Azure Service Fabric 主控模型

發行項
08/25/2024

本文提供 Azure Service Fabric 所提供之應用程式主控模型的概觀，並說明共用處理序與專屬處理序模型之間的差異。本文說明已部署之應用程式在 Service Fabric 節點上看起來的樣子，以及服務的複本 (或執行個體) 與服務主機處理序之間的關聯性。

在進一步進行之前，請確定您已了解在 Service Fabric 中模型化應用程式中所說明的各種概念與關聯性。

注意

在本文中，除非明確指出是不同意義，否則：

「複本」是指具狀態服務的複本和無狀態服務的執行個體。
CodePackage 可視為等同於註冊 ServiceType 並裝載該 ServiceType 服務複本的 ServiceHost 處理序。

為了了解主控模型，我們將逐步解說範例。假設我們有 ApplicationType 'MyAppType'，其具有 ServiceType 'MyServiceType'。 'MyServiceType' 是由 ServicePackage 'MyServicePackage' 提供，它具有 CodePackage 'MyCodePackage'。 'MyCodePackage' 會在執行時註冊 ServiceType 'MyServiceType'。

假設我們有一個含有 3 個節點的叢集，並且建立一個類型為 'MyAppType' 的「應用程式」fabric:/App1。在這個「應用程式」fabric:/App1 中，我們會建立一個類型為 'MyServiceType' 的服務 fabric:/App1/ServiceA。此服務具有 2 個分割區 (例如 P1 和 P2) 且每一分割區有 3 個複本。下圖顯示此應用程式最後部署在節點上時的檢視。

圖表圖顯示此應用程式最後部署在節點上時的檢視。

Service Fabric 啟動了 'MyServicePackage'，而 'MyServicePackage' 則啟動了裝載來自兩個分割區之複本的 'MyCodePackage'。此叢集內的所有節點都具有相同檢視，因為我們所選擇的每一分割區複本數目等於此叢集內的節點數目。讓我們在應用程式 fabric:/App1 中建立另一個服務 fabric:/App1/ServiceB。此服務具有 1 個分割區 (例如 P3) 且每一分割區有 3 個複本。下圖顯示節點上的新檢視：

此圖表顯示節點上的新檢視。

Service Fabric 在現有的 'MyServicePackage' 啟用項中，放置了服務 fabric:/App1/ServiceB 之分割區 P3 的新複本。現在。建立另一個 'MyAppType' 類型的「應用程式」fabric:/App2。在 fabric:/App2 中建立服務 fabric:/App2/ServiceA。此服務具有 2 個分割區 (P4 和 P5) 且每一分割區有 3 個複本。下圖顯示新的節點檢視：

顯示新節點檢視的圖表。

Service Fabric 會啟動 'MyServicePackage' 的新複本，而這會啟動 'MyCodePackage' 的新複本。 fabric:/App2/ServiceA 服務的兩個分割區複本 (P4 和 P5)，會位於這個新複本 'MyCodePackage'。

共用處理序模型

上一節說明了 Service Fabric 所提供的預設主控模型，其稱為「共用處理序」模型。在此模型中，針對指定的「應用程式」，在一個「節點」上只會啟用一份指定的 ServicePackage (這會啟動其包含的所有 CodePackage)。指定 ServiceType 的所有服務複本則會放在註冊該 ServiceType 的 CodePackage 中。換句話說，指定的 ServiceType 之節點上所有服務的所有複本都會共用相同的處理序。

專屬處理序模型

Service Fabric 所提供的另一個主控模型是「專屬處理序」模型。在此模型中，指定節點上的每個複本都存在於自己的專屬處理序中。 Service Fabric 會啟動 ServicePackage 的新複本 (這會啟動其內含的所有 CodePackage)。複本會放在註冊該複本所屬服務 ServiceType 的 CodePackage 中。

