從零開始,使用 Dapr 簡化微服務

序言

Dapr 作爲新一代微服務模式,使用 sidecar 模式,簡化了現有微服務系統代碼,將基礎設施層以 sidecar 模式分離,使得開發人員更集中於業務邏輯編寫。

本文以 net6 和 dapr1.5 爲基礎,搭建一個 dapr 的簡單使用示例。

1、安裝 Docker

Dapr 的運行依賴於 Docker 環境。

作爲學習環境,使用 Centos 7 系統安裝 Docker。

安裝 Docker 推薦使用 daocloud 一鍵安裝命令:

curl -sSL https://get.daocloud.io/docker | sh

安裝完成後運行命令:

[root@localhost ~]# docker -v
Docker version 20.10.11, build dea9396

顯示對應的 Docker 版本即安裝成功。

2、安裝 Dapr CLI

官方解釋:Dapr CLI 是您用於各種 Dapr 相關任務的主要工具。您可以使用它來運行一個帶有 Dapr sidecar 的應用程序, 以及查看 sidecar 日誌、列出運行中的服務、運行 Dapr 儀表板。

下載 Dapr CLI

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

驗證安裝情況

dapr -v

輸出以下內容即安裝成功。

CLI version: 1.5.0
Runtime version: 1.5.0

由於國內網絡問題,使用官方的 Dapr 安裝方法一般會遇到各種問題,因此把 dapr 下載下來,通過腳本進行安裝。

修改 hosts 文件

vi /etc/hosts
140.82.114.4 github.com  
199.232.69.194 github.global.ssl.fastly.net
140.82.114.9 codeload.github.com

刷新緩存

yum install -y nscd
service nscd restart

首先需要安裝 Git,然後執行以下命令:

git clone -v https://gitee.com/Two-Twoone/dapr-installer.git
cd dapr-installer/
./install.sh

雖然還是很慢,但是總比下不了好多了。

上面命令啓動了幾個容器,運行下列操作來驗證:

[root@localhost dapr-installer]# docker ps --format "table {{.ID}}\t{{.Names}}\t{{.Ports}}"
CONTAINER ID   NAMES            PORTS
a0565f609846   dapr_placement   0.0.0.0:50005->50005/tcp, :::50005->50005/tcp
c392f5cf7a18   dapr_redis       0.0.0.0:6379->6379/tcp, :::6379->6379/tcp
2ee68c450b29   dapr_zipkin      9410/tcp, 0.0.0.0:9411->9411/tcp, :::9411->9411/tcp

3、安裝 Net6 SDK

 rpm -Uvh https://packages.microsoft.com/config/rhel/7/packages-microsoft-prod.rpm
 yum update
 yum install dotnet-sdk-6.0

4、創建應用程序

創建 2 個項目分別爲 product,cart 引用 Dapr

dotnet add package Dapr.AspNetCore

Program.cs 中對 的 AddDapr 調用將 DaprClient 類註冊到 ASP.NET Core 注入系統。註冊客戶端後,現在可以將 的實例注入服務代碼, DaprClient 以與 Dapr sidecar、構建基塊和組件進行通信。

builder.Services.AddControllers().AddDapr();

4.1、服務調用

在微服務系統中,服務與服務間的調用必不可少,難點主要集中在服務所在位置,發生錯誤時如何重試,負載均衡等問題。

Dapr 中使用 sidecar 作爲服務的反向代理模塊來解決這些問題。

prodcut 項目增加下列代碼

    [Route("api/[controller]")]
    [ApiController]
    public class ProductController : ControllerBase
    {
        private ILogger<ProductController> _logger;

        public ProductController(ILogger<ProductController> logger)
        {
            _logger = logger;
        }
        private static readonly List<string> products = new List<string> { "aa", "bb", "cc", "dd", "ee", "ff", "gg", "hh", "ii", "jj", "kk", "ll", "mm", "nn" };
        [HttpGet]
        public  ActionResult Get()
        {
            _logger.LogInformation($"調用了獲取商品方法");
            string[] temps = new string[5];
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                Random random = new Random(Guid.NewGuid().GetHashCode());
                temps[i] = products[random.Next(0, products.Count - 1)];
            }
            return Ok( temps);
        }
    }
# 啓動Product 項目
dapr run --app-id ProductDemo --app-port 5010 --dapr-http-port 7015 -- dotnet /root/www/product/Dapr.Product.Sample.dll --urls "http://*:5010"

cart 項目增加下列代碼,dapr 支持 http,grpc 調用方式,這裏以常用的 webapi 爲例,使用 http 方式調用。

InvokeMethodAsync 方法中 appid 對應的就是 dapr run 中的 appid,無需關係調用地址。

    [Route("api/[controller]")]
    [ApiController]
    public class CartController : ControllerBase
    {
        private  readonly DaprClient _daprClient;
        private  readonly ILogger<CartController> _logger;
        public CartController(DaprClient daprClient, ILogger<CartController> logger)
        {
            _daprClient = daprClient;
            _logger = logger;
        }

        [HttpGet]
        [Route("GetProducts")]
        public async Task<IActionResult> GetProducts()
        {
            _logger.LogInformation($" Cart 獲取商品");
            var products = await _daprClient.InvokeMethodAsync<List<string>>(HttpMethod.Get, "ProductDemo", "/api/Product/GetAll");
            return Ok(products);
        }
    }

