23、企业集成 - Azure 服务总线全面解析

企业集成 - Azure 服务总线全面解析

1. Azure 服务总线实体

Azure 服务总线支持三种不同类型的实体，它们在处理通信时提供了不同的选择：
- 队列（Queues） ：是服务中最简单的实体。包含以下概念：
- 生产者（Producer） ：向队列推送消息的应用程序或服务。
- 队列（Queue） ：消息的容器。
- 消费者（Consumer） ：使用拉取模型从队列读取消息的应用程序或服务。拉取模型意味着生产者需要主动请求队列接收消息。并且可以有多个生产者和多个消费者，锁定期限功能可确保同一时间只有一个消费者读取消息。
- 主题（Topics） ：与队列略有不同，允许实现发布/订阅通信模型。队列是点对点通信，而主题可以将不同消息分发到不同队列，便于过滤和隔离消息，使消费者只读取感兴趣的消息。需注意，基本层不提供主题功能，至少要使用标准层。
- 中继（Relays） ：队列和主题仅设计用于单向通信，若要实现双向通信，则需使用中继。Azure 中继是一个独立的服务，它能安全地暴露企业网络内托管的服务，支持单向、发布/订阅和双向通信等多种通信模型，且不像 VPN 那样改变网络，更稳定且作用于单个应用程序端点。

2. Azure 服务总线设计模式

Azure 服务总线常是众多云服务集成的核心，可用于数据集成、信息广播甚至双向通信等多种场景。凭借丰富的功能，可以实现各种职责。

3. 使用 Azure 服务总线 SDK 开发解决方案

GitHub 上有大量使用 Azure 服务总线的示例代码，这里仅介绍基本操作。
- 发送消息到队列 ：

using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using Microsoft.Azure.ServiceBus;

namespace HandsOnAzure.ServiceBus
{
    internal class Program
    {
        private static void Main()
        {
            MainAsync().GetAwaiter().GetResult();
        }

        private static async Task MainAsync()
        {
            var client = new QueueClient("<connection-string>", "<queue-name>");
            var message = "This is my message!";
            await client.SendAsync(new Message(Encoding.UTF8.GetBytes(message)));
        }
    }
}

若要使用主题，可使用 TopicClient 替代 QueueClient ：

var client = new TopicClient("<connection-string>", "<topic-name>");

只需安装 Microsoft.Azure.ServiceBus NuGet 包即可。
- 拉取消息 ：
- PeekAsync 示例 ：

using System;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using Microsoft.Azure.ServiceBus.Core;

namespace HandsOnAzure.ServiceBus.Reader
{
    internal class Program
    {
        private static void Main()
        {
            MainAsync().GetAwaiter().GetResult();
            Console.ReadLine();
        }

        private static async Task MainAsync()
        {
            var receiver = new MessageReceiver("<connection-string>", "<queue-name>");
            while (true)
            {
                var message = await receiver.PeekAsync();
                if (message == null) continue;
                Console.WriteLine($"New message: [{message.ScheduledEnqueueTimeUtc}] {Encoding.UTF8.GetString(message.Body)}");
                await Task.Delay(100);
            }
        }
    }
}

- **ReceiveAsync**：仅使用 `PeekAsync` 不会创建消息存储，若要实现此功能，需使用 `ReceiveAsync`。`PeekAsync` 不会改变消息状态，而 `ReceiveAsync` 会根据 `ReceiveMode` 选项操作，可能作为原子 `CompleteAsync` 操作。使用 `PeekAsync` 后，可使用 `CompleteAsync` 标记消息为已读。

4. Azure 服务总线安全

作为企业级云服务，Azure 服务总线在安全功能方面有较高要求。除共享访问令牌外，还有一些预览中的新功能，可实现更灵活的访问管理。
- 托管服务标识（Managed Service Identity，MSI） ：Azure 云中的一项功能，可简化服务间的身份验证，无需在代码中存储凭据。使用时，只需在访问控制（IAM）刀片中找到标识，示例代码如下：

var tokenProvider = TokenProvider.CreateManagedServiceIdentityTokenProvider();
var sendClient = new QueueClient($"sb://{namespace}.servicebus.windows.net/", {queue-name}, tokenProvider);
await sendClient.SendAsync(new Message(Encoding.UTF8.GetBytes(messageInfo.MessageToSend)));
await sendClient.CloseAsync();

• 基于角色的访问控制（RBAC） ：可利用 Azure AD 中定义的角色授予对服务的访问权限。首先要将用户添加到服务，使其获得访问权限并能开始推送和接收消息。此功能可更好地控制消息的发布和接收，相比 Azure 存储队列有很大改进。在 MSI 不可用时，也可使用 RBAC 身份验证授予服务对另一服务的访问权限，且无需交互式登录。