如果您使用的是 Service Fabric 5.6 版或更新版本，您可以在建立服務時選擇專屬處理序模型 (藉由使用 PowerShell、REST 或 FabricClient)。將 ServicePackageActivationMode 指定為 'ExclusiveProcess'。

PS C:\>New-ServiceFabricService -ApplicationName "fabric:/App1" -ServiceName "fabric:/App1/ServiceA" -ServiceTypeName "MyServiceType" -Stateless -PartitionSchemeSingleton -InstanceCount -1 -ServicePackageActivationMode "ExclusiveProcess"

var serviceDescription = new StatelessServiceDescription
{
    ApplicationName = new Uri("fabric:/App1"),
    ServiceName = new Uri("fabric:/App1/ServiceA"),
    ServiceTypeName = "MyServiceType",
    PartitionSchemeDescription = new SingletonPartitionSchemeDescription(),
    InstanceCount = -1,
    ServicePackageActivationMode = ServicePackageActivationMode.ExclusiveProcess
};

var fabricClient = new FabricClient(clusterEndpoints);
await fabricClient.ServiceManager.CreateServiceAsync(serviceDescription);

如果您的應用程式資訊清單中有預設的服務，您可以指定 ServicePackageActivationMode 屬性來選擇「專屬處理序」模型：

<DefaultServices>
  <Service Name="MyService" ServicePackageActivationMode="ExclusiveProcess">
    <StatelessService ServiceTypeName="MyServiceType" InstanceCount="1">
      <SingletonPartition/>
    </StatelessService>
  </Service>
</DefaultServices>

現在，讓我們在應用程式 fabric:/App1 中建立另一個服務 fabric:/App1/ServiceC。此服務具有 2 個分割區 (例如 P6 和 P7) 且每一分割區有 3 個複本。您將 ServicePackageActivationMode 設定為 'ExclusiveProcess'。下圖顯示節點上的新檢視：

所部署應用程式的節點檢視圖表

如您所見，Service Fabric 啟用了兩份新的 'MyServicePackage' (針對來自分割區 P6 和 P7 的每個複本各啟用一份)。 Service Fabric 將每個複本放在其專用的一份 CodePackage 中。當您使用「專屬處理序」模型時，就指定的「應用程式」而言，一個「節點」上可以有多份作用中的指定 ServicePackage。在上述範例中fabric:/App1 有三份作用中的 'MyServicePackage'。這每一份作用中的 'MyServicePackage' 都有關聯的 ServicePackageActivationId。此識別碼可識別「應用程式」fabric:/App1 中的該複本。

當您只對應用程式使用共用處理序模型時，一個節點上只能有一份作用中的 ServicePackage。這個 ServicePackage 啟用的 ServicePackageActivationId 為空字串。例如，fabric:/App2 便是這種情況。

注意

共用處理序主控模型會與等於 SharedProcess 的 ServicePackageActivationMode 對應。這是預設的主控模型，在建立服務時不須指定 ServicePackageActivationMode。
專屬處理序主控模型會與等於 ExclusiveProcess 的 ServicePackageActivationMode 對應。若要使用此設定，您應該在建立服務時予以明確指定。
若要檢視服務的主控模型，請查詢服務描述並查看 ServicePackageActivationMode 的值。

使用已部署的服務套件

節點上一份作用中的 ServicePackage 稱為已部署的服務套件。當您使用「專屬處理序」模型來建立服務時，就指定的「應用程式」而言，同一個 ServicePackage 可能會有多個已部署的服務套件。如果您要執行所部署服務套件特有的作業，請提供 ServicePackageActivationId 來識別所部署的特定服務套件。例如，如果您要報告所部署服務套件的健康情況或重新啟動所部署服務套件的程式碼套件，請提供識別碼。

您可以查詢節點上已部署的服務套件清單，來找到所部署服務套件的 ServicePackageActivationId。查詢節點上的已部署的服務類型、已部署的複本及已部署的程式碼套件時，查詢結果也會包含父代已部署服務套件的 ServicePackageActivationId。

