.NET中的MassTransit分布式应用框架详解

2022-11-13 18:11:31 分布式框架详解

引言

A free, open-source distributed application framework for .net.
一个免费、开源的.NET 分布式应用框架。-- MassTransit 官网

MassTransit，直译公共交通，是由Chris Patterson开发的基于消息驱动的.NET 分布式应用框架，其核心思想是借助消息来实现服务之间的松耦合异步通信，进而确保应用更高的可用性、可靠性和可扩展性。通过对消息模型的高度抽象，以及对主流的消息代理（包括RabbitMQ、ActiveMQ、Kafaka、Azure Service Bus、Amazon SQS等）的集成，大大简化了基于消息驱动的开发门槛，同时内置了连接管理、消息序列化和消费者生命周期管理，以及诸如重试、限流、断路器等异常处理机制，让开发者更好的专注于业务实现。
简而言之，MassTransit实现了消息代理透明化。无需面向消息代理编程进行诸如连接管理、队列的申明和绑定等操作，即可轻松实现应用间消息的传递和消费。

快速体验

空口无凭，创建一个项目快速体验一下。

基于worker模板创建一个基础项目：dotnet new worker -n MassTransit.Demo
打开项目，添加NuGet包：MassTransit
定义订单创建事件消息契约：

using System;

namespace MassTransit.Demo
{
    public record OrderCreatedEvent
    {
        public Guid OrderId { get; set; }
    }
}

4.修改Worker类，发送订单创建事件：

namespace MassTransit.Demo;

public class Worker : BackgroundService
{
    readonly IBus _bus;//注册总线
    public Worker(IBus bus)
    {
        _bus = bus;
    }
    protected override async Task ExecuteAsync(CancellationToken stoppingToken)
    {
        while (!stoppingToken.IsCancellationRequested)
        {
            //模拟并发送订单创建事件
            await _bus.Publish(new OrderCreatedEvent(Guid.NewGuid()), stoppingToken);
            await Task.Delay(1000, stoppingToken);
        }
    }
}

5.仅需实现IConsumer<OrderCreatedEvent>泛型接口，即可实现消息的订阅：

public class OrderCreatedEventConsumer: IConsumer<OrderCreatedEvent>
{
    private readonly ILogger<OrderCreatedEventConsumer> _logger;
    public OrderCreatedEventConsumer(ILogger<OrderCreatedEventConsumer> logger)
    {
        _logger = logger;
    }
    public Task Consume(ConsumeContext<OrderCreatedEvent> context)
    {
        _logger.LogInfORMation($"Received Order:{context.Message.OrderId}");
        return Task.CompletedTask;
    }
}

6.注册服务：

using MassTransit;
using MassTransit.Demo;

IHost host = Host.CreateDefaultBuilder(args)
    .ConfigureServices(services =>
    {
        services.AddHostedService<Worker>();
        services.AddMassTransit(configurator =>
        {
            //注册消费者
            configurator.AddConsumer<OrderCreatedEventConsumer>();
            //使用基于内存的消息路由传输
            configurator.UsingInMemory((context, cfg) =>
            {
                cfg.ConfigureEndpoints(context);
            });
        });
    })
    .Build();

await host.RunAsync();

7.运行项目，一个简单的进程内事件发布订阅的应用就完成了。

如果需要使用RabbitMQ 消息代理进行消息传输，则仅需安装MassTransit.RabbitMQNuGet包，然后指定使用RabbitMQ 传输消息即可。

using MassTransit;
using MassTransit.Demo;

IHost host = Host.CreateDefaultBuilder(args)
    .ConfigureServices(services =>
    {
        services.AddHostedService<Worker>();
        services.AddMassTransit(configurator =>
        {
            configurator.AddConsumer<OrderCreatedEventConsumer>();
            
            // configurator.UsingInMemory((context, cfg) =>
            // {
            //     cfg.ConfigureEndpoints(context);
            // });
            
            configurator.UsingRabbitMq((context, cfg) =>
            {
                cfg.Host(
                    host: "localhost",
                    port: 5672,
                    virtualHost: "/",
                    configure: hostConfig =>
                    {
                        hostConfig.Username("guest");
                        hostConfig.Password("guest");
                    });
                cfg.ConfigureEndpoints(context);
            });
        });
    })
    .Build();

await host.RunAsync();

运行项目，MassTransit会自动在指定的RabbitMQ上创建一个类型为fanout的MassTransit.Demo.OrderCreatedEventExchange和一个与OrderCreatedEvent同名的队列进行消息传输，如下图所示。

