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基于消息与.Net Remoting的分布式处理架构

發布時間：2023/12/10 asp.net 24 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了基于消息与.Net Remoting的分布式处理架构小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

分布式處理在大型企業應用系統中，最大的優勢是將負載分布。通過多臺服務器處理多個任務，以優化整個系統的處理能力和運行效率。分布式處理的技術核心是完成服務與服務之間、服務端與客戶端之間的通信。在.Net 1.1中，可以利用Web Service或者.Net Remoting來實現服務進程之間的通信。本文將介紹一種基于消息的分布式處理架構，利用了.Net Remoting技術，并參考了CORBA Naming Service的處理方式，且定義了一套消息體制，來實現分布式處理。?

?一、消息的定義

?????? 要實現進程間的通信，則通信內容的載體——消息，就必須在服務兩端具有統一的消息標準定義。從通信的角度來看，消息可以分為兩類：Request Messge和Reply Message。為簡便起見，這兩類消息可以采用同樣的結構。

?????? 消息的主體包括ID，Name和Body，我們可以定義如下的接口方法，來獲得消息主體的相關屬性：

C#語言:? public interface IMessage:ICloneable
{
???? IMessageItemSequence GetMessageBody();
???? string GetMessageID();
???? string GetMessageName();

???? void SetMessageBody(IMessageItemSequence aMessageBody);
???? void SetMessageID(string aID);
???? void SetMessageName(string aName);
}

??? 消息主體類Message實現了IMessage接口。在該類中，消息體Body為IMessageItemSequence類型。這個類型用于Get和Set消息的內容：Value和Item：

C#語言:? public interface IMessageItemSequence:ICloneable
{??????

???? IMessageItem GetItem(string aName);
???? void SetItem(string aName,IMessageItem aMessageItem);???????

???? string GetValue(string aName);??
???? void SetValue(string aName,string aValue);
}

?????? Value為string類型，并利用HashTable來存儲Key和Value的鍵值對。而Item則為IMessageItem類型，同樣的在 IMessageItemSequence的實現類中，利用HashTable存儲了Key和Item的鍵值對。

?????? IMessageItem支持了消息體的嵌套。它包含了兩部分：SubValue和SubItem。實現的方式和IMessageItemSequence相似。定義這樣的嵌套結構，使得消息的擴展成為可能。一般的結構如下：

?????? IMessage——Name
???????????????????? ——ID
???????????????????? ——Body（IMessageItemSequence）
??????????????????????????? ——Value
??????????????????????????? ——Item（IMessageItem）
?????????????????????????????????? ——SubValue
?????????????????????????????????? ——SubItem（IMessageItem）
????????????????????????????????????????? ——……

?????? 各個消息對象之間的關系如下：

?????? 在實現服務進程通信之前，我們必須定義好各個服務或各個業務的消息格式。通過消息體的方法在服務的一端設置消息的值，然后發送，并在服務的另一端獲得這些值。例如發送消息端定義如下的消息體：

C#語言: IMessageFactory factory = new MessageFactory();
IMessageItemSequence body = factory.CreateMessageItemSequence();
body.SetValue("name1","value1");
body.SetValue("name2","value2");

IMessageItem item = factory.CreateMessageItem();
item.SetSubValue("subname1","subvalue1");
item.SetSubValue("subname2","subvalue2");

IMessageItem subItem1 = factory.CreateMessageItem();
subItem1.SetSubValue("subsubname11","subsubvalue11");
subItem1.SetSubValue("subsubname12","subsubvalue12");
IMessageItem subItem2 = factory.CreateMessageItem();
subItem1.SetSubValue("subsubname21","subsubvalue21");
subItem1.SetSubValue("subsubname22","subsubvalue22");

item.SetSubItem("subitem1",subItem1);
item.SetSubItem("subitem2",subItem2);

body.SetItem("item",item);

//Send Request Message
MyServiceClient service = new MyServiceClient("Client");
IMessageItemSequence reply = service.SendRequest("TestService","Test1",body);

?????? 在接收消息端就可以通過獲得body的消息體內容，進行相關業務的處理。?

