Introducción a los servicios de confianza

Una aplicación de Service Fabric de Azure contiene uno o varios servicios que ejecutan su código. En esta guía se muestra cómo crear aplicaciones de Service Fabric con estado y sin él mediante Reliable Services.

Consulte esta página para ver un vídeo formativo que muestra cómo crear un servicio confiable sin estado.

Conceptos básicos

Para empezar a trabajar con Reliable Services, solo es necesario comprender cuatro conceptos básicos:

• Tipo de servicio: se trata de la implementación del servicio. Se ha definido a través de la clase que escribe y que extiende StatelessService y cualquier otro código y dependencias utilizados, junto con un nombre y un número de versión.
• Instancia de servicio con nombre: para ejecutar su servicio, debe crear instancias con nombre de su tipo de servicio, de forma muy similar a la creación de instancias de objetos de un tipo de clase. Una instancia de servicio tiene un nombre con forma de identificador URI que sigue el esquema "fabric:/" como, por ejemplo, "fabric:/MyApp/MyService".
• Host de servicio: las instancias de servicio con nombre que cree deben ejecutarse dentro de un proceso de host. El host del servicio es simplemente un proceso donde se pueden ejecutar instancias de su servicio.
• Registro de servicio: el registro incluye todos los elementos. El tipo de servicio debe registrarse con Service Fabric en tiempo de ejecución en un host de servicio para permitir que Service Fabric cree instancias de él para ejecutarse.

Creación de un servicio sin estado

Un servicio sin estado es un tipo de servicio que es el que se encuentra actualmente en las aplicaciones en la nube. Se considera sin estado porque el propio servicio no contiene datos que tengan que almacenarse de manera fiable o requieran tener una alta disponibilidad. Si se cierra una instancia de un servicio sin estado, todo su estado interno se pierde. En este tipo de servicio, el estado debe conservarse en un almacén externo, como Tablas de Azure o SQL Database, para que sea de alta disponibilidad y confiable.

Inicie Visual Studio 2017 o Visual Studio 2019 como administrador y cree un nuevo proyecto de aplicación de Service Fabric denominado HelloWorld:

Después, cree un proyecto de servicio sin estado mediante .NET Core 2.0 llamado HelloWorldStateless:

La solución contiene ahora dos proyectos:

• HelloWorld. Se trata del proyecto de aplicación que contiene sus servicios. También contiene el manifiesto de aplicación que describe la aplicación y un número de scripts de PowerShell que le ayudarán a implementar la aplicación.
• HelloWorldStateless. Este es el proyecto de servicio. Contiene la implementación del servicio sin estado.

Implementación del servicio

Abra el archivo HelloWorldStateless.cs en el proyecto de servicio. En Service Fabric, un servicio puede ejecutar cualquier lógica de negocios. La API de servicios proporciona dos puntos de entrada para el código:

• Llama a un método de punto de entrada abierto denominado " RunAsync" donde puede comenzar la ejecución de cualquier carga de trabajo que desee, como cargas de trabajo de proceso de larga duración.

protected override async Task RunAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
    ...
}

• Un punto de entrada de comunicación en el que puede conectar su pila de comunicación preferida, como ASP.NET Core. Aquí es donde puede empezar a recibir las solicitudes de usuarios y otros servicios.

protected override IEnumerable<ServiceInstanceListener> CreateServiceInstanceListeners()
{
    ...
}

En este tutorial, nos centraremos en el método de punto de entrada RunAsync() . Aquí es donde puede comenzar a ejecutar el código de inmediato. La plantilla de proyecto incluye una implementación de ejemplo de RunAsync() que incrementa un recuento gradual.

RunAsync

protected override async Task RunAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
    // TODO: Replace the following sample code with your own logic
    //       or remove this RunAsync override if it's not needed in your service.

    long iterations = 0;

    while (true)
    {
        cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();

        ServiceEventSource.Current.ServiceMessage(this.Context, "Working-{0}", ++iterations);

        await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(1), cancellationToken);
    }
}

La plataforma llama a este método cuando hay una instancia del servicio colocada y preparada para ejecutarse. En el caso de un servicio sin estado, esto simplemente significa que la instancia de servicio está abierta. Se proporciona un token de cancelación para coordinar cuando la instancia de servicio debe cerrarse. En Service Fabric, este ciclo de apertura y cierre de una instancia de servicio puede producirse muchas veces durante la vigencia del servicio en su conjunto. Esto puede ocurrir por diversos motivos, incluidos los siguientes:

• El sistema mueve las instancias de servicio para equilibrar los recursos.
• Se producen errores en el código.
• Se actualiza la aplicación o el sistema.
• El hardware subyacente experimenta una interrupción.