注意

在「共用處理序」主控模型下，指定節點上的指定應用程式只會啟用一份 ServicePackage。其 ServicePackageActivationId 會等於「空字串」，在執行與所部署服務套件相關的作業時不須指定。
在「專屬處理序」主控模型下，指定節點上的指定應用程式會有一或多份作用中的 ServicePackage。每個啟動項都有一個「非空白」的 ServicePackageActivationId，在執行與所部署服務套件相關的作業時已指定。
如果省略 ServicePackageActivationId，它會預設為「空字串」。如果有在「共用處理序」模型下啟用的已部署服務套件存在，系統就會在該套件上執行作業。否則作業會失敗。
請勿查詢一次並快取 ServicePackageActivationId。識別碼是動態產生的，會因為各種原因而改變。在執行需要 ServicePackageActivationId 的作業之前，您應該先查詢節點上已部署的服務套件清單。然後使用來自查詢結果的 ServicePackageActivationId 來執行原先的作業。

客體可執行檔和容器應用程式

Service Fabric 會將客體可執行檔和容器應用程式視為獨立的無狀態服務。 ServiceHost (一個處理序或容器) 中沒有任何 Service Fabric 執行階段。由於這些服務是獨立的，因此每一 ServiceHost 的複本數並不適用於這些服務。與這些服務搭配使用的最常見設定是 InstanceCount 等於 -1 的單一分割區 (在叢集的每個節點上都會執行一份服務程式碼)。

這些服務的預設 ServicePackageActivationMode 是 SharedProcess，在此情況下，Service Fabric 會針對指定的「應用程式」在一個「節點」上啟用一份 ServicePackage。這意謂著一個節點上只會執行一份服務程式碼。如果您想要在一個節點上執行多份服務程式碼，請在建立服務時將 ServicePackageActivationMode 指定為 ExclusiveProcess。例如，您可以在建立 ServiceType (指定於 ServiceManifest 中) 的多個服務 (Service1 至 ServiceN) 時這麼做，也可以在您的服務是多重分割時這麼做。

變更現有服務的主控模型

現階段，您無法將現有服務的主控模型從共用處理序變更為專屬處理序 (反之亦然)。

在主控模型之間做出選擇

您應該評估哪種主控模型最適合您的需求。共用處理序模型有較佳的作業系統資源使用率，因為產生的處理序較少，且同一個處理序中的多個複本可以共用連接埠。不過，如果其中一個複本發生錯誤而必須關閉服務主機，就會影響到該相同處理序中的所有其他複本。

專屬處理序模型會讓每個複本處於自己的處理序中，而可提供較佳的隔離。如果某個複本發生問題，該複本不會影響到其他複本。此模型適用於通訊協定不支援連接埠共用的情況。它可協助在複本層級套用資源管理。不過，專屬處理序會耗用較多的作業系統資源，因為它會為節點上的每個複本都產生一個處理序。

專屬處理序模型和應用程式模型考量

對於大部分的應用程式，您可以藉由讓每一 ServicePackage 保有一個 ServiceType，以在 Service Fabric 中建立應用程式模型。

在某些案例中，Service Fabric 也允許每個 ServicePackage 具有多個 ServiceType (而且一個 CodePackage 可以註冊多個 ServiceType)。以下是一些適用這些設定的案例：

您想要藉由減少產生處理序並提高每一處理序的複本密度，將資源使用率最佳化。
來自不同 ServiceType 的複本需要共用一些具有高初始化或記憶體成本的通用資料。
您有免費的服務供應項目，而您想要透過將服務的所有複本都放在同一個處理序中，為資源使用量設定限制。

專屬處理序主控模型與每一 ServicePackage 有多個 ServiceType 的應用程式模型並不相同。這是因為每一 ServicePackage 多個 ServiceType 的設計是用來提高複本間的資源共用，以及提高每一處理序的複本密度。專屬處理序模型的設計目的是要實現不同結果。

