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Azure SignalR 服务中的复原能力和灾难恢复

项目
09/04/2024

复原能力和灾难恢复是联机系统的常见需求。 Azure SignalR 服务已提供 99.9% 的可用性，但它仍然是一个区域性的服务。由于你的服务实例始终在一个区域中运行，因此在出现区域范围的服务中断时不会故障转移到另一个区域。

对于区域灾难恢复，建议采用以下两种方法：

启用异地复制（简便方法）。此功能将自动处理区域故障转移。启用后，将仅保留一个 Azure SignalR 实例，并且不会引入任何代码更改。有关详细信息，请查看异地复制。
利用 Service SDK 中的多个终结点。我们的服务 SDK 支持多个 SignalR 服务实例，并在其中一些实例不可用时自动切换到其他实例。发生灾难时，可以使用此功能进行恢复，但仍需要自行设置正确的系统拓扑。 本文档将介绍此操作。

SignalR 服务的高可用性体系结构

若要确保 SignalR 服务的跨区域复原能力，需要在不同的区域中设置多个服务实例。这样，当某个区域出现故障时，可将其他区域用作备用区域。当应用服务器连接到多个服务实例时，有两个角色：主要角色和辅助角色。主要实例负责接收联机流量，而辅助实例充当完全正常运行的回退实例。在 SDK 实现中，协商仅返回主要终结点，因此在正常情况下客户端只连接到主要终结点。但当主要实例出现故障时，协商会返回辅助终结点，因此客户端仍可建立连接。主要实例和应用服务器通过正常的服务器连接进行连接，但辅助实例和应用服务器通过一种称作“弱连接”的特殊连接进行连接。弱连接的一个不同特征是它无法接受客户端连接路由，因为辅助实例位于另一个区域中。将客户端路由到另一个区域不是最佳选择（会增大延迟）。

一个服务实例在连接到多个应用服务器时可以有不同的角色。跨区域方案的一种典型设置是使用两对或更多对 SignalR 服务实例和应用服务器。在每一对中，应用服务器和 SignalR 服务位于同一区域，SignalR 服务作为主要角色连接到应用服务器。在每对之间，应用服务器和 SignalR 服务也会建立连接，但是，在连接到另一区域中的服务器时，SignalR 将变成辅助角色。

使用此拓扑时，来自一台服务器的消息仍可传送到所有客户端，因为所有应用服务器和 SignalR 服务实例是互连的。但是，客户端在连接后，会路由到同一区域中的应用服务器，以实现最佳网络延迟。

下图阐释了这种方案：

该图显示了两个区域，每个区域都有一个应用服务器和一个 SignalR 服务，其中每个服务器在其区域中都与 SignalR 服务关联为主要，在另一区域中与该服务关联为次要。

配置多个 SignalR 服务实例

应用服务器和 Azure Functions 都支持多个 SignalR 服务实例。

在每个区域中创建 SignalR 服务和应用服务器/Azure Functions 后，可将应用服务器/Azure Functions 配置为连接到所有 SignalR 服务实例。

通过配置

你应该已经知道如何通过环境变量/应用设置/web.config 在名为 Azure:SignalR:ConnectionString 的配置项中设置 SignalR 服务连接字符串。如果有多个终结点，可在多个配置项中设置这些终结点，每个项采用以下格式：

Azure:SignalR:ConnectionString:<name>:<role>

在 ConnectionString 中，<name> 是终结点的名称，<role> 是其角色（主要或辅助角色）。名称是可选的，但如果你想要进一步自定义多个终结点之间的路由行为，则名称非常有用。

通过代码

如果你偏向于将连接字符串存储到其他位置，则也可以在代码中读取连接字符串，并在调用 AddAzureSignalR()（在 ASP.NET Core 中）或 MapAzureSignalR()（在 ASP.NET 中）时将其用作参数。

下面是示例代码：

ASP.NET Core：

services.AddSignalR()
        .AddAzureSignalR(options => options.Endpoints = new ServiceEndpoint[]
        {
            new ServiceEndpoint("<connection_string1>", EndpointType.Primary, "region1"),
            new ServiceEndpoint("<connection_string2>", EndpointType.Secondary, "region2"),
        });

