.NET中的MassTransit分布式應用框架詳解

更新時間：2022年10月24日 09:54:32 作者：圣杰

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

引言

A free, open-source distributed application framework for .NET.
一個免費、開源的.NET 分布式應用框架。-- MassTransit 官網(wǎng)

MassTransit，直譯公共交通，是由Chris Patterson開發(fā)的基于消息驅(qū)動的.NET 分布式應用框架，其核心思想是借助消息來實現(xiàn)服務(wù)之間的松耦合異步通信，進而確保應用更高的可用性、可靠性和可擴展性。通過對消息模型的高度抽象，以及對主流的消息代理（包括RabbitMQ、ActiveMQ、Kafaka、Azure Service Bus、Amazon SQS等）的集成，大大簡化了基于消息驅(qū)動的開發(fā)門檻，同時內(nèi)置了連接管理、消息序列化和消費者生命周期管理，以及諸如重試、限流、斷路器等異常處理機制，讓開發(fā)者更好的專注于業(yè)務(wù)實現(xiàn)。
簡而言之，MassTransit實現(xiàn)了消息代理透明化。無需面向消息代理編程進行諸如連接管理、隊列的申明和綁定等操作，即可輕松實現(xiàn)應用間消息的傳遞和消費。

快速體驗

空口無憑，創(chuàng)建一個項目快速體驗一下。

基于worker模板創(chuàng)建一個基礎(chǔ)項目：dotnet new worker -n MassTransit.Demo
打開項目，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，發(fā)送訂單創(chuàng)建事件：

namespace MassTransit.Demo;

public class Worker : BackgroundService
{
    readonly IBus _bus;//注冊總線
    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.僅需實現(xiàn)IConsumer<OrderCreatedEvent>泛型接口，即可實現(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.注冊服務(wù)：

using MassTransit;
using MassTransit.Demo;

IHost host = Host.CreateDefaultBuilder(args)
    .ConfigureServices(services =>
    {
        services.AddHostedService<Worker>();
        services.AddMassTransit(configurator =>
        {
            //注冊消費者
            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.運行項目，一個簡單的進程內(nèi)事件發(fā)布訂閱的應用就完成了。

如果需要使用RabbitMQ 消息代理進行消息傳輸，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();

運行項目，MassTransit會自動在指定的RabbitMQ上創(chuàng)建一個類型為fanout的MassTransit.Demo.OrderCreatedEventExchange和一個與OrderCreatedEvent同名的隊列進行消息傳輸，如下圖所示。

核心概念

MassTranist 為了實現(xiàn)消息代理的透明化和應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)者和消息消費者之間的契約。
Producer：生產(chǎn)者，發(fā)送消息的一方都可以稱為生產(chǎn)者。
SendEndpoint：發(fā)送端點，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，負責發(fā)送和接收消息。
ReceiveEndpoint：接收端點，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者。
Consumer：消費者，用于消息消費。

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

Message

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

Command：命令，用于告訴服務(wù)做什么，命令被發(fā)送到指定端點，僅被一個服務(wù)接收并執(zhí)行。一般以動名詞結(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)布到多個端點，可以被多個服務(wù)消費。一般以過去式結(jié)構(gòu)命名，如：AddressUpdated，OrderCanceled。

經(jīng)過MassTransit發(fā)送的消息，會使用信封包裝，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"
    }
}

從以上消息實例中可以看出一個包裝后的消息包含以下核心屬性：

messageId：全局唯一的消息ID
messageType：消息類型
message：消息體，也就是具體的消息實例
sourceAddress：消息來源地址
destinationAddress：消息目標地址
responseAddress：響應地址，在請求響應模式中使用
faultAddress：消息異常發(fā)送地址，用于存儲異常消費消息
headers：消息頭，允許應用自定義擴展信息
correlationId：關(guān)聯(lián)Id，在Saga狀態(tài)機中會用到，用來關(guān)聯(lián)系列事件
host：宿主，消息來源應用的宿主信息

Producer

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

從以上類圖可以看出，消息的發(fā)送主要核心依賴于兩個接口：

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IBus、ISendEndpointProvider和ConsumeContext進行命令的發(fā)送；通過IBus和IPublishEndpointProvider進行事件的發(fā)布。具體舉例如下：

發(fā)送命令

1.通過IBus發(fā)送：

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

2.通過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IBus發(fā)布：

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

2.通過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，消費者，即用于消費消息。MassTransit 包括多種消費者類型，主要分為無狀態(tài)和有狀態(tài)兩種消費者類型。

無狀態(tài)消費者

無狀態(tài)消費者，即消費者無狀態(tài)，消息消費完畢，消費者就釋放。主要的消費者類型有：IConsumer<TMessage>、JobConsumer、IActivity和RoutingSlip等。其中IConsumer<TMessage>已經(jīng)在上面的快速體驗部分舉例說明。而JobConsumer<TMessage>主要是對IConsumer<TMessage>的補充，其主要應用場景在于執(zhí)行耗時任務(wù)。
而對于IActivity和RoutingSlip則是MassTransit Courier的核心對象，主要用于實現(xiàn)Saga模式的分布式事務(wù)。MassTransit Courier 實現(xiàn)了Routing Slip模式，通過按需有序組合一系列的Activity，得到一個用來限定消息處理順序的Routing Slip。而每個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代表反向補償操作。用一個簡單的下單流程：創(chuàng)建訂單->扣減庫存->支付訂單舉例而言，其示意圖如下所示。而對于具體實現(xiàn)，可參閱文章：AspNetCore&MassTransit Courier實現(xiàn)分布式事務(wù)

有狀態(tài)消費者

有狀態(tài)消費者，即消費者有狀態(tài)，其狀態(tài)會持久化，代表的消費者類型為MassTransitStateMachine。MassTransitStateMachine是MassTransit Automatonymous 庫定義的，Automatonymous 是一個.NET 狀態(tài)機庫，用于定義狀態(tài)機，包括狀態(tài)、事件和行為。MassTransitStateMachine就是狀態(tài)機的具體抽象，可以用其編排一系列事件來實現(xiàn)狀態(tài)的流轉(zhuǎn)，也可以用來實現(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，也支持將狀態(tài)持久化到MongoDB、Redis等數(shù)據(jù)庫。MassTransitStateMachine對于Saga模式分布式事務(wù)的實現(xiàn)方式與RoutingSlip不同，還是以簡單的下單流程：創(chuàng)建訂單->扣減庫存->支付訂單舉例而言，其示意圖如下所示?；?code>MassTransitStateMachine 實現(xiàn)分布式事務(wù)詳參后續(xù)文章。