思考一下每一 ServicePackage 有多個 ServiceType 的案例，其中是由不同的 CodePackage 註冊每個 ServiceType。假設我們有一個 ServicePackage 'MultiTypeServicePackage'，其中包含兩個 CodePackage：

'MyCodePackageA'，它會註冊 ServiceType 'MyServiceTypeA'。
'MyCodePackageB'，它會註冊 ServiceType 'MyServiceTypeB'。

現在，假設我們建立一個「應用程式」fabric:/SpecialApp。在 fabric:/SpecialApp 中，我們使用專屬處理序模型建立下列兩個服務：

'MyServiceTypeA' 類型的服務 fabric:/SpecialApp/ServiceA，此服務有 2 個分割區 (例如 P1 和 P2) 且每一分割區有 3 個複本。
'MyServiceTypeB' 類型的服務 fabric:/SpecialApp/ServiceB，此服務有 2 個分割區 (P3 和 P4) 且每一分割區有 3 個複本。

在指定的節點上，這兩個服務各有兩個複本。由於我們已使用專屬處理序模型來建立這些服務，因此 Service Fabric 會為每個複本建立一份新的 'MyServicePackage'。每個 'MultiTypeServicePackage' 啟用項都會啟動一份 'MyCodePackageA' 和 'MyCodePackageB'。不過，'MyCodePackageA' 或 'MyCodePackageB' 只有其中之一會裝載作為 'MultiTypeServicePackage' 啟用對象的複本。下圖顯示節點檢視：

顯示節點檢視的圖表。

在服務 fabric:/SpecialApp/ServiceA 分割區 P1 之複本的 'MultiTypeServicePackage' 啟用項中，是由 'MyCodePackageA' 裝載複本。 'MyCodePackageB' 則正在執行。同樣地，在服務 fabric:/SpecialApp/ServiceB 分割區 P3 之複本的 'MultiTypeServicePackage' 啟用項中，是由 'MyCodePackageB' 裝載複本。 'MyCodePackageB' 則正在執行。因此，每一 ServicePackage 的 CodePackage (註冊不同的 ServiceType) 數目越多，備援資源的使用量就越高。

不過，如果我們使用「共用處理序」模型來建立服務 fabric:/SpecialApp/ServiceA 和 fabric:/SpecialApp/ServiceB，則 Service Fabric 將只會為「應用程式」fabric:/SpecialApp 啟用一份 'MultiTypeServicePackage'。 'MyCodePackageA' 裝載服務 fabric:/SpecialApp/ServiceA 的所有複本。 'MyCodePackageB' 裝載服務 fabric:/SpecialApp/ServiceB 的所有複本。下圖顯示此設定中的節點檢視：

所部署應用程式的節點檢視圖表

在上述範例中，您可能會認為如果 'MyCodePackageA' 既註冊 'MyServiceTypeA' 也註冊 'MyServiceTypeB'，而沒有 'MyCodePackageB' 存在，就不會執行備援的 CodePackage。雖然這是正確的，但此應用程式模型與專屬處理序主控模型並不相同。如果目標是要將每個複本放在其自己的專用處理序中，就不需要從同一個 CodePackage 註冊兩個 ServiceType。相反地，您只需要將每個 ServiceType 放在它自己的 ServicePackage 中。

Reliable Services 和 Reliable Actor 分叉處理子程序

Service Fabric 不支援 Reliable Services 和後續 Reliable Actors 分叉處理子程序。舉例來說，不支援的原因是 CodePackageActivationContext 無法用來註冊不支援的子程序，且取消 Token 只會傳送到已註冊的程序；在父程序收到取消 Token 之後，子程序並未關閉，因而導致各種問題，例如升級失敗。

下一步

對應用程式進行封裝並使它準備好進行部署。

部署與移除應用程式。此文章說明如何使用 PowerShell 來管理應用程式執行個體。

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