Dapr-状态管理
前言:
前一篇对Dapr的服务调用方式进行了解,本篇继续对状态管理进行了解。
一、状态管理-解决的问题
在分布式应用程序中跟踪状态存在一下问题:
- 应用程序可能需要不同类型的数据存储。
- 访问和更新数据时可能需要不同的一致性级别。
- 多个用户可以同时更新数据,需要冲突解决。
- 在与数据存储交互时,服务必须重试发生的任何短暂的暂时性错误 。
Dapr 状态管理构建块解决了这些难题。 它简化了跟踪状态,而无需依赖关系或第三方存储 Sdk 上的学习曲线。
Dapr 状态管理提供 密钥/值 API。 此功能不支持关系数据存储或图形数据存储。
二、状态管理-工作原理
应用程序可以使用Dapr的状态管理API,使用状态存储组件保存和读取键/值对。通过 HTTP 或 gRPC 调用 API。
例如,通过使用HTTP POST可以保存键/值对,通过使用HTTP GET可以读取一个键并返回它的值。
三、状态管理-特点
可插拔状态存储
Dapr数据存储被建模为组件,可以在不修改你的服务代码的情况下进行替换。
一致性
CAP 定理是一组适用于存储状态的分布式系统的原则。下图展示了CAP定理的三个属性。
定理指出,分布式数据系统提供一致性、可用性和分区容差之间的权衡。 而且,任何数据存储只能 保证三个属性中的两个:
一致性 (C) 。 群集中的每个节点都将使用最新的数据做出响应,即使在所有副本更新之前,系统都必须阻止请求。 如果查询当前正在更新的项的 "一致性系统",则在所有副本都成功更新之前,将不会收到响应。 但是,您将始终接收最新的数据。
可用性 () 。 即使该响应不是最新的数据,每个节点都将返回立即响应。 如果您在 "可用系统" 中查询正在更新的项,则您将获得该服务在此时可以提供的最佳可能的答案。
分区容差 (P) 。 即使复制的数据节点发生故障或失去与其他复制的数据节点的连接,保证系统仍可继续运行。
分布式应用程序必须处理 P 属性。 随着服务彼此间的网络调用通信,会发生网络中断 (P) 。 考虑到这一点,分布式应用程序必须是 AP 或 CP。
AP 应用程序选择 "可用性一致性"。 Dapr 通过其 最终一致性 策略支持此选择。 请考虑使用基础数据存储(例如 Azure CosmosDB)将冗余数据存储在多个副本上。 对于最终一致性,状态存储会将更新写入一个副本并完成与客户端的写入请求。 此时间过后,存储将以异步方式更新其副本。 读取请求可以返回任何副本的数据,包括尚未收到最新更新的副本。
CP 应用程序选择一致性和可用性。 Dapr 通过其 强一致性 策略支持此选择。 在此方案中,状态存储将同步更新 所有 (或在某些情况下,在完成写入请求 之前) 必需副本的 仲裁。 读取操作将跨副本持续返回最新数据。
并发
在多用户应用程序中,有可能多个用户同时更新同一时间) (相同的数据。 Dapr 支持乐观并发控制 (OCC) 来管理冲突。 OCC 基于一个假设,因为用户处理数据的不同部分,所以更新冲突很少见。 更有效的方法是将更新成功,如果不成功,则重试。 实现悲观锁定的替代方法可能会影响长时间运行的锁定,导致数据争用。
Dapr 支持使用 Etag) (OCC 的乐观并发控制。 ETag 是与存储的键/值对的特定版本相关联的值。 键/值对的每次更新时,ETag 值也会更新。 当客户端检索键/值对时,响应包括当前 ETag 值。 当客户端更新或删除键/值对时,它必须在请求正文中发送回该 ETag 值。 如果其他客户端同时更新了数据,则 Etag 不会匹配,请求将失败。 此时,客户端必须检索更新的数据,重新进行更改,然后重新提交更新。 此策略称为 第一次写入-wins。
Dapr 还支持 最后写入 wins 策略。 使用此方法时,客户端不会将 ETag 附加到写入请求。 状态存储组件将始终允许更新,即使基础值在会话期间已更改也是如此。 最后写入-wins 对于数据争用较少的高吞吐量写入方案非常有用。 同样,可以容忍偶尔的用户更新。
事务
Dapr 可以将 多项更改 作为一个作为事务实现的操作写入数据存储区。 此功能仅适用于支持 ACID 事务的数据存储。 在撰写本文时,这些存储包括 Redis、MongoDB、PostgreSQL、SQL Server和 Azure CosmosDB。
在下面的示例中,多项操作将发送到单个事务中的状态存储。 所有操作都必须成功,事务才能提交。 如果一个或多个操作失败,则回滚整个事务。
四、.Net Core中应用
1、在项目【DaprFrontEnd】中添加控制器-DaprStateController 用于展示状态的各种操作
[Route("[controller]")]
[ApiController]
public class StateController : ControllerBase
{
private readonly ILogger<DaprStateController> _logger;
private readonly DaprClient _daprClient;
public StateController(ILogger<StateController> logger, DaprClient daprClient)
{
_logger = logger;
_daprClient = daprClient;
}
/// <summary>
/// 获取值
/// </summary>
/// <returns></returns>
[HttpGet]
public async Task<ActionResult> GetAsync()
{
var result = await _daprClient.GetStateAsync<string>("statestore", "guid");
return Ok(result);
}
/// <summary>
/// 保存值
/// </summary>
/// <returns></returns>
[HttpPost]
public async Task<ActionResult> PostAsync()
{
