Orleans 知多少 | 3. Hello Orleans
1. 引言
是的，Orleans v3.0.0 已经发布了，并已经完全支持 .NET Core 3.0。所以，Orleans 系列是时候继续了，抱歉，让大家久等了。万丈高楼平地起，这一节我们就先来了解下Orleans的基本使用。
2. 模板项目讲解
在上一篇文章中，我们了解到Orleans 作为.NET 分布式框架，其主要包括三个部分：Client、Grains、Silo Host（Server）。因此，为了方便讲解，创建如下的项目结构进行演示：
这里有几点需要说明：
Orleans.Grains：类库项目，用于定义Grain的接口以及实现，需要引用
Microsoft.Orleans.CodeGenerator.MSBuild和Microsoft.Orleans.Core.AbstractionsNuGet包。Orleans.Server：控制台项目，为 Silo 宿主提供宿主环境，需要引用
Microsoft.Orleans.Server和Microsoft.Extensions.HostingNuGet包，以及Orleans.Grains项目。Orleans.Client：控制台项目，用于演示如何借助Orleans Client建立与Orleans Server的连接，需要引用
Microsoft.Orleans.Client和Microsoft.Extensions.HostingNuGet包，同时添加Orleans.Grains项目引用。
3. 第一个Grain
Grain作为Orleans的第一公民，以及Virtual Actor的实际代言人，想吃透Orleans，那Grain就是第一道坎。先看一个简单的Demo，我们来模拟统计网站的实时在线用户。在 Orleans.Grains添加 ISessionControl接口，主要用户登录状态的管理。
public interface ISessionControlGrain : IGrainWithStringKey
{
Task Login(string userId);
Task Logout(string userId);
Task GetActiveUserCount();
} 可以看见Grain的定义很简单，只需要指定继承自IGrain的接口就好。这里面继承自 IGrainWithStringKey，说明该Grain 的Identity Key(身份标识)为 string类型。同时需要注意的是Grain 的方法申明，返回值必须是：Task、Task、ValueTask。紧接着定义 SessionControlGrain来实现 ISessionControlGrain接口。
public class SessionControlGrain : Grain, ISessionControlGrain
{
private List LoginUsers { get; set; } = new List();
public Task Login(string userId)
{
//获取当前Grain的身份标识(因为ISessionControlGrain身份标识为string类型，GetPrimaryKeyString());
var appName = this.GetPrimaryKeyString();
LoginUsers.Add(userId);
Console.WriteLine($"Current active users count of {appName} is {LoginUsers.Count}");
return Task.CompletedTask;
}
public Task Logout(string userId)
{
//获取当前Grain的身份标识
var appName = this.GetPrimaryKey();
LoginUsers.Remove(userId);
Console.WriteLine($"Current active users count of {appName} is {LoginUsers.Count}");
return Task.CompletedTask;
}
public Task GetActiveUserCount()
{
return Task.FromResult(LoginUsers.Count);
}
} 实现也很简单，Grain的实现要继承自 Grain基类。代码中我们定义了一个 List集合用于保存登录用户。
4. 第一个Silo Host（Server）
定义一个Silo用于暴露Grain提供的服务，在 Orleans.Server.Program中添加以下代码用于启动Silo Host。
static Task Main(string[] args)
{
Console.Title = typeof(Program).Namespace;
// define the cluster configuration
return Host.CreateDefaultBuilder()
.UseOrleans((builder) =>
{
builder.UseLocalhostClustering()
.AddMemoryGrainStorageAsDefault()
.Configure(options =>
{
options.ClusterId = "Hello.Orleans";
options.ServiceId = "Hello.Orleans";
})
.Configure(options => options.AdvertisedIPAddress = IPAddress.Loopback)
.ConfigureApplicationParts(parts =>
parts.AddApplicationPart(typeof(ISessionControlGrain).Assembly).WithReferences());
}
)
.ConfigureServices(services =>
{
services.Configure(options =>
{
options.SuppressStatusMessages = true;
});
})
.ConfigureLogging(builder => { builder.AddConsole(); })
.RunConsoleAsync();
} Host.CreateDefaultBuilder()：创建泛型主机提供宿主环境。UseOrleans：用来配置Oleans。UseLocalhostClustering()：用于在开发环境下指定连接到本地集群。Configure<ClusterOptions>：用于指定连接到那个集群。Configure<EndpointOptions>：用于配置silo与silo、silo与client之间的通信端点。开发环境下可仅指定回环地址作为集群间通信的IP地址。ConfigureApplicationParts()：用于指定暴露哪些Grain服务。
以上就是开发环境下，Orleans Server的基本配置。对于详细的配置也可以先参考Orleans Server Configuration。后续也会有专门的一篇文章来详解。
5. 第一个Client
客户端的定义也很简单，主要是创建 IClusterClient对象建立于Orleans Server的连接。因为 IClusterClient最好能在程序启动之时就建立连接，所以可以通过继承 IHostedService来实现。在 Orleans.Client中定义 ClusterClientHostedService继承自 IHostedService。
public class ClusterClientHostedService : IHostedService
{
public IClusterClient Client { get; }
private readonly ILogger _logger;
public ClusterClientHostedService(ILogger logger, ILoggerProvider loggerProvider)
{
_logger = logger;
Client = new ClientBuilder()
.UseLocalhostClustering()
.Configure(options =>
{
options.ClusterId = "Hello.Orleans";
options.ServiceId = "Hello.Orleans";
})
.ConfigureLogging(builder => builder.AddProvider(loggerProvider))
.Build();
}
public Task StartAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
var attempt = 0;
var maxAttempts = 100;
var delay = TimeSpan.FromSeconds(1);
return Client.Connect(async error =>
{
if (cancellationToken.IsCancellationRequested)
{
return false;
}
if (++attempt < maxAttempts)
