.NET中的MassTransit分布式應(yīng)用框架詳解

更新時(shí)間：2022年10月24日 09:54:32 作者：圣杰

MassTransit是一款優(yōu)秀的分布式應(yīng)用框架，可作為分布式應(yīng)用的消息總線(xiàn)，也可以用作單體應(yīng)用的事件總線(xiàn)，這篇文章主要介紹了.NET中的MassTransit分布式應(yīng)用框架,需要的朋友可以參考下

引言

A free, open-source distributed application framework for .NET.
一個(gè)免費(fèi)、開(kāi)源的.NET 分布式應(yīng)用框架。-- MassTransit 官網(wǎng)

MassTransit，直譯公共交通，是由Chris Patterson開(kāi)發(fā)的基于消息驅(qū)動(dòng)的.NET 分布式應(yīng)用框架，其核心思想是借助消息來(lái)實(shí)現(xiàn)服務(wù)之間的松耦合異步通信，進(jìn)而確保應(yīng)用更高的可用性、可靠性和可擴(kuò)展性。通過(guò)對(duì)消息模型的高度抽象，以及對(duì)主流的消息代理（包括RabbitMQ、ActiveMQ、Kafaka、Azure Service Bus、Amazon SQS等）的集成，大大簡(jiǎn)化了基于消息驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)門(mén)檻，同時(shí)內(nèi)置了連接管理、消息序列化和消費(fèi)者生命周期管理，以及諸如重試、限流、斷路器等異常處理機(jī)制，讓開(kāi)發(fā)者更好的專(zhuān)注于業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)。
簡(jiǎn)而言之，MassTransit實(shí)現(xiàn)了消息代理透明化。無(wú)需面向消息代理編程進(jìn)行諸如連接管理、隊(duì)列的申明和綁定等操作，即可輕松實(shí)現(xiàn)應(yīng)用間消息的傳遞和消費(fèi)。

快速體驗(yàn)

空口無(wú)憑，創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目快速體驗(yàn)一下。

基于worker模板創(chuàng)建一個(gè)基礎(chǔ)項(xiàng)目：dotnet new worker -n MassTransit.Demo
打開(kāi)項(xiàng)目，添加NuGet包：MassTransit
定義訂單創(chuàng)建事件消息契約：

using System;

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

4.修改Worker類(lèi)，發(fā)送訂單創(chuàng)建事件：

namespace MassTransit.Demo;

public class Worker : BackgroundService
{
    readonly IBus _bus;//注冊(cè)總線(xiàn)
    public Worker(IBus bus)
    {
        _bus = bus;
    }
    protected override async Task ExecuteAsync(CancellationToken stoppingToken)
    {
        while (!stoppingToken.IsCancellationRequested)
        {
            //模擬并發(fā)送訂單創(chuàng)建事件
            await _bus.Publish(new OrderCreatedEvent(Guid.NewGuid()), stoppingToken);
            await Task.Delay(1000, stoppingToken);
        }
    }
}

5.僅需實(shí)現(xiàn)IConsumer<OrderCreatedEvent>泛型接口，即可實(shí)現(xiàn)消息的訂閱：

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.注冊(cè)服務(wù)：

using MassTransit;
using MassTransit.Demo;

IHost host = Host.CreateDefaultBuilder(args)
    .ConfigureServices(services =>
    {
        services.AddHostedService<Worker>();
        services.AddMassTransit(configurator =>
        {
            //注冊(cè)消費(fèi)者
            configurator.AddConsumer<OrderCreatedEventConsumer>();
            //使用基于內(nèi)存的消息路由傳輸
            configurator.UsingInMemory((context, cfg) =>
            {
                cfg.ConfigureEndpoints(context);
            });
        });
    })
    .Build();

await host.RunAsync();

7.運(yùn)行項(xiàng)目，一個(gè)簡(jiǎn)單的進(jìn)程內(nèi)事件發(fā)布訂閱的應(yīng)用就完成了。

如果需要使用RabbitMQ 消息代理進(jìn)行消息傳輸，則僅需安裝MassTransit.RabbitMQNuGet包，然后指定使用RabbitMQ 傳輸消息即可。

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();

運(yùn)行項(xiàng)目，MassTransit會(huì)自動(dòng)在指定的RabbitMQ上創(chuàng)建一個(gè)類(lèi)型為fanout的MassTransit.Demo.OrderCreatedEventExchange和一個(gè)與OrderCreatedEvent同名的隊(duì)列進(jìn)行消息傳輸，如下圖所示。