?二、.Net Remoting服務

?????? 在.Net中要實現進程間的通信，主要是應用Remoting技術。根據前面對消息的定義可知，實際上服務的實現，可以認為是對消息的處理。因此，我們可以對服務進行抽象，定義接口IService:

C#語言:? public interface IService
{
???? IMessage Execute(IMessage aMessage);
}

??????? Execute()方法接受一條Request Message，對其進行處理后，返回一條Reply Message。在整個分布式處理架構中，可以認為所有的服務均實現該接口。但受到Remoting技術的限制，如果要實現服務，則該服務類必須繼承自 MarshalByRefObject，同時必須在服務端被Marshal。隨著服務類的增多，必然要在服務兩端都要對這些服務的信息進行管理，這加大了系統實現的難度與管理的開銷。如果我們從另外一個角度來分析服務的性質，基于消息處理而言，所有服務均是對Request Message的處理。我們完全可以定義一個Request服務負責此消息的處理。

?????? 然而，Request服務處理消息的方式雖然一致，但畢竟服務實現的業務，即對消息處理的具體實現，卻是不相同的。對我們要實現的服務，可以分為兩大類：業務服務與Request服務。實現的過程為：首先，具體的業務服務向Request服務發出Request請求，Request服務偵聽到該請求，然后交由其偵聽的服務來具體處理。

?????? 業務服務均具有發出Request請求的能力，且這些服務均被Request服務所偵聽，因此我們可以為業務服務抽象出接口IListenService：

C#語言: public interface IListenService
{
???? IMessage OnRequest(IMessage aMessage);?
}

??????? Request服務實現了IService接口，并包含IListenService類型對象的委派，以執行OnRequest()方法：

C#語言:? public class RequestListener:MarshalByRefObject,IService
{
???? public RequestListener(IListenService listenService)
???? {
???????? m_ListenService = listenService;
???? }

???? private IListenService m_ListenService;

???? #region IService Members

???? public IMessage Execute(IMessage aMessage)
???? {
???????? return this.m_ListenService.OnRequest(aMessage);
???? }??????

???? #endregion
???? public override object InitializeLifetimeService()
???? {
???????? return null;
???? }
}

?????? 在RequestListener服務中，繼承了MarshalByRefObject類，同時實現了IService接口。通過該類的構造函數，接收IListService對象。

?????? 由于Request消息均由Request服務即RequestListener處理，因此，業務服務的類均應包含一個RequestListener的委派，唯一的區別是其服務名不相同。業務服務類實現IListenService接口，但不需要繼承MarshalByRefObject，因為被 Marshal的是該業務服務內部的RequestListener對象，而非業務服務本身：

C#語言:? public abstract class Service:IListenService
{
???? public Service(string serviceName)
???? {
???????? m_ServiceName = serviceName;?
???????? m_RequestListener = new RequestListener(this);
???? }??????

???? #region IListenService Members
???? public IMessage OnRequest(IMessage aMessage)
???? {
???????? //……
???? }?

???? #endregion

???? private string m_ServiceName;
???? private RequestListener m_RequestListener;????
}

?????? Service類是一個抽象類，所有的業務服務均繼承自該類。最后的服務架構如下：

?????? 我們還需要在Service類中定義發送Request消息的行為，通過它，才能使業務服務被RequestListener所偵聽。?

C#語言:? public IMessageItemSequence SendRequest(string aServiceName,string??????????????????????????????????????? aMessageName,IMessageItemSequence aMessageBody)
{

???? IMessage message = m_Factory.CreateMessage();
???? message.SetMessageName(aMessageName);
???? message.SetMessageID("");
???? message.SetMessageBody(aMessageBody);

???? IService service = FindService(aServiceName);
???? IMessageItemSequence replyBody = m_Factory.CreateMessageItemSequence();
???? if (service != null)
???? {
????????? IMessage replyMessage = service.Execute(message);
????????? replyBody = replyMessage.GetMessageBody();?????????
???? }
???? else
???? {?????????
????????? replyBody.SetValue("result","Failure");?????????
???? }
???? return replyBody;
}

?????? 注意SendRequest()方法的定義，其參數包括服務名，消息名和被發送的消息主體。而在實現中最關鍵的一點是FindService()方法。我們要查找的服務正是與之對應的RequestListener服務。不過，在此之前，我們還需要先將服務Marshal：