ASP.NET：

app.MapAzureSignalR(GetType().FullName, hub,  options => options.Endpoints = new ServiceEndpoint[]
    {
        new ServiceEndpoint("<connection_string1>", EndpointType.Primary, "region1"),
        new ServiceEndpoint("<connection_string2>", EndpointType.Secondary, "region2"),
    };

可以配置多个主要或次要实例。如果有多个主要实例和/或次要实例，则协商会按以下顺序返回终结点：

如果有至少一个主要实例处于联机状态，则会返回一个随机的联机主要实例。
如果所有主要实例都停机，则会返回一个随机的联机次要实例。

对于 Azure Functions SignalR 绑定

要启用多个 SignalR 服务实例，应：

使用 Persistent 传输类型。

默认传输类型为 Transient 模式。应将以下条目添加到 local.settings.json 文件或 Azure 上的应用程序设置。
```
{
    "AzureSignalRServiceTransportType":"Persistent"
}
```
注意

从 Transient 模式切换到 Persistent 模式后，可能会发生 JSON 序列化行为更改，因为在 Transient 模式下，Newtonsoft.Json 库用于序列化中心方法的参数，但在模式 Persistent 下，System.Text.Json 库将用作默认值。 System.Text.Json 在默认行为方面与 Newtonsoft.Json 存在一些关键差异。如果要在 Persistent 模式下使用 Newtonsoft.Json，可以在 local.settings.json 文件或 Azure 门户上的 Azure__SignalR__HubProtocol=NewtonsoftJson 中添加配置项 "Azure:SignalR:HubProtocol":"NewtonsoftJson"。
在配置中配置多个 SignalR 服务终结点条目。

我们使用 ServiceEndpoint 对象来表示 SignalR 服务实例。可以使用服务终结点在条目键中的 <EndpointName> 和 <EndpointType> 以及条目值中的连接字符串来定义服务终结点。键采用以下格式：
```
Azure:SignalR:Endpoints:<EndpointName>:<EndpointType>
```
<EndpointType> 是可选的，默认值为 primary。请参阅以下示例：
```
{
    "Azure:SignalR:Endpoints:EastUs":"<ConnectionString>",

    "Azure:SignalR:Endpoints:EastUs2:Secondary":"<ConnectionString>",

    "Azure:SignalR:Endpoints:WestUs:Primary":"<ConnectionString>"
}
```
注意
- 在 Azure 门户的应用服务中配置 Azure SignalR 终结点时，不要忘记将 ":" 替换为键中的双下划线 "__"。要了解原因，请参阅 [环境变量]。
- 使用键 {ConnectionStringSetting} 配置的连接字符串（默认为“AzureSignalRConnectionString”）也会识别为名称为空的主服务终结点。但不建议将此配置样式用于多个终结点。

对于 [管理 SDK]

通过配置添加多个终结点

使用 SignalR 服务连接字符串的键 Azure:SignalR:Endpoints 进行配置。该键应采用格式 Azure:SignalR:Endpoints:{Name}:{EndpointType}，其中 Name 和 EndpointType 是 ServiceEndpoint 对象的属性，并且可以从代码访问。

可以使用以下 dotnet 命令添加多个实例连接字符串：

dotnet user-secrets set Azure:SignalR:Endpoints:east-region-a <ConnectionString1>
dotnet user-secrets set Azure:SignalR:Endpoints:east-region-b:primary <ConnectionString2>
dotnet user-secrets set Azure:SignalR:Endpoints:backup:secondary <ConnectionString3>

通过代码添加多个终结点

ServiceEndpoint 类描述 Azure SignalR 服务终结点的属性。使用 Azure SignalR 管理 SDK 时，可通过以下方式配置多个实例终结点：

var serviceManager = new ServiceManagerBuilder()
                    .WithOptions(option =>
                    {
                        options.Endpoints = new ServiceEndpoint[]
                        {
                            // Note: this is just a demonstration of how to set options.Endpoints
                            // Having ConnectionStrings explicitly set inside the code is not encouraged
                            // You can fetch it from a safe place such as Azure KeyVault
                            new ServiceEndpoint("<ConnectionString0>"),
                            new ServiceEndpoint("<ConnectionString1>", type: EndpointType.Primary, name: "east-region-a"),
                            new ServiceEndpoint("<ConnectionString2>", type: EndpointType.Primary, name: "east-region-b"),
                            new ServiceEndpoint("<ConnectionString3>", type: EndpointType.Secondary, name: "backup"),
                        };
                    })
                    .BuildServiceManager();