await _daprClient.SaveStateAsync<string>("statestore", "guid", Guid.NewGuid().ToString(), new StateOptions() { Consistency = ConsistencyMode.Strong });
return Ok("done");
}
/// <summary>
/// 删除值
/// </summary>
/// <returns></returns>
[HttpDelete]
public async Task<ActionResult> DeleteAsync()
{
await _daprClient.DeleteStateAsync("statestore", "guid");
return Ok("done");
}
/// <summary>
/// 通过tag防止并发冲突,保存值
/// </summary>
/// <returns></returns>
[HttpPost("withtag")]
public async Task<ActionResult> PostWithTagAsync()
{
var (value, etag) = await _daprClient.GetStateAndETagAsync<string>("statestore", "guid");
await _daprClient.TrySaveStateAsync<string>("statestore", "guid", Guid.NewGuid().ToString(), etag);
return Ok("done");
}
/// <summary>
/// 通过tag防止并发冲突,删除值
/// </summary>
/// <returns></returns>
[HttpDelete("withtag")]
public async Task<ActionResult> DeleteWithTagAsync()
{
var (value, etag) = await _daprClient.GetStateAndETagAsync<string>("statestore", "guid");
return Ok(await _daprClient.TryDeleteStateAsync("statestore", "guid", etag));
}
/// <summary>
/// 从绑定获取值,健值name从路由模板获取
/// </summary>
/// <param name="state"></param>
/// <returns></returns>
[HttpGet("frombinding/{name}")]
public async Task<ActionResult> GetFromBindingAsync([FromState("statestore", "name")] StateEntry<string> state)
{
return await Task.FromResult<ActionResult>(Ok(state.Value));
}
/// <summary>
/// 根据绑定获取并修改值,健值name从路由模板获取
/// </summary>
/// <param name="state"></param>
/// <returns></returns>
[HttpPost("withbinding/{name}")]
public async Task<ActionResult> PostWithBindingAsync([FromState("statestore", "name")] StateEntry<string> state)
{
state.Value = Guid.NewGuid().ToString();
return Ok(await state.TrySaveAsync());
}
/// <summary>
/// 获取多个值
/// </summary>
/// <returns></returns>
[HttpGet("list")]
public async Task<ActionResult> GetListAsync()
{
var result = await _daprClient.GetBulkStateAsync("statestore", new List<string> { "guid" }, 10);
return Ok(result);
}
/// <summary>
/// 删除多个值
/// </summary>
/// <returns></returns>
[HttpDelete("list")]
public async Task<ActionResult> DeleteListAsync()
{
var data = await _daprClient.GetBulkStateAsync("statestore", new List<string> { "guid" }, 10);
var removeList = new List<BulkDeleteStateItem>();
foreach (var item in data)
{
removeList.Add(new BulkDeleteStateItem(item.Key, item.ETag));
}
await _daprClient.DeleteBulkStateAsync("statestore", removeList);
return Ok("done");
}
}
2、启动程序
dapr run --dapr-http-port 3501 --app-port 8230 --app-id frontend dotnet .\DaprFrontEnd.dll
3、调用过程:
五、总结:
Dapr 状态管理构建块提供了一个 API,用于在各种数据存储区中存储键/值数据。 API 为以下内容提供支持:
- 批量操作
- 强一致性和最终一致性
- 乐观并发控制
- 多项事务
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