C#語言:? public void Initialize()
{?????????????????????????????????????????
??? RemotingServices.Marshal(this.m_RequestListener,this.m_ServiceName +? ".RequestListener");
}

?????? 我們Marshal的對象，是業務服務中的Request服務對象m_RequestListener，這個對象在Service的構造函數中被實例化：

C#語言: m_RequestListener = new RequestListener(this);

?????? 注意，在實例化的時候是將this作為IListenService對象傳遞給RequestListener。因此，此時被Marshal的服務對象，保留了業務服務本身即Service的指引。可以看出，在Service和RequestListener之間，采用了“雙重委派”的機制。

?????? 通過調用Initialize()方法，初始化了一個服務對象，其類型為RequestListener（或IService），其服務名為：Service的服務名 + ".RequestListener"。而該服務正是我們在SendRequest()方法中要查找的Service：

C#語言: IService service = FindService(aServiceName);

?????? 下面我們來看看FindService()方法的實現：

C#語言:? protected IService FindService(string aServiceName)
{
??? lock (this.m_Services)
??? {
???????? IService service = (IService)m_Services[aServiceName];
???????? if (service != null)
???????? {
???????????? return service;
???????? }
???????? else
???????? {
???????????? IService tmpService = GetService(aServiceName);
???????????? AddService(aServiceName,tmpService);
???????????? return tmpService;
???????? }
??? }
}

??????? 可以看到，這個服務是被添加到m_Service對象中，該對象為SortedList類型，服務名為Key，IService對象為Value。如果沒有找到，則通過私有方法GetService()來獲得：

C#語言: private IService GetService(string aServiceName)
{
??? IService service = (IService)Activator.GetObject(typeof(RequestListener),
???????? "tcp://localhost:9090/" + aServiceName + ".RequestListener");
??? return service;
}

??????? 在這里，Channel、IP、Port應該從配置文件中獲取，為簡便起見，這里直接賦為常量。

?????? 再分析SendRequest方法，在找到對應的服務后，執行了IService的Execute()方法。此時的IService為 RequestListener，而從前面對RequestListener的定義可知，Execute()方法執行的其實是其偵聽的業務服務的 OnRequest()方法。

?????? 我們可以定義一個具體的業務服務類，來分析整個消息傳遞的過程。該類繼承于Service抽象類：

C#語言:? public class MyService:Service
{
???? public MyService(string aServiceName):base(aServiceName)
???? {}?????????
}

??????? 假設把進程分為服務端和客戶端，那么對消息處理的步驟如下：
?1、在客戶端調用MyService的SendRequest()方法發送Request消息；
?2、查找被Marshal的服務，即RequestListener對象，此時該對象應包含對應的業務服務對象MyService；
?3、在服務端調用RequestListener的Execute()方法。該方法則調用業務服務MyService的OnRequest()方法。

在這些步驟中，除了第一步在客戶端執行外，其他的步驟均是在服務端進行。

?三、業務服務對于消息的處理

?????? 前面實現的服務架構，已經較為完整地實現了分布式的服務處理。但目前的實現，并未體現對消息的處理。我認為，對消息的處理，等價與具體的業務處理。這些業務邏輯必然是在服務端完成。每個服務可能會處理單個業務，也可能會處理多個業務。并且，服務與服務之間仍然存在通信，某個服務在處理業務時，可能需要另一個服務的業務行為。也就是說，每一種類的消息，處理的方式均有所不同，而這些消息的唯一標識，則是在SendRequest()方法已經有所體現的 aMessageName。

?????? 雖然，處理的消息不同，所需要的服務不同，但是根據我們對消息的定義，我們仍然可以將這些消息處理機制抽象為一個統一的格式；在.Net中，體現這種機制的莫過于委托delegate。我們可以定義這樣的一個委托：

C#語言:? public delegate void RequestHandler(string aMessageName,IMessageItemSequence aMessageBody,ref IMessageItemSequence aReplyMessageBody);

?????? 在RequestHandler委托中，它代表了這樣一族方法：接收三個入參，aMessageName，aMessageBody，aReplyMessageBody，返回值為void。其中，aMessageName代表了消息名，它是消息的唯一標識；aMessageBody是待處理消息的主體，業務所需要的所有數據都存儲在aMessageBody對象中。 aReplyMessageBody是一個引用對象，它存儲了消息處理后的返回結果，通常情況下，我們可以用<"result","Success">或<"result", "Failure">來代表處理的結果是成功還是失敗。

?????? 這些委托均在服務初始化時被添加到服務類的SortedList對象中，鍵值為aMessageName。所以我們可以在抽象類中定義如下方法：?????

