MASA Framework - EventBus設計

MASA技術團隊發表於2022-01-22

概述

利用釋出訂閱模式來解耦不同架構層級,亦可用於解決隔離業務之間的互動

優點:

  • 鬆耦合
  • 橫切關注點
  • 可測試性
  • 事件驅動

釋出訂閱模式

釋出者通過排程中心將訊息傳送給訂閱者。排程中心解決釋出與訂閱者之間的關係,保證訊息可以送達訂閱者手中。

釋出者與訂閱者互不相識,釋出者只管向排程中心釋出訊息,而訂閱者只關心自己訂閱的訊息型別

event bus design.png

多訂閱者保序執行

在常見的釋出訂閱模式中,的確很少見到類似的說法。但在實際業務中我們會有類似的需求,一個訊息由排程中心協調多個訂閱者按照順序執行訊息,同時還可以將上一個訂閱者處理過的訊息傳遞給下一個訂閱者。這樣既可以保留髮布訂閱模式的特性,又有了順序執行邏輯的特性。

一個小思考:如果 EventBus 的配置支援動態調整的話,是否業務的執行順序也可以被動態排列組合?

換句話說它或許可以為程式內工作流提供了一個可能性

event bus design - keep order.png

Event Sourcing(事件溯源)

一種事件驅動的架構模式,可以用於審計和溯源

  • 基於事件驅動架構
  • 以事件為事實
  • 業務資料由事件計算產生的檢視,可以持久化也可以不持久化

CQRS(命令查詢的責任分離)

CQRS 是一種架構模式,能夠使改變模型與查詢模型的實現分離

cqrs.png

Event Sourcing & CQRS

事件溯源可以與 CQRS 很好的配合

  • 在 Command Handler 中持久化事件到 Event Store 的同時實時計算一個最終檢視給 View DB 用於查詢展示
  • 在 Query 中既可以通過 View DB 獲取最新狀態,也可以通過 Event Store 來重放事件來校驗 View 或用於更嚴謹的業務

event sourcing cqrs.png

Saga

Saga 是一個長活事務被分解成可以交錯執行的子事務集合。其中每個子事務都是一個保持資料庫一致性的真實事務

  • 每個 Saga 由一系列 sub-transaction Ti 組成
  • 每個 Ti 都有對應的補償動作 Ci,補償動作用於撤銷 Ti 造成的結果

兩種執行順序

  • T1, T2, T3...[Tx retry]...,Tn
  • T1, T2, ..., Tj, Cj,..., C2, C1

兩種恢復策略

  • backward recovery,向後恢復,補償所有已完成的事務,如果任一子事務失敗。即上面提到的第二種執行順序,其中 j 是發生錯誤的 sub-transaction,這種做法的效果是撤銷掉之前所有成功的 sub-transation,使得整個 Saga 的執行結果撤銷
  • forward recovery,向前恢復,重試失敗的事務,假設每個子事務最終都會成功。適用於必須要成功的場景,執行順序是類似於這樣的:T1, T2, ..., Tj(失敗), Tj(重試),..., Tn,其中 j 是發生錯誤的 sub-transaction。該情況下不需要 Ci

BuildingBlocks 的類檢視

作為介面標準,BuildingBlocks 中並沒有過多的干涉實現方式,它只保留了最基礎的功能流程限制,以達到最小 EventBus 的功能集合。至於最終是基於介面還是特性來實現訂閱關係的,交還給 Contrib 自行決定。

事件

用於本地事件的釋出/訂閱

  • IEvent:事件介面,IEvent<TResult>為帶返回值的基礎事件介面
  • IEventHanldler<TEvent>:事件處理器介面,ISagaEventHandler<TEvent>為 Saga 的實現提供了基礎介面要求
  • IMiddleware<TEvent>:中介軟體介面,允許在事件執行前掛載預處理動作和時間執行後的收尾動作
  • IEventBus:事件匯流排介面,用於傳送事件,並提供訂閱關係維護和附加功能執行

events code map.png

整合事件

用於跨程式事件的釋出/訂閱

  • IntegrationEventLog:整合事件日誌,用於實現本地訊息表的訊息模型
  • IIntegrationEventLogService:整合事件日誌服務介面
  • ITopic:釋出/訂閱的主題
  • IIntegrationEvent:整合事件介面
  • IIntegrationEventBus:整合事件匯流排,用於跨程式呼叫的事件匯流排