El sistema es quien se encarga de la coordinación para mantener el servicio con una alta disponibilidad y correctamente equilibrado.

RunAsync() no debe bloquearse de forma sincrónica. La implementación de RunAsync debe devolver una tarea o esperar a las operaciones de ejecución prolongada o de bloqueo para permitir que el entorno de tiempo de ejecución siga activo. Tenga en cuenta que en el bucle de while(true) del ejemplo anterior, se utiliza un parámetro await Task.Delay() de devolución de tareas. Si la carga de trabajo debe bloquearse de forma sincrónica, debería programar una nueva tarea con Task.Run() en la implementación de RunAsync.

La cancelación de la carga de trabajo es un esfuerzo cooperativo organizado por el token de cancelación proporcionado. El sistema esperará a que la tarea finalice (ya sea mediante una realización correcta, una cancelación o con errores) antes de moverla. Es importante respetar el token de cancelación, finalizar cualquier trabajo y cerrar RunAsync() lo antes posible cuando el sistema solicita la cancelación.

En este ejemplo de servicio sin estado, el número se almacena en una variable local. Pero dado que se trata de un servicio sin estado, el valor almacenado solo existe para el ciclo de vida actual de la instancia de su servicio. Cuando se mueve o se reinicia el servicio, el valor se pierde.

Creación de un servicio con estado

Service Fabric presenta un nuevo tipo de servicio que es con estado. Un servicio con estado puede mantener el estado confiablemente dentro del propio servicio, ubicado junto al código que lo está usando. Service Fabric ofrece una alta disponibilidad del estado sin necesidad de conservarlo en un almacén externo.

Para cambiar el valor sin estado del contador a una alta disponibilidad y persistencia, incluso cuando se mueve o reinicia el servicio, se necesita un servicio con estado.

En la misma aplicación HelloWorld, puede agregar un nuevo servicio haciendo clic con el botón derecho en las referencias del servicio en el proyecto de la aplicación y seleccionando Agregar -> Nuevo servicio de Service Fabric.

Seleccione .NET Core 2.0 -> Servicio con estado y llámelo HelloWorldStateful. Haga clic en OK.

La aplicación ahora debe tener dos servicios: el servicio sin estado HelloWorldStateless y el servicio con estado HelloWorldStateful.

Un servicio con estado tiene los mismos puntos de entrada que un servicio sin estado. La principal diferencia es la disponibilidad de un proveedor de estado que puede almacenar estados de forma confiable. Service Fabric incluye una implementación de proveedor de estado denominada " Reliable Collections", que permite crear estructuras de datos con replicación mediante Reliable State Manager. Un servicio de confianza con estado usa este proveedor de estado de forma predeterminada.

Abra HelloWorldStateful.cs en HelloWorldStateful, que contiene el método RunAsync siguiente:

protected override async Task RunAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
    // TODO: Replace the following sample code with your own logic
    //       or remove this RunAsync override if it's not needed in your service.

    var myDictionary = await this.StateManager.GetOrAddAsync<IReliableDictionary<string, long>>("myDictionary");

    while (true)
    {
        cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();

        using (var tx = this.StateManager.CreateTransaction())
        {
            var result = await myDictionary.TryGetValueAsync(tx, "Counter");

            ServiceEventSource.Current.ServiceMessage(this.Context, "Current Counter Value: {0}",
                result.HasValue ? result.Value.ToString() : "Value does not exist.");

            await myDictionary.AddOrUpdateAsync(tx, "Counter", 0, (key, value) => ++value);

            // If an exception is thrown before calling CommitAsync, the transaction aborts, all changes are
            // discarded, and nothing is saved to the secondary replicas.
            await tx.CommitAsync();
        }

        await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(1), cancellationToken);
    }

RunAsync

RunAsync() funciona de forma similar en los servicios con y sin estado. Sin embargo, en los servicios con estado, la plataforma realiza una tarea adicional de forma automática antes de ejecutar RunAsync(). Al realizarla, se puede garantizar que Reliable State Manager y Reliable Collections estén listos para usarse.