核心概念

MassTranist 為了實(shí)現(xiàn)消息代理的透明化和應(yīng)用間消息的高效傳輸，抽象了以下概念，其中消息流轉(zhuǎn)流程如下圖所示：

Message：消息契約，定義了消息生產(chǎn)者和消息消費(fèi)者之間的契約。
Producer：生產(chǎn)者，發(fā)送消息的一方都可以稱(chēng)為生產(chǎn)者。
SendEndpoint：發(fā)送端點(diǎn)，用于將消息內(nèi)容序列化，并發(fā)送到傳輸模塊。
Transport：傳輸模塊，消息代理透明化的核心，用于和消息代理通信，負(fù)責(zé)發(fā)送和接收消息。
ReceiveEndpoint：接收端點(diǎn)，用于從傳輸模塊接收消息，反序列化消息內(nèi)容，并將消息路由到消費(fèi)者。
Consumer：消費(fèi)者，用于消息消費(fèi)。

從上圖可知，本質(zhì)上還是發(fā)布訂閱模式的實(shí)現(xiàn)，接下來(lái)就核心概念進(jìn)行詳解。

Message

Message：消息，可以使用class、interface、struct和record來(lái)創(chuàng)建，消息作為一個(gè)契約，需確保創(chuàng)建后不能篡改，因此應(yīng)只保留只讀屬性且不應(yīng)包含方法和行為。MassTransit使用的是包含命名空間的完全限定名即typeof(T).FullName來(lái)表示特定的消息類(lèi)型。因此若在另外的項(xiàng)目中消費(fèi)同名的消息類(lèi)型，需確保消息的命名空間相同。另外需注意消息不應(yīng)繼承，以避免發(fā)送基類(lèi)消息類(lèi)型造成的不可預(yù)期的結(jié)果。為避免此類(lèi)情況，官方建議使用接口來(lái)定義消息。在MassTransit中，消息主要分為兩種類(lèi)型：

Command：命令，用于告訴服務(wù)做什么，命令被發(fā)送到指定端點(diǎn)，僅被一個(gè)服務(wù)接收并執(zhí)行。一般以動(dòng)名詞結(jié)構(gòu)命名，如：UpdateAddress、CancelOrder。
Event：事件，用于告訴服務(wù)什么發(fā)生了，事件被發(fā)布到多個(gè)端點(diǎn)，可以被多個(gè)服務(wù)消費(fèi)。一般以過(guò)去式結(jié)構(gòu)命名，如：AddressUpdated，OrderCanceled。

經(jīng)過(guò)MassTransit發(fā)送的消息，會(huì)使用信封包裝，包含一些附加信息，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)舉例如下：

{
    "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"
    }
}

從以上消息實(shí)例中可以看出一個(gè)包裝后的消息包含以下核心屬性：

messageId：全局唯一的消息ID
messageType：消息類(lèi)型
message：消息體，也就是具體的消息實(shí)例
sourceAddress：消息來(lái)源地址
destinationAddress：消息目標(biāo)地址
responseAddress：響應(yīng)地址，在請(qǐng)求響應(yīng)模式中使用
faultAddress：消息異常發(fā)送地址，用于存儲(chǔ)異常消費(fèi)消息
headers：消息頭，允許應(yīng)用自定義擴(kuò)展信息
correlationId：關(guān)聯(lián)Id，在Saga狀態(tài)機(jī)中會(huì)用到，用來(lái)關(guān)聯(lián)系列事件
host：宿主，消息來(lái)源應(yīng)用的宿主信息

Producer

Producer，生產(chǎn)者，即用于生產(chǎn)消息。在MassTransit主要借助以下對(duì)象進(jìn)行命令的發(fā)送和事件的發(fā)布。

從以上類(lèi)圖可以看出，消息的發(fā)送主要核心依賴(lài)于兩個(gè)接口：

ISendEndpoint：提供了Send方法，用于發(fā)送命令。
IPublishEndpoint：提供了Publish方法，用于發(fā)布事件。

但基于上圖的繼承體系，可以看出通過(guò)IBus、ISendEndpointProvider和ConsumeContext進(jìn)行命令的發(fā)送；通過(guò)IBus和IPublishEndpointProvider進(jìn)行事件的發(fā)布。具體舉例如下：