5. Azure 服务总线高级功能

• 死信处理（Dead lettering） ：队列中无人接收的消息被视为死信，有两种处理方式：永久删除或推送到死信队列。在 Azure 服务总线中，可通过设置消息的最大生命周期或使用 MessageReceiver 的 DeadLetterAsync 方法将消息推送到死信队列。示例代码如下：

while (true)
{
    var message = await receiver.ReceiveAsync();
    if (message == null) continue;
    Console.WriteLine($"New message: [{message.ScheduledEnqueueTimeUtc}] {Encoding.UTF8.GetString(message.Body)}");
    await receiver.DeadLetterAsync(message.SystemProperties.LockToken, "HandsOnAzure - test");
    await Task.Delay(100);
}

可使用 EntityNameHelper.FormatDeadLetterPath("<entity-path>") 获取死信队列名称。
- 会话（Sessions） ：用于实现先进先出（FIFO）保证。服务通常不控制消息间的关系，为将消息放入会话，需使用 SessionId 属性：

await client.SendAsync(new Message(Encoding.UTF8.GetBytes(message)) { SessionId = Guid.Empty.ToString()});

在接收端，需使用 QueueClient 实例的 RegisterSessionHandler 方法处理会话，并实现 IMessageSession 。
- 事务（Transactions） ：涉及多个实体，包括客户端（ QueueClient 、 TopicClient ）、消息（通过 Complete 、 Defer 、 Abandon 等操作）和会话（ GetState/SetState ）。拉取消息时需使用 ReceiveMode.PeekLock 模式，并在循环或 OnMessage 回调中打开事务范围。示例代码如下：

var message = receiver.Receive();
using (scope = new TransactionScope())
{
    var newMessage = // transfer
    sender.Send(newMessage);
    message.Complete();
    scope.Complete();
}

当事务实现后，只有整个事务成功时才会提交到队列日志，否则不会有处理消息的痕迹。

6. 处理中断和灾难

若将 Azure 服务总线作为架构核心，需确保其可复制且能抵御灾难，主要涉及灾难恢复和处理中断两个方面。
- 灾难恢复（Disaster recovery） ：当灾难发生时，可能会丢失部分或全部数据。灾难通常指整个服务的临时或永久性丢失，且无法保证其再次可用。一般需要两个不同的数据中心来实现灾难恢复，且两个数据中心应尽量远离。实现步骤如下：
1. 创建主区域
2. 创建次区域
3. 进行配对
4. 定义故障转移触发条件
示例代码如下：

var client = new ServiceBusManagementClient(creds) { SubscriptionId = subscriptionId };
var namespace2 = await client.Namespaces.CreateOrUpdateAsync("<resource-group-name>", "<secondary-namespace>", new SBNamespace { ... params ... });
ArmDisasterRecovery drStatus = await client.DisasterRecoveryConfigs.CreateOrUpdateAsync("<resource-group-name>", "<primary-namespace>", "<alias>", new ArmDisasterRecovery { PartnerNamespace = namespace2.Id })

配对完成后，可使用以下代码触发故障转移：

client.DisasterRecoveryConfigs.FailOver("<resource-group-name>", "<secondary-namespace>", "<alias>");

故障转移完成后，可使用次区域处理消息。为应对再次中断，需设置另一个次命名空间并进行配对。
- 处理中断（Handling outages） ：中断指服务暂时不可用，解决后可能需要同步两个服务总线命名空间。此过程自动但可能耗时，文档表明每分钟仅能传输 50 - 100 个实体。可考虑使用主动/被动复制概念：
- 主动复制（Active） ：使用两个主动命名空间，接收器会接收两个命名空间的消息，需为消息添加相同唯一标识符以检测重复项。
- 被动复制（Passive） ：仅在主命名空间无法传递消息时使用第二个队列或主题，可能会导致消息传递延迟、丢失或重复。示例代码如下：

private async Task SendMessage(BrokeredMessage message1, int maxSendRetries = 10)
{
    do
    {
        var message2 = message1.Clone();
        try
        {
            await _activeQueueClient.SendAsync(message1);
            return;
        }
        catch
        {
            if (--maxSendRetries <= 0)
            {
                throw;
            }
            lock (_swapMutex)
            {
                var client = _activeQueueClient;
                _activeQueueClient = _backupQueueClient;
                _backupQueueClient = client;
            }
            message1 = message2.Clone();
        }
    }
    while (true);
}

主动复制示例代码如下：

var task1 = primaryQueueClient.SendAsync(m1);
var task2 = secondaryQueueClient.SendAsync(m2);
try
{
    await task1;
}
catch (Exception e)
{
    exceptionCount++;
}
try
{
    await task2;
}
catch (Exception e)
{
    exceptionCount++;
}
if (exceptionCount > 1)
{
    throw new Exception("Send Failure");
}