Reliable Collections y Reliable State Manager

var myDictionary = await this.StateManager.GetOrAddAsync<IReliableDictionary<string, long>>("myDictionary");

IReliableDictionary es una implementación de diccionario que se puede usar para almacenar estados de manera confiable en el servicio. Con Service Fabric y Reliable Collections, ahora puede almacenar datos directamente en el servicio sin necesidad de un almacén persistente externo. Gracias a Reliable Collections, los datos tendrán una alta disponibilidad. Service Fabric realiza esta tarea creando y administrando automáticamente varias réplicas de su servicio. También proporciona una API que elimina las complejidades derivadas de la administración de las réplicas y sus transiciones de estado.

Reliable Collections puede almacenar cualquier tipo de .NET, incluidos los tipos personalizados, con un par de advertencias:

• Service Fabric logra que su estado presente una alta disponibilidad replicándolo entre nodos y almacenándolo en el disco local. Es decir, todo lo que se almacena en Reliable Collections debe ser serializable. De forma predeterminada, Reliable Collections utiliza DataContract para la serialización, por lo que resulta importante asegurarse de que los tipos sean compatibles con el serializador de contratos de datos cuando se usa el serializador predeterminado.

• Los objetos se replican para obtener una alta disponibilidad cuando se confirman transacciones en Reliable Collections. Los objetos almacenados en Reliable Collections se mantienen en la memoria local en el servicio. Esto significa que tiene una referencia local al objeto.

  Es importante no modificar las instancias locales de los objetos sin tener que realizar una operación de actualización en la colección fiable de una transacción. Esto se debe a que los cambios en las instancias de objetos locales no se replicarán automáticamente. Debe volver a insertar el objeto en el diccionario o utilizar uno de los métodos de actualización del diccionario.

Reliable State Manager administra Reliable Collections de forma automática. Basta con solicitar a Reliable State Manager una colección confiable por nombre en cualquier momento y lugar del servicio. Reliable State Manager garantiza la obtención de una referencia. No recomendamos guardar referencias a instancias de colecciones fiables en variables o propiedades de miembros de clase. Debe tener especial cuidado para asegurarse de que se establece la referencia a una instancia en todo momento del ciclo de vida de servicio. Reliable State Manager controla esta tarea automáticamente y está optimizado para la repetición de visitas.

Operaciones transaccionales y asincrónicas

using (ITransaction tx = this.StateManager.CreateTransaction())
{
    var result = await myDictionary.TryGetValueAsync(tx, "Counter-1");

    await myDictionary.AddOrUpdateAsync(tx, "Counter-1", 0, (k, v) => ++v);

    await tx.CommitAsync();
}

Las colecciones de Reliable Collections tienen muchas de las mismas operaciones que sus homólogos System.Collections.Generic y System.Collections.Concurrent, excepto Language Integrated Query (LINQ). Sin embargo, las operaciones relacionadas con Reliable Collections son asincrónicas. El motivo es que las operaciones de escritura con Reliable Collections realizarán operaciones de E/S para replicar y conservar los datos en el disco.

Las operaciones de Reliable Collections son transaccionales, de modo que el estado puede mantenerse de forma coherente entre varias operaciones y colecciones Reliable Collections. Por ejemplo, puede quitar de la cola un elemento de trabajo de una cola fiable, realizar una operación en ella y guardar el resultado en un diccionario fiable, todo en una única transacción. Se trata como una operación atómica y así se garantiza que toda la operación se complete correctamente o se revierta por completo. Si se produce un error después de quitar el elemento de la cola pero antes de guardar el resultado, toda la transacción se revierte y el elemento permanece en la cola para su procesamiento.

Ejecución de la aplicación

Volvamos ahora a la aplicación HelloWorld . Ahora puede compilar e implementar sus servicios. Si presiona F5, la aplicación se creará e implementará en el clúster local.

Una vez que los servicios empiecen a ejecutarse, podrá ver los eventos del Seguimiento de eventos para Windows (ETW) generados en una ventana de Eventos de diagnóstico . Tenga en cuenta que hay eventos que se muestran desde el servicio sin estado y el servicio con estado en la aplicación. Puede pausar el streaming haciendo clic en el botón Pausar . Luego puede también examinar los detalles de un mensaje expandiéndolo.

Pasos siguientes

Depuración de la aplicación del Service Fabric en Visual Studio

Primeros pasos: servicios de la API web de Service Fabric con autohospedaje OWIN

Obtenga más información acerca de las colecciones fiables

Implementar una aplicación

Actualización de aplicaciones

Referencia para desarrolladores de servicios confiables