integration event code map.png

CQRS

用於使改變模型與查詢模型的實現分離

  • IQuery<TResult>:查詢的介面
  • IQueryHandler<TCommand,TResult>:查詢處理器介面
  • ICommand:可用於增刪改等指令的介面
  • ICommandHandler<TCommand>:指令處理器介面

cqrs code map.png

Event Bus

要完成上述的這些功能,我們需要藉助於 EventBus,它需要有以下基礎功能

  • 接收事件
  • 維護訂閱關係
  • 轉發事件

接收與轉發事件

這兩個功能其實可以合併為一個介面,由釋出者呼叫 Publish,再由 Event Bus 根據訂閱關係轉發即可

維護訂閱關係

在.Net 專案中,我們常見的用於掃描自動註冊的方式是介面特性

MediatR 支援介面的方式去掃描事件訂閱關係,舉個例子:IRequestHandler<,>

public class PingHandler : IRequestHandler<Ping, string>
{
    public Task<string> Handle(Ping request, CancellationToken cancellationToken)
    {
        return Task.FromResult("Pong");
    }
}

如果你的程式碼潔癖程度沒有高的離譜,或許你希望是這樣

public class NetHandler : IRequestHandler<Ping, string>, IRequestHandler<Telnet, string>
{
    public Task<string> Handle(Ping request, CancellationToken cancellationToken)
    {
        return Task.FromResult("Pong");
    }

    public Task<string> Handle(Telnet request, CancellationToken cancellationToken)
    {
        return Task.FromResult("Success");
    }
}

看著好像還行?如果很多呢?

那有沒有辦法解決這個問題?

特性!我們來看個例子

public class NetHandler
{
    [EventHandler]
    public Task PingAsync(PingEvent @event)
    {
        //TODO
    }

    [EventHandler]
    public Task TelnetAsync(TelnetEvent @event)
    {
        //TODO
    }
}

似乎我們找到了一個出路

多訂閱者保序執行

通過事件層層推進確實可以滿足順序執行的場景,但如果你被大量無限套娃的事件包圍的時候或許你需要另外一個出路,看下例子:

public class NetHandler
{
    [EventHandler(0)]
    public Task PingAsync(PingEvent @event)
    {
        //TODO
    }

    [EventHandler(1)]
    public Task LogAsync(PingEvent @event)
    {
        //TODO
    }
}

只要引數是同一個 Event 就會按照 EventHandler 的 Order 順序執行。

Saga

那執行失敗了怎麼辦,如果兩個方法因為其中一個需要呼叫遠端服務而無法跟本地事務結合,能幫我回滾嗎?

來吧,SAGA 走起,幫你再做個取消動作,同時還支援重試機制,以及是否忽略當前步驟的取消動作。

我們先來預設一下場景:

  1. 呼叫 CheckBalanceAsync 來檢查餘額
  2. 呼叫 WithdrawAsync, 丟擲 exception
  3. 重試 WithdrawAsync 3 次
  4. 呼叫 CancelWithdrawAsync

程式碼如下:

public class TransferHandler
{
    [EventHandler(1)]
    public Task CheckBalanceAsync(TransferEvent @event)
    {
        //TODO
    }

    [EventHandler(2, FailureLevels.ThrowAndCancel, enableRetry: true, retryTimes: 3)]
    public Task WithdrawAsync(TransferEvent @event)
    {
        //TODO
        throw new Exception();
    }

    [EventHandler(2, FailureLevels.Ignore, enableRetry: false, isCancel: true)]
    public Task CancelWithdrawAsync(TransferEvent @event)
    {
        //TODO
    }
}

AOP

舉個業務場景,給所有 Command 在執行前增加一個引數驗證

我們提供了 Middleware,允許像俄羅斯套娃一樣(.Net Middleware)做橫切關注點的相關的事情

public class LoggingMiddleware<TEvent>
    : IMiddleware<TEvent> where TEvent : notnull, IEvent
{
    private readonly ILogger<LoggingMiddleware<TEvent>> _logger;

    public LoggingMiddleware(ILogger<LoggingMiddleware<TEvent>> logger) => _logger = logger;

    public async Task HandleAsync(TEvent @event, EventHandlerDelegate next)
    {
        _logger.LogInformation("----- Handling command {EventName} ({@Event})", typeof(TEvent).FullName, @event);
         await next();
    }
}

註冊 DI

builder.Services.AddTransient(typeof(IMiddleware<>), typeof(LoggingMiddleware<>))

MASA EventBus 完整功能列表

  • 接收事件
  • 維護訂閱關係 - 介面
  • 維護訂閱關係 - 特性
  • 多訂閱者順序執行
  • 轉發事件
  • Saga
  • AOP
  • UoW
  • 自動開啟和關閉事務