C#語言:? protected abstract void AddRequestHandlers();
protected void AddRequestHandler(string aMessageName,RequestHandler handler)
{
??? lock (this.m_EventHandlers)
??? {
???????? if (!this.m_EventHandlers.Contains(aMessageName))
???????? {
???????????? this.m_EventHandlers.Add(aMessageName,handler);
???????? }
??? }
}

protected RequestHandler FindRequestHandler(string aMessageName)
{
??? lock (this.m_EventHandlers)
??? {
???????? RequestHandler handler = (RequestHandler)m_EventHandlers[aMessageName];
???????? return handler;
??? }
}

?????? AddRequestHandler()用于添加委托對象與aMessageName的鍵值對，而FindRequestHandler()方法用于查找該委托對象。而抽象方法AddRequestHandlers()則留給Service的子類實現，簡單的實現如MyService的 AddRequestHandlers()方法：

C#語言:? public class MyService:Service
{
???? public MyService(string aServiceName):base(aServiceName)
???? {}

???? protected override void AddRequestHandlers()
???? {
???????? this.AddRequestHandler("Test1",new RequestHandler(Test1));
???????? this.AddRequestHandler("Test2",new RequestHandler(Test2));
???? }

???? private void Test1(string aMessageName,IMessageItemSequence aMessageBody,ref? IMessageItemSequence aReplyMessageBody)
???? {
???????? Console.WriteLine("MessageName:{0}\n",aMessageName);
???????? Console.WriteLine("MessageBody:{0}\n",aMessageBody);
???????? aReplyMessageBody.SetValue("result","Success");
???? }

???? private void Test2(string aMessageName,IMessageItemSequence aMessageBody,ref?? IMessageItemSequence aReplyMessageBody)
???? {
???????? Console.WriteLine("Test2" + aMessageBody.ToString());
???? }
}

?????? Test1和Test2方法均為匹配RequestHandler委托簽名的方法，然后在AddRequestHandlers()方法中，通過調用 AddRequestHandler()方法將這些方法與MessageName對應起來，添加到m_EventHandlers中。

?????? 需要注意的是，本文為了簡要的說明這種處理方式，所以簡化了Test1和Test2方法的實現。而在實際開發中，它們才是實現具體業務的重要方法。而利用這種方式，則解除了服務之間依賴的耦合度，我們隨時可以為服務添加新的業務邏輯，也可以方便的增加服務。

?????? 通過這樣的設計，Service的OnRequest()方法的最終實現如下所示：

C#語言:? public IMessage OnRequest(IMessage aMessage)
{
??? string messageName = aMessage.GetMessageName();
??? string messageID = aMessage.GetMessageID();
??? IMessage message = m_Factory.CreateMessage();

??? IMessageItemSequence replyMessage = m_Factory.CreateMessageItemSequence();
??? RequestHandler handler = FindRequestHandler(messageName);
??? handler(messageName,aMessage.GetMessageBody(),ref replyMessage);

??? message.SetMessageName(messageName);
??? message.SetMessageID(messageID);
??? message.SetMessageBody(replyMessage);

??? return message;
}

?????? 利用這種方式，我們可以非常方便的實現服務間通信，以及客戶端與服務端間的通信。例如，我們分別在服務端定義MyService(如前所示)和TestService：

C#語言: public class TestService:Service
{
???? public TestService(string aServiceName):base(aServiceName)
???? {}

???? protected override void AddRequestHandlers()
???? {
???????? this.AddRequestHandler("Test1",new RequestHandler(Test1));????????
???? }

???? private void Test1(string aMessageName,IMessageItemSequence aMessageBody,ref? IMessageItemSequence aReplyMessageBody)
???? {??????????
???????? aReplyMessageBody = SendRequest("MyService",aMessageName,aMessageBody);
???????? aReplyMessageBody.SetValue("result2","Success");
???? }