核心概念

MassTranist 为了实现消息代理的透明化和应用间消息的高效传输，抽象了以下概念，其中消息流转流程如下图所示：

Message：消息契约，定义了消息生产者和消息消费者之间的契约。
Producer：生产者，发送消息的一方都可以称为生产者。
SendEndpoint：发送端点，用于将消息内容序列化，并发送到传输模块。
Transport：传输模块，消息代理透明化的核心，用于和消息代理通信，负责发送和接收消息。
ReceiveEndpoint：接收端点，用于从传输模块接收消息，反序列化消息内容，并将消息路由到消费者。
Consumer：消费者，用于消息消费。

从上图可知，本质上还是发布订阅模式的实现，接下来就核心概念进行详解。

Message

Message：消息，可以使用class、interface、struct和record来创建，消息作为一个契约，需确保创建后不能篡改，因此应只保留只读属性且不应包含方法和行为。MassTransit使用的是包含命名空间的完全限定名即typeof(T).FullName来表示特定的消息类型。因此若在另外的项目中消费同名的消息类型，需确保消息的命名空间相同。另外需注意消息不应继承，以避免发送基类消息类型造成的不可预期的结果。为避免此类情况，官方建议使用接口来定义消息。在MassTransit中，消息主要分为两种类型：

Command：命令，用于告诉服务做什么，命令被发送到指定端点，仅被一个服务接收并执行。一般以动名词结构命名，如：UpdateAddress、CancelOrder。
Event：事件，用于告诉服务什么发生了，事件被发布到多个端点，可以被多个服务消费。一般以过去式结构命名，如：AddressUpdated，OrderCanceled。

经过MassTransit发送的消息，会使用信封包装，包含一些附加信息，数据结构举例如下：

{
    "messageId": "6c600000-873b-00ff-9a8f-08da8da85542",
    "requestId": null,
    "correlationId": null,
    "conversationId": "6c600000-873b-00ff-9526-08da8da85544",
    "initiatorId": null,
    "sourceAddress": "rabbitmq://localhost/THINKPAD_MassTransitDemo_bus_ptoyyyr88cyx9s1gbdpe5kniy1?temporary=true",
    "destinationAddress": "rabbitmq://localhost/MassTransit.Demo:OrderCreatedEvent",
    "responseAddress": null,
    "faultAddress": null,
    "messageType": [
        "urn:message:MassTransit.Demo:OrderCreatedEvent"
    ],
    "message": {
        "orderId": "fd8a3598-4c3a-4ec9-bbf9-d5f508e1a0d8"
    },
    "expirationTime": null,
    "sentTime": "2022-09-03T12:32:15.0796943Z",
    "headers": {},
    "host": {
        "MachineName": "THINKPAD",
        "processName": "MassTransit.Demo",
        "processId": 24684,
        "assembly": "MassTransit.Demo",
        "assemblyVersion": "1.0.0.0",
        "frameworkVersion": "6.0.5",
        "massTransitVersion": "8.0.6.0",
        "operatingSystemVersion": "Microsoft windows NT 10.0.19044.0"
    }
}

从以上消息实例中可以看出一个包装后的消息包含以下核心属性：

messageId：全局唯一的消息ID
messageType：消息类型
message：消息体，也就是具体的消息实例
sourceAddress：消息来源地址
destinationAddress：消息目标地址
responseAddress：响应地址，在请求响应模式中使用
faultAddress：消息异常发送地址，用于存储异常消费消息
headers：消息头，允许应用自定义扩展信息
correlationId：关联Id，在Saga状态机中会用到，用来关联系列事件
host：宿主，消息来源应用的宿主信息

Producer

Producer，生产者，即用于生产消息。在MassTransit主要借助以下对象进行命令的发送和事件的发布。

从以上类图可以看出，消息的发送主要核心依赖于两个接口：

ISendEndpoint：提供了Send方法，用于发送命令。
IPublishEndpoint：提供了Publish方法，用于发布事件。

但基于上图的继承体系，可以看出通过IBus、ISendEndpointProvider和ConsumeContext进行命令的发送；通过IBus和IPublishEndpointProvider进行事件的发布。具体举例如下：

发送命令

1.通过IBus发送：

private readonly IBus _bus;
public async Task Post(CreateOrderRequest request)
{
    //通过以下方式配置对应消息类型的目标地址
    EndpointConvention.Map<CreateOrderRequest>(new Uri("queue:create-order"));
    await _bus.Send(request);
}

2.通过ISendEndpointProvider发送：

private readonly ISendEndpointProvider  _sendEndpointProvider;
public async Task Post(CreateOrderRequest request)
{
    var serviceAddress = new Uri("queue:create-order");
    var endpoint = await _sendEndpointProvider.GetSendEndpoint(serviceAddress);
    await endpoint.Send(request);
}

