrderStatusActor>();
            });

为测试这个Actor，需要定义一个接口调用，新增ActorController

using Dapr.Actors;
using Dapr.Actors.Client;

using FrontEnd.ActorDefine;

using Microsoft.AspNetCore.Mvc;

using System.Threading.Tasks;

namespace FrontEnd.Controllers
{
    [Route("[controller]")]
    [ApiController]
    public class ActorController : ControllerBase
    {
        [HttpGet("paid/{orderId}")]
        public async Task<ActionResult> PaidAsync(string orderId)
        {
            var actorId = new ActorId("myid-"+orderId);
            var proxy = ActorProxy.Create<IOrderStatusActor>(actorId, "OrderStatusActor");
            var result = await proxy.Paid(orderId);
            return Ok(result);
        }
    }
}

ActorProxy.Create 为创建代理实例。 Create方法采用两个参数：标识特定执行组件和执行组件 ActorId 类型。它还具有一个泛型类型参数，用于指定执行组件类型所实现的执行组件接口。由于服务器和客户端应用程序都需要使用执行组件接口，它们通常存储在单独的共享项目中。

启动FrontEnd

dapr run --dapr-http-port 3501 --app-port 5001  --app-id frontend dotnet  .\\FrontEnd\\bin\\Debug\\net5.0\\FrontEnd.dll

下面通过postman测试下，调用成功

 查看redis中的数据

127.0.0.1:6379> keys *
 1) "test_topic"
 2) "frontend||guid"
 3) "frontend||name"
 5) "newOrder"
 6) "frontend||OrderStatusActor||myid-123||123"
 7) "myapp2||key2"
 8) "myapp2||key1"
 9) "deathStarStatus"
10) "myapp||name"
127.0.0.1:6379> hgetall frontend||OrderStatusActor||myid-123||123
1) "data"
2) "\\"init\\""
3) "version"
4) "1"

可以发现actor数据的命名规则是appName||ActorName||ActorId||key

同样可以使用注入的方式创建proxy，ActorController中注入IActorProxyFactory

private readonly IActorProxyFactory _actorProxyFactory;

        public ActorController(IActorProxyFactory actorProxyFactory)
        {
            _actorProxyFactory = actorProxyFactory;
        }

新增获取数据接口

[HttpGet("get/{orderId}")]
        public async Task<ActionResult> GetAsync(string orderId)
        {
            var proxy = _actorProxyFactory.CreateActorProxy<IOrderStatusActor>(
                new ActorId("myid-" + orderId),
                "OrderStatusActor");

            return Ok(await proxy.GetStatus(orderId));
        }

重新启动FrontEnd

dapr run --dapr-http-port 3501 --app-port 5001  --app-id frontend dotnet  .\\FrontEnd\\bin\\Debug\\net5.0\\FrontEnd.dll

postman测试

 Timer操作

使用Actor基类的 RegisterTimerAsync 方法计划计时器。在OrderStatusActor类中新增方法

public Task StartTimerAsync(string name, string text)
        {
            return RegisterTimerAsync(
                name,
                nameof(TimerCallbackAsync),
                Encoding.UTF8.GetBytes(text),
                TimeSpan.Zero,
                TimeSpan.FromSeconds(3));
        }

        public Task TimerCallbackAsync(byte[] state)
        {
            var text = Encoding.UTF8.GetString(state);

            _logger.LogInformation($"Timer fired: {text}");

            return Task.CompletedTask;
        }

StartTimerAsync方法调用 RegisterTimerAsync 来计划计时器。 RegisterTimerAsync 采用五个参数：

1. 计时器的名称。

2. 触发计时器时要调用的方法的名称。

3. 要传递给回调方法的状态。

4. 首次调用回调方法之前要等待的时间。

5. 回调方法调用之间的时间间隔。可以指定 以 TimeSpan.FromMilliseconds(-1) 禁用定期信号。

在OrderStatusActor构造方法中调用StartTimerAsync

StartTimerAsync("test-timer", "this is a test timer").ConfigureAwait(false).GetAwaiter().GetResult();

重新启动FrontEnd

dapr run --dapr-http-port 3501 --app-port 5001  --app-id frontend dotnet  .\\FrontEnd\\bin\\Debug\\net5.0\\FrontEnd.dll

通过调用paid接口实例化一个Actor，即可开启timer

 查看控制台，timer触发成功

== APP == info: FrontEnd.ActorDefine.OrderStatusActor[0]
== APP ==       Timer fired: this is a test timer

TimerCallbackAsync方法以二进制形式接收用户状态。在示例中，回调在将状态写入日志之前将状态 string 解码回 。

可以通过调用 来停止计时器 UnregisterTimerAsync ：

public Task StopTimerAsync(string name)
    {
        return UnregisterTimerAsync(name);
    }

Reminder操作

使用Actor基类的 RegisterReminderAsync 方法计划计时器。在OrderStatusActor类中新增方法

public Task SetReminderAsync(string text)
        {
            return RegisterReminderAsync(
                "test-reminder",
                Encoding.UTF8.GetBytes(text),
                TimeSpan.Zero,
                TimeSpan.FromSeconds(1));
        }

        public Task ReceiveReminderAsync(
            string reminderName, byte[] state,
            TimeSpan dueTime, TimeSpan period)
        {
            if (reminderName == "test-reminder")
            {
                var text = Encoding.UTF8.GetString(state);

                Logger.LogWarning($"reminder fired: {text}");
            }

            return Task.CompletedTask;
        }

RegisterReminderAsync方法类似于 RegisterTimerAsync ，但不必显式指定回调方法。如上面的示例所示，实现 IRemindable.ReceiveReminderAsync 以处理触发的提醒。

public class OrderStatusActor : Actor, IOrderStatusActor, IRemindable

ReceiveReminderAsync触发提醒时调用 方法。它采用 4 个参数：

1. 提醒的名称。

2. 注册期间提供的用户状态。

3. 注册期间提供的调用到期时间。

4. 注册期间提供的调用周期。

在OrderStatusActor构造方法中调用SetReminderAsync

SetReminderAsync("this is a test reminder").ConfigureAwait(false).GetAwaiter().GetResult();

重新启动FrontEnd

dapr run --dapr-http-port 3501 --app-port 5001  --app-id frontend dotnet  .\\FrontEnd\\bin\\Debug\\net5.0\\FrontEnd.dll

通过调用paid接口实例化一个Actor，即可开启reminder

 查看控制台，reminder触发成功

== APP == warn: FrontEnd.ActorDefine.OrderStatusActor[0]
== APP ==       reminder fired: this is a test reminder
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