故障转移序列和最佳做法

现已设置正确的系统拓扑。每当某个 SignalR 服务实例出现故障时，联机流量都会路由到其他实例。下面是当主要实例出现故障时（以及在一段时间后进行恢复时）发生的情况：

主要服务实例出现故障，此实例上的所有服务器连接都会断开。
连接到此实例的所有服务器都会将此实例标记为脱机，协商会停止返回此终结点，开始返回辅助终结点。
此实例上的所有客户端连接也会关闭，然后客户端会重新进行连接。由于应用服务器现在返回辅助终结点，因此客户端会连接到辅助实例。
现在，辅助实例将接收所有联机流量。由于辅助实例已连接到所有应用服务器，因此从服务器发往客户端的所有消息仍可传送。但是，从客户端发往服务器的消息只能路由到同一区域中的应用服务器。
主要实例恢复并重新联机后，应用服务器将与它重新建立连接，并将其标记为联机。协商现在会再次返回主要终结点，因此，新客户端会重新连接到主要实例。但现有客户端不会掉线，在断开自身连接之前仍会路由到辅助客户端。

下图演示了 SignalR 服务中如何实现故障转移：

图 1 故障转移之前

图 2：故障转移之后

图 3 主实例恢复后的短时间内

可以看到，在正常情况下，只有主要应用服务器和 SignalR 服务包含联机流量（以蓝色表示）。故障转移后，辅助应用服务器和 SignalR 服务也处于活动状态。主要 SignalR 服务重新联机后，新客户端将连接到主要 SignalR。但是，现有客户端仍连接到辅助实例，因此这两个实例都包含流量。所有现有客户端断开连接后，系统将会恢复正常（图 1）。

可以使用两种主要模式来实现跨区域的高可用性体系结构：

第一种模式是使用一对应用服务器和 SignalR 服务实例来接收所有联机流量，并使用另一对作为备用实例（称为主动/被动配置，如图 1 所示）。
另一种模式是使用两对（或更多对）应用服务器和 SignalR 服务实例，其中每个实例接收一部分联机流量，并充当其他对的备用实例（称为主动/主动配置，类似于图 3）。

SignalR 服务支持这两种模式，主要差别在于实现应用服务器的方式。如果应用服务器采用主动/被动配置，则 SignalR 服务也采用主动/被动配置（因为主要应用服务器仅返回其主要 SignalR 服务实例）。如果应用服务器采用主动/主动配置，则 SignalR 服务也采用主动/主动配置（因为所有应用服务器都将返回其自己的主要 SignalR 实例，因此它们都可以获得流量）。

请注意，无论选择使用什么模式，都需要将每个 SignalR 服务实例作为主要实例连接到应用服务器。

另外，由于 SignalR 连接的性质（远距离连接），发生灾难和故障转移时，客户端会遇到连接断开的情况。需要在客户端上处理此类情况，使其对最终客户透明。例如，关闭连接后不要重新连接。

如何测试故障转移

按照以下步骤触发故障转移：

在门户中主要资源的“网络”选项卡中，禁用公用网络访问。如果资源已启用专用网络，请使用访问控制规则来拒绝所有流量。
重启主要资源。

后续步骤

在本文中，你已了解如何配置应用程序以实现 SignalR 服务的复原能力。若要更详细地了解 SignalR 服务中的服务器/客户端连接和连接路由，请阅读此文，其中介绍了 SignalR 服务的内部情况。

对于使用多个实例一起处理大量连接的缩放方案（例如分片），请阅读如何缩放多个实例。

有关如何使用多个 SignalR 服务实例配置 Azure Functions 的详细信息，请阅读 Azure Functions 中的多个 Azure SignalR 服务实例支持。

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