發(fā)送命令

1.通過(guò)IBus發(fā)送：

private readonly IBus _bus;
public async Task Post(CreateOrderRequest request)
{
    //通過(guò)以下方式配置對(duì)應(yīng)消息類(lèi)型的目標(biāo)地址
    EndpointConvention.Map<CreateOrderRequest>(new Uri("queue:create-order"));
    await _bus.Send(request);
}

2.通過(guò)ISendEndpointProvider發(fā)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.通過(guò)ConsumeContext發(fā)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);
 		// 也可以通過(guò)獲取`SendEndpoint`發(fā)送命令
        // var endpoint = await context.GetSendEndpoint(destinationAddress);
        // await endpoint.Send<LockStockRequest>(command);
    	
    }
}

發(fā)布事件

1.通過(guò)IBus發(fā)布：

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

2.通過(guò)IPublishEndpoint發(fā)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.通過(guò)ConsumeContext發(fā)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，消費(fèi)者，即用于消費(fèi)消息。MassTransit 包括多種消費(fèi)者類(lèi)型，主要分為無(wú)狀態(tài)和有狀態(tài)兩種消費(fèi)者類(lèi)型。

無(wú)狀態(tài)消費(fèi)者

無(wú)狀態(tài)消費(fèi)者，即消費(fèi)者無(wú)狀態(tài)，消息消費(fèi)完畢，消費(fèi)者就釋放。主要的消費(fèi)者類(lèi)型有：IConsumer<TMessage>、JobConsumer、IActivity和RoutingSlip等。其中IConsumer<TMessage>已經(jīng)在上面的快速體驗(yàn)部分舉例說(shuō)明。而JobConsumer<TMessage>主要是對(duì)IConsumer<TMessage>的補(bǔ)充，其主要應(yīng)用場(chǎng)景在于執(zhí)行耗時(shí)任務(wù)。
而對(duì)于IActivity和RoutingSlip則是MassTransit Courier的核心對(duì)象，主要用于實(shí)現(xiàn)Saga模式的分布式事務(wù)。MassTransit Courier 實(shí)現(xiàn)了Routing Slip模式，通過(guò)按需有序組合一系列的Activity，得到一個(gè)用來(lái)限定消息處理順序的Routing Slip。而每個(gè)Activity的具體抽象就是IActivity和IExecuteActivity。二者的差別在于IActivity定義了Execute和Compensate兩個(gè)方法，而IExecuteActivitiy僅定義了Execute方法。其中Execute代表正向操作，Compensate代表反向補(bǔ)償操作。用一個(gè)簡(jiǎn)單的下單流程：創(chuàng)建訂單->扣減庫(kù)存->支付訂單舉例而言，其示意圖如下所示。而對(duì)于具體實(shí)現(xiàn)，可參閱文章：AspNetCore&MassTransit Courier實(shí)現(xiàn)分布式事務(wù)

有狀態(tài)消費(fèi)者

有狀態(tài)消費(fèi)者，即消費(fèi)者有狀態(tài)，其狀態(tài)會(huì)持久化，代表的消費(fèi)者類(lèi)型為MassTransitStateMachine。MassTransitStateMachine是MassTransit Automatonymous 庫(kù)定義的，Automatonymous 是一個(gè).NET 狀態(tài)機(jī)庫(kù)，用于定義狀態(tài)機(jī)，包括狀態(tài)、事件和行為。MassTransitStateMachine就是狀態(tài)機(jī)的具體抽象，可以用其編排一系列事件來(lái)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的流轉(zhuǎn)，也可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)Saga模式的分布式事務(wù)。并支持與EF Core和Dapper集成將狀態(tài)持久化到關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，也支持將狀態(tài)持久化到MongoDB、Redis等數(shù)據(jù)庫(kù)。MassTransitStateMachine對(duì)于Saga模式分布式事務(wù)的實(shí)現(xiàn)方式與RoutingSlip不同，還是以簡(jiǎn)單的下單流程：創(chuàng)建訂單->扣減庫(kù)存->支付訂單舉例而言，其示意圖如下所示。基于MassTransitStateMachine 實(shí)現(xiàn)分布式事務(wù)詳參后續(xù)文章。

從上圖可知，通過(guò)MassTransitStateMachine可以將事件的執(zhí)行順序邏輯編排在一個(gè)集中的狀態(tài)機(jī)中，通過(guò)發(fā)送命令和訂閱事件來(lái)推動(dòng)狀態(tài)流轉(zhuǎn)，而這也正是Saga編排模式的實(shí)現(xiàn)。