此外，处理中断时还可考虑使用分区发送器（高级层不可用），以确保在单个消息存储中断时仍能正常发送和接收数据。示例代码如下：

var ns = NamespaceManager.CreateFromConnectionString(myConnectionString);
var td = new TopicDescription(TopicName);
td.EnablePartitioning = true;
ns.CreateTopic(td);

综上所述，Azure 服务总线是一个功能强大的服务，适用于简单和关键场景，具有较高的灵活性和易用性。通过合理使用其各种功能和特性，可以构建出可靠、高效的企业级集成解决方案。同时，在面对灾难和中断时，也有相应的应对策略和方法，保障服务的稳定性和数据的安全性。

企业集成 - Azure 服务总线全面解析

7. 总结与常见问题解答

Azure 服务总线功能丰富，涵盖了从基础的队列、主题通信，到高级的死信处理、会话管理和事务操作等多个方面。它不仅适用于简单的应用场景，在复杂的企业级集成中也能发挥重要作用。下面是一些常见问题的解答：
|问题|解答|
| ---- | ---- |
|队列和主题有什么区别？|队列是点对点通信，生产者将消息推送到队列，消费者从队列拉取消息；而主题是发布/订阅模型，可以将不同消息分发到不同队列，便于消息的过滤和隔离。|
|能否在基本层使用主题？|不能，基本层不提供主题功能，至少要使用标准层。|
|使用死信队列的原因是什么？|当队列中的消息无人接收时，可将这些消息推送到死信队列，以便后续分析或处理，避免消息永久丢失。|
|Azure 服务总线中会话的作用是什么？|会话用于实现先进先出（FIFO）保证，确保消息按顺序处理。|
|启用分区后，单个队列最大为 1GB 时，队列的最大大小是多少？|文档未提及该问题的具体答案。|
|主动复制和被动复制有什么区别？|主动复制使用两个主动命名空间，接收器接收两个命名空间的消息，并需标记消息以检测重复项；被动复制仅在主命名空间无法传递消息时使用第二个队列或主题，可能会导致消息传递延迟、丢失或重复。|
|Azure 服务总线如何实现灾难恢复？|需要创建主区域和次区域，进行配对并定义故障转移触发条件。配对完成后，在需要时触发故障转移，使用次区域处理消息。为应对再次中断，需设置另一个次命名空间并进行配对。|

8. 未来展望

Azure 服务总线作为企业集成的重要工具，未来可能会在以下几个方面继续发展和完善：
- 性能优化 ：随着企业数据量的不断增长和业务复杂度的提高，对服务总线的性能要求也越来越高。未来可能会进一步优化消息处理速度、吞吐量和响应时间，以满足大规模数据传输和实时处理的需求。
- 安全增强 ：安全始终是企业关注的重点。Azure 服务总线可能会引入更多先进的安全技术和功能，如更细粒度的访问控制、加密算法升级、多因素身份验证等，以保障数据的安全性和隐私性。
- 与其他服务的集成 ：为了提供更全面的企业集成解决方案，Azure 服务总线可能会加强与其他 Azure 服务以及第三方服务的集成能力。例如，与 Azure Functions、Azure Logic Apps 等服务更紧密地结合，实现自动化的工作流和业务流程。
- 简化开发体验 ：降低开发人员的学习成本和开发难度，提供更简洁、易用的 SDK 和工具，使开发人员能够更快速地构建和部署基于 Azure 服务总线的应用程序。

9. 流程图展示

以下是 Azure 服务总线灾难恢复的流程图：

graph LR
    classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px
    classDef decision fill:#FFF6CC,stroke:#FFBC52,stroke-width:2px

    A([开始]):::startend --> B(创建主区域):::process
    B --> C(创建次区域):::process
    C --> D(进行配对):::process
    D --> E(定义故障转移触发条件):::process
    E --> F{是否发生灾难?}:::decision
    F -- 是 --> G(触发故障转移):::process
    G --> H(使用次区域处理消息):::process
    H --> I(设置新的次命名空间并配对):::process
    F -- 否 --> J([继续正常运行]):::startend
    I --> J

这个流程图清晰地展示了 Azure 服务总线灾难恢复的整个过程，从区域创建到配对，再到故障转移和后续的处理。

总之，Azure 服务总线在企业集成领域具有广阔的应用前景和发展潜力。通过不断学习和掌握其各种功能和特性，开发人员和企业可以更好地利用这一强大的工具，构建出高效、可靠、安全的企业级应用系统，应对各种复杂的业务需求和挑战。