{
_logger.LogWarning(error,
"Failed to connect to Orleans cluster on attempt {@Attempt} of {@MaxAttempts}.",
attempt, maxAttempts);
try
{
await Task.Delay(delay, cancellationToken);
}
catch (OperationCanceledException)
{
return false;
}
return true;
}
else
{
_logger.LogError(error,
"Failed to connect to Orleans cluster on attempt {@Attempt} of {@MaxAttempts}.",
attempt, maxAttempts);
return false;
}
});
}
public async Task StopAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
try
{
await Client.Close();
}
catch (OrleansException error)
{
_logger.LogWarning(error, "Error while gracefully disconnecting from Orleans cluster. Will ignore and continue to shutdown.");
}
}
} 代码讲解：
1.构造函数中通过借助 ClientBuilder() 来初始化 IClusterClient。其中 UseLocalhostClustering()用于连接到开发环境中的localhost 集群。并通过 Configure<ClusterOptions>指定连接到哪个集群。（需要注意的是，这里的ClusterId必须与Orleans.Server中配置的保持一致。
Client = new ClientBuilder()
.UseLocalhostClustering()
.Configure(options =>
{
options.ClusterId = "Hello.Orleans";
options.ServiceId = "Hello.Orleans";
})
.ConfigureLogging(builder => builder.AddProvider(loggerProvider))
.Build(); 2. 在 StartAsync方法中通过调用 Client.Connect建立与Orleans Server的连接。同时定义了一个重试机制。
紧接着我们需要将 ClusterClientHostedService添加到Ioc容器，添加以下代码到 Orleans.Client.Program中：
static Task Main(string[] args)
{
Console.Title = typeof(Program).Namespace;
return Host.CreateDefaultBuilder()
.ConfigureServices(services =>
{
services.AddSingleton();
services.AddSingleton(_ => _.GetService());
services.AddSingleton(_ => _.GetService().Client);
services.AddHostedService();
services.Configure(options =>
{
options.SuppressStatusMessages = true;
});
})
.ConfigureLogging(builder =>
{
builder.AddConsole();
})
.RunConsoleAsync();
} 对于 ClusterClientHostedService，并没有选择直接通过 services.AddHostedService<T>的方式注入，是因为我们需要注入该服务中提供的 IClusterClient（单例），以供其他类去消费。
紧接着，定义一个 HelloOrleansClientHostedService用来消费定义的 ISessionControlGrain。
public class HelloOrleansClientHostedService : IHostedService
{
private readonly IClusterClient _client;
private readonly ILogger _logger;
public HelloOrleansClientHostedService(IClusterClient client, ILogger logger)
{
_client = client;
_logger = logger;
}
public async Task StartAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
// 模拟控制台终端用户登录
await MockLogin("Hello.Orleans.Console");
// 模拟网页终端用户登录
await MockLogin("Hello.Orleans.Web");
}
///
/// 模拟指定应用的登录
///
///
/// (appName);
ParallelLoopResult result = Parallel.For(0, 10000, (index) =>
{
var userId = $"User-{index}";
sessionControl.Login(userId);
});
if (result.IsCompleted)
{
//ParallelLoopResult.IsCompleted 只是返回所有循环创建完毕，并不保证循环的内部任务创建并执行完毕
//所以，此处手动延迟5秒后再去读取活动用户数。
await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(5));
var activeUserCount = await sessionControl.GetActiveUserCount();
_logger.LogInformation($"The Active Users Count of {appName} is {activeUserCount}");
}
}
public Task StopAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
_logger.LogInformation("Closed!");
return Task.CompletedTask; ;
}
} 代码讲解：这里定义了一个 MockLogin用于模拟不同终端10000个用户的并发登录。
通过构造函数注入需要的
IClusterClient。通过指定Grain接口以及身份标识，就可以通过Client 获取对应的Grain，进而消费Grain中暴露的方法。
varsessionControl=_client.GetGrain<ISessionControlGrain>(appName);这里需要注意的是，指定的身份标识为终端应用的名称，那么在整个应用生命周期内，将有且仅有一个代表这个终端应用的Grain。使用
Parallel.For模拟并发ParallelLoopResult.IsCompleted只是返回所有循环任务创建完毕，并不代表循环的内部任务执行完毕。
6. 启动第一个 Orleans 应用
先启动 Orleans.Server：
再启动 Orleans.Client：
从上面的运行结果来看，模拟两个终端10000个用户的并发登录，最终输出的活动用户数量均为10000个。回顾整个实现，并没有用到诸如锁、并发集合等避免并发导致的线程安全问题，但却输出正确的期望结果，这就正好说明了Orleans强大的并发控制特性。
public class SessionControlGrain : Grain, ISessionControlGrain
{
// 未使用并发集合
private List LoginUsers { get; set; } = new List();
public Task Login(string userId)
{
//获取当前Grain的身份标识(因为ISessionControlGrain身份标识为string类型，GetPrimaryKeyString());
var appName = this.GetPrimaryKeyString();
LoginUsers.Add(userId);//未加锁
Console.WriteLine($"Current active users count of {appName} is {LoginUsers.Count}");
return Task.CompletedTask;
}
....
} 7. 小结
通过简单的演示，想必你对Orleans的编程实现有了基本的认知，并体会到其并发控制的强大之处。这只是简单的入门演练，Orleans很多强大的特性，后续再结合具体场景进行详细阐述。源码已上传至GitHub：Hello.Orleans