Integration Event Bus

用於跨服務的 Event Bus,支援最終一致性,本地訊息表

Pub/Sub

提供了 Pub Sub 介面,並基於 Dapr Pub/Sub 提供預設實現

本地訊息表

提供了本地訊息儲存和 UoW 聯動介面,並基於 EF Core 提供預設實現

使用方法

啟用 Dapr Event Bus

builder.Services
    .AddDaprEventBus<IntegrationEventLogService>(options=>
    {
        options.UseUoW<CatalogDbContext>(dbOptions => dbOptions.UseSqlServer("server=localhost;uid=sa;pwd=Password;database=test"))
               .UseEventLog<CatalogDbContext>();
        )
    });

定義 Integration Event

public class DemoIntegrationEvent : IntegrationEvent
{
    public override string Topic { get; set; } = nameof(DemoIntegrationEvent);//dapr topic name

    //todo other properties
}

定義 DbContext(非必須,定義 DbContext 可以將本地訊息表與業務事務聯動)

public class CustomDbContext : IntegrationEventLogContext
{
    public DbSet<User> Users { get; set; } = null!;

    public CustomDbContext(MasaDbContextOptions<CustomDbContext> options) : base(options)
    {

    }
}

傳送 Event

IIntegrationEventBus eventBus; // from DI
await eventBus.PublishAsync(new DemoIntegrationEvent());

訂閱 Event(基於 Dapr Pub/Sub 的版本)

[Topic("pubsub", nameof(DomeIntegrationEvent))]
public async Task DomeIntegrationEventHandleAsync(DomeIntegrationEvent @event)
{
    //todo
}

Domain Event Bus

在領域中同時提供 Event Bus 和 Integration Event Bus 的能力,允許實時傳送事件或在 Save 時一次性觸發

Domain Event Bus 是最完整的能力,所以使用 Domain Event Bus 相當於已經開啟了 Event Bus 和 Integration Event Bus,在 Domain Event Bus 內部會自動協調事件分類往 Event Bus 和 Integration Event Bus 分流

啟用 Domain Event Bus

builder.Services
.AddDomainEventBus(options =>
{
    options.UseEventBus()//Use in-process events
        .UseUoW<CustomDbContext>(dbOptions => dbOptions.UseSqlServer("server=localhost;uid=sa;pwd=P@ssw0rd;database=idientity"))
        .UseDaprEventBus<IntegrationEventLogService>()///Use cross-process events
        .UseEventLog<LocalMessageDbContext>()
        .UseRepository<CustomDbContext>();
})

新增 DomainCommand

Domain Event 是程式內事件,IntegrationDomainEvent 是跨程式事件

public class RegisterUserSucceededIntegrationEvent : IntegrationDomainEvent
{
    public override string Topic { get; set; } = nameof(RegisterUserSucceededIntegrationEvent);

    public string Account { get; set; } = default!;
}

public class RegisterUserSucceededEvent : DomainEvent
{
    public string Account { get; set; } = default!;
}

程式內事件訂閱

[EventHandler]
public Task RegisterUserHandlerAsync(RegisterUserDomainCommand command)
{
    //TODO
}

跨程式事件訂閱

[Topic("pubsub", nameof(RegisterUserSucceededIntegrationEvent))]
public async Task RegisterUserSucceededHandlerAsync(RegisterUserSucceededIntegrationEvent @event)
{
    //todo
}

傳送 DomainCommand

IDomainEventBus eventBus;//from DI
await eventBus.PublishAsync(new RegisterUserDomainCommand());

使用場景

  • 兼顧遺留系統對接
  • 遊走在雲與非雲中
  • 流計算
  • 微服務解耦和跨叢集通訊(需要將 Dapr Pub/Sub 改為 Dapr Binding,不難)
  • 部分 AOP 類場景

總結

事件驅動可以解決一些特定場景的問題,凡事都有兩面性,在本來就很簡單的業務場景中使用如此複雜的模式會帶來不小的負擔。

學以致用,學無止境。

開源地址

MASA.BuildingBlocks:https://github.com/masastack/MASA.BuildingBlocks

MASA.Contrib:https://github.com/masastack/MASA.Contrib

MASA.Utils:https://github.com/masastack/MASA.Utils

MASA.EShop:https://github.com/masalabs/MASA.EShop

如果你對我們的 MASA Framework 感興趣,無論是程式碼貢獻、使用、提 Issue,歡迎聯絡我們

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