將程序上傳到 linux 服務器,運行程序

# 啓動 Cart 項目
dapr run --app-id CartDemo --app-port 5020 --dapr-http-port 7025 -- dotnet /root/www/cart/Dapr.Cart.Sample.dll --urls "http://*:5020"

調用接口,可以看到 Cart 項目幾乎沒有代碼入侵就實現了接口調用。

[root@localhost ~]# curl -X 'GET'   'http://192.168.2.110:5020/api/Cart/GetProducts'
["aa","bb","cc","dd","ee","ff","gg","hh","ii","jj","kk","ll","mm","nn"]

Dapr 內部使用了 mDns 進行了服務註冊發現和負載均衡,部署多個 product 後調用,可以看到輪詢調用效果。

在自承載模式下,Dapr 使用 mDNS 查找它。在 Kubernetes 模式下運行時,Kubernetes DNS 服務確定地址。

在調用失敗和瞬態錯誤的情況下,服務調用會執行自動重試,Dapr 默認是開啓了重試,所以接口不支持冪等是十分危險的行爲。

4.2、發佈訂閱

發佈訂閱模式,主要是用於微服務間基於消息進行相互通信。你可能也會說,這也要拿出來說,我搞個 RabbitMQ/Kafka 就是了,

原來我們都會根據使用的組件引入不同的 sdk,不同的消息隊列監聽、消費模式還不一樣。

Dapr 提供了一個構建基塊,可顯著簡化實現發佈 / 訂閱功能,從而和底層基礎設施解耦,編寫業務邏輯時不需要關心是什麼消息隊列。

再 Program 中添加發布訂閱支持

        app.UseCloudEvents();
        app.UseEndpoints(endpoints =>
        {
            endpoints.MapSubscribeHandler();
        });

訂閱消息,使用 Topic 特性,傳遞 pubsub 和主題名稱

        [Topic("pubsub", "newUser")]
        public ActionResult subUserInfo(UserInfo us)
        {
            _logger.LogInformation($"接收到訂閱消息 id:{us.id} name:{us.name},age:{us.age},sex:{us.sex}");
            return Ok("處理完畢");
        }

發佈消息,使用 dapr 公開方法 PublishEventAsync,傳遞 pubsub 和主題名稱,以及消息體

    	[HttpPost]
        public async Task<IActionResult> PubUserInfo(UserInfo us)
        {
            await _daprClient.PublishEventAsync("pubsub", "newUser", us);
            return Ok();
        }

消息發佈訂閱組件支持 RabbitMQ,Redis,Kafka 等。

4.3、狀態管理

Dapr 默認使用 Redis 作爲狀態存儲。它也支持 MongoDB,PostgreSQL,SQL Server 等。

它不會對上層暴露底層用的那個中間件,也就是說在不同環境下可以使用同一套代碼來使用不同的中間件。

       [HttpPost]
       [Route("SaveUserList")]
        public async Task<IActionResult> SaveUserList()
        {
            var temps = new List<UserInfo>
            {
                new UserInfo("小紅",1,true,Guid.NewGuid().ToString()),
                new UserInfo("小黃",1,true,Guid.NewGuid().ToString()),
                new UserInfo("小藍",1,true,Guid.NewGuid().ToString())
            };
          	await _daprClient.SaveStateAsync("statestore", "UserList", temps);
            return Ok(1);
        }
        [HttpGet]
        [Route("GetUserList")]
        public async Task<IActionResult> GetUserList()
        {
            var list = await _daprClient.GetStateAsync<List<UserInfo>>("statestore", "UserList");
            return Ok(list);
        }
      	[HttpGet]
        [Route("DeleteUserList")]
        public async Task<IActionResult> DeleteUserList()
        {
            await _daprClient.DeleteStateAsync("statestore", "UserList");
            return Ok(1);
        }

        public record UserInfo(string name, int age, bool sex, string id);

4.4、鏈路追蹤

傳統微服務中, 要實現鏈路追蹤,對代碼的侵入強。

Dapr 在 Sidecar 中添加了一個 http/grpc 中間件。攔截所有應用程序流量,並自動注入關聯 ID 以跟蹤分佈式事務。

使用 Zipkin 協議進行分佈式跟蹤,無需代碼檢測,使用可配置的跟蹤級別自動跟蹤所有流量。

5、總結

本文只是對 Dapr 做了一個簡單示例,對各個組件具體的實現原理沒有做過多深入講解。

Dapr 區別於傳統微服務框架最大的優點就是 Sidecar 。以前的微服務框架都需要代碼項目引用微服務相關的一些類庫,無論是服務註冊發現、熔斷、配置等都是要調用對應類庫實現,這些類庫是運行在微服務的進程中的,因此這些類庫都需要使用和業務代碼一樣(或者兼容)的語言來開發,因此是比較重的。

而 Sidecar 這種模式,把 “註冊發現、熔斷、配置” 等這些微服務的功能都剝離到一個和業務代碼的進程相伴而行的獨立進程中,業務代碼通過 http 或者 grpc 等方式和這個 Sidecar 進程通訊來完成微服務的相關服務的調用。

顯而易見,在 Sidecar 這種模式中,業務代碼中只有極少數和 Sidecar 進程通訊的代碼,因此非常輕量級。這樣 Sidecar 進程中的服務可以獨立升級,模塊可以自由組合,不會干擾業務代碼。同時由於 Sidecar 的進程是獨立的進程,業務代碼和 Sidecar 進程通訊是採用 http、grpc 這樣語言無關的協議,因此業務代碼可以採用任何語言來進行開發。

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