}

?????? 注意在TestService中的Test1方法，它并未直接處理消息aMessageBody，而是通過調用SendRequest()方法，將其傳遞到MyService中。

?????? 對于客戶端而言，情況比較特殊。根據前面的分析，我們知道除了發送消息的操作是在客戶端完成外，其他的具體執行都在服務端實現。所以諸如 MyService和TestService等服務類，只需要部署在服務端即可。而客戶端則只需要定義一個實現Service的空類即可：

C#語言: public class MyServiceClient:Service
{
??? public MyServiceClient(string aServiceName):base(aServiceName)
???? {}

???? protected override void AddRequestHandlers()
???? {}
}

?????? MyServiceClient類即為客戶端定義的服務類，在AddRequestHandlers()方法中并不需要實現任何代碼。如果我們在 Service抽象類中，將AddRequestHandlers()方法定義為virtual而非abstract方法，則這段代碼在客戶端服務中也可以省去。另外，客戶端服務類中的aServiceName可以任意賦值，它與服務端的服務名并無實際聯系。至于客戶端具體會調用哪個服務，則由 SendRequest()方法中的aServiceName決定：

C#語言: IMessageFactory factory = new MessageFactory();
IMessageItemSequence body = factory.CreateMessageItemSequence();
//……
MyServiceClient service = new MyServiceClient("Client");
IMessageItemSequence reply = service.SendRequest("TestService","Test1",body);

??????? 對于service.SendRequest()的執行而言，會先調用TestService的Test1方法；然后再通過該方法向MyService發送，最終調用MyService的Test1方法。

?????? 我們還需要另外定義一個類，負責添加服務，并初始化這些服務：

C#語言:? public class Server
{
???? public Server()
???? {
???????? m_Services = new ArrayList();
???? }
???? private ArrayList m_Services;???
???? public void AddService(IListenService service)
???? {
???????? this.m_Services.Add(service);
???? }

???? public void Initialize()
???? {?

???????? IDictionary tcpProp = new Hashtable();
???????? tcpProp["name"] = "tcp9090";
???????? tcpProp["port"] = 9090;

???????? TcpChannel channel = new TcpChannel(tcpProp,new BinaryClientFormatterSinkProvider(),
???????????????????????????????????????????????????? new BinaryServerFormatterSinkProvider());??????????
???????? ChannelServices.RegisterChannel(channel);
???????? foreach (Service service in m_Services)
???????? {
????????????? service.Initialize();
???????? }??????????
???? }
}

?????? 同理，這里的Channel，IP和Port均應通過配置文件讀取。最終的類圖如下所示：

?????? 在服務端，可以調用Server類來初始化這些服務：

C#語言:? static void Main(string[] args)
{?
??? MyService service = new MyService("MyService");
??? TestService service1 = new TestService("TestService");

??? Server server = new Server();
??? server.AddService(service);
??? server.AddService(service1);

??? server.Initialize();
??? Console.ReadLine();
}

?四、結論

?????? 利用這個基于消息與.Net Remoting技術的分布式架構，可以將企業的業務邏輯轉換為對消息的定義和處理。要增加和修改業務，就體現在對消息的修改上。服務間的通信機制則完全交給整個架構來處理。如果我們將每一個委托所實現的業務（或者消息）理解為Contract，則該結構已經具備了SOA的雛形。當然，該架構僅僅處理了消息的傳遞，而忽略了對底層事件的處理（類似于Corba的Event Service），這個功能我想留待后面實現。

?????? 唯一遺憾的是，我缺乏驗證這個架構穩定性和效率的環境。應該說，這個架構是我們在企業項目解決方案中的一個實踐。但是解決方案則是利用了CORBA中間件，在Unix環境下實現并運行。本架構僅僅是借鑒了核心的實現思想和設計理念，從而完成的在.Net平臺下的移植。由于Unix與Windows Server的區別，其實際的優勢還有待驗證。

轉載于:https://blog.51cto.com/wayfarer/279909

總結

以上是生活随笔為你收集整理的基于消息与.Net Remoting的分布式处理架构的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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