3.通过ConsumeContext发送：

public class CreateOrderRequestConsumer:IConsumer<CreateOrderRequest>
{    
    public async Task Consume(ConsumeContext<CreateOrderRequest> context)
    {
    	//do something else
        var destinationAddress = new Uri("queue:lock-stock");
        var command = new LockStockRequest(context.Message.OrderId);
       
        await context.Send<LockStockRequest>(destinationAddress, command);
 		// 也可以通过获取`SendEndpoint`发送命令
        // var endpoint = await context.GetSendEndpoint(destinationAddress);
        // await endpoint.Send<LockStockRequest>(command);
    	
    }
}

发布事件

1.通过IBus发布：

private readonly IBus _bus;
public async Task Post(CreateOrderRequest request)
{
    //do something
    await _bus.Publish(request);
}

2.通过IPublishEndpoint发布：

private readonly IPublishEndpoint _publishEndpoint;
public async Task Post(CreateOrderRequest request)
{
    //do something
    var order = CreateOrder(request);
    await _publishEndpoint.Publish<OrderCreatedEvent>(new OrderCreateEvent(order.Id));
}

3.通过ConsumeContext发布：

public class CreateOrderRequestConsumer: IConsumer<CreateOrderRequest>
{    
    public async Task Consume(ConsumeContext<CreateOrderRequest> context)
    {
        var order = CreateOrder(conext.Message);
    	await context.Publish<OrderCreatedEvent>(new OrderCreateEvent(order.Id));
    }
}

Consumer

Consumer，消费者，即用于消费消息。MassTransit 包括多种消费者类型，主要分为无状态和有状态两种消费者类型。

无状态消费者

无状态消费者，即消费者无状态，消息消费完毕，消费者就释放。主要的消费者类型有：IConsumer<TMessage>、JobConsumer、IActivity和RoutingSlip等。其中IConsumer<TMessage>已经在上面的快速体验部分举例说明。而JobConsumer<TMessage>主要是对IConsumer<TMessage>的补充，其主要应用场景在于执行耗时任务。
而对于IActivity和RoutingSlip则是MassTransit Courier的核心对象，主要用于实现Saga模式的分布式事务。MassTransit Courier 实现了Routing Slip模式，通过按需有序组合一系列的Activity，得到一个用来限定消息处理顺序的Routing Slip。而每个Activity的具体抽象就是IActivity和IExecuteActivity。二者的差别在于IActivity定义了Execute和Compensate两个方法，而IExecuteActivitiy仅定义了Execute方法。其中Execute代表正向操作，Compensate代表反向补偿操作。用一个简单的下单流程：创建订单->扣减库存->支付订单举例而言，其示意图如下所示。而对于具体实现，可参阅文章：Aspnetcore&MassTransit Courier实现分布式事务

有状态消费者

有状态消费者，即消费者有状态，其状态会持久化，代表的消费者类型为MassTransitStateMachine。MassTransitStateMachine是MassTransit Automatonymous 库定义的，Automatonymous 是一个.NET 状态机库，用于定义状态机，包括状态、事件和行为。MassTransitStateMachine就是状态机的具体抽象，可以用其编排一系列事件来实现状态的流转，也可以用来实现Saga模式的分布式事务。并支持与EF Core和Dapper集成将状态持久化到关系型数据库，也支持将状态持久化到mongoDB、Redis等数据库。MassTransitStateMachine对于Saga模式分布式事务的实现方式与RoutingSlip不同，还是以简单的下单流程：创建订单->扣减库存->支付订单举例而言，其示意图如下所示。基于MassTransitStateMachine 实现分布式事务详参后续文章。

从上图可知，通过MassTransitStateMachine可以将事件的执行顺序逻辑编排在一个集中的状态机中，通过发送命令和订阅事件来推动状态流转，而这也正是Saga编排模式的实现。

应用场景

了解完MassTransit的核心概念，接下来再来看下MassTransit的核心特性以及应用场景：

基于消息的请求响应模式：可用于同步通信
Mediator模式：中间者模式的实现，类似MediatR，但功能更完善
计划任务：可用于执行定时任务
Routing Slip 模式：可用于实现Saga模式的分布式事务
Saga 状态机：可用于实现Saga模式的分布式事务
本地消息表：类似DotNetCore.Cap，用于实现最终一致性

总体而言，MassTransit是一款优秀的分布式应用框架，可作为分布式应用的消息总线，也可以用作单体应用的事件总线。感兴趣的朋友不妨一观。

到此这篇关于MassTransit 中的.NET 分布式应用框架的文章就介绍到这了,更多相关.NET 分布式应用框架内容请搜索以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持！

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