轻量级分布式应用运行时Dapr，你值得拥有！

# 轻量级分布式应用运行时Dapr，你值得拥有！ ## 一、Dapr简介 Dapr被设计成构建块的中心，并非一个从头开始包含所有功能的自成体系的框架。这种开放设计使Dapr核心运行时非常轻量级，仅占用约40MB磁盘空间和4MB内存，使用0.1 vCPU核心，对服务调用的额外开销不到一毫秒。这使得Dapr适用于物联网和大数据应用等动态扩展、高密度的场景。 ### （一）统一编程模型 不同类型的服务有不同的编程模型，如无状态服务、有状态服务、函数、参与者等。Dapr不严格区分这些服务类型，将所有服务视为处理单元，接受输入并产生输出。开发者可以用一致的方式编写所有服务，并在后续重新配置服务的行为。 例如，可将无状态的Web服务重新配置为具有输入/输出绑定的函数，并部署在无服务器环境中；也可通过引入状态存储将其转变为有状态服务；还能让服务具备身份感知能力，使其充当参与者。 Dapr通过标准化的HTTP/gRPC协议提供统一编程模型。开发者在设计服务时无需针对特定服务类型，当需要某些功能（如状态管理或绑定）时，只需调用应用边车（sidecar）上的相应API。同一服务的不同路由可以承担不同角色并呈现不同特性。此外，通过绑定，Web服务可以由流行云服务的事件触发，而无需开发者学习特定服务的API。 ### （二）Dapr架构 Dapr由Dapr CLI、运行时和多个控制平面服务组成，还附带一个可扩展的构建块库，包含状态存储、消息骨干、绑定和可观测性等常见构建块。 - **Dapr CLI**：跨平台命令行工具，用于配置、管理和监控Dapr实例，还可访问Dapr仪表板等有用工具。 - **Dapr主机**：托管Dapr运行时实例，常见形式是Docker容器，可注入到Kubernetes的Pod中与用户代码并行运行，也可在独立模式下作为服务进程或守护进程运行。它实现了HTTP和gRPC等通信协议。 - **Dapr API**：定义了Dapr运行时的可编程接口。 - **Dapr运行时**：实现Dapr API，是Dapr功能的核心。 - **Dapr Operator**：Kubernetes特定组件，支持Dapr的Kubernetes模式，管理配置和绑定。 - **Dapr Sidecar Injector**：在Dapr以Kubernetes模式运行时，处理Dapr边车容器的注入。 - **Dapr Placement Service**：管理Dapr实例或服务分区的路由，维护路由表，将请求定向到特定参与者ID或分区ID的同一Dapr运行时实例。 - **Dapr Sentry**：内置证书颁发机构（CA），用于证书颁发和管理。 ### （三）构建块 1. **状态存储**：Dapr将参与者和有状态服务的状态保存到可配置的状态存储中。默认本地状态存储是Redis，也可接入其他存储，如Azure Cosmos DB、Cassandra等。 2. **发布/订阅**：默认提供至少一次消息传递，并将Redis Streams配置为可靠消息传递的消息骨干。 3. **绑定**：用于将应用代码连接到不同的输入和输出通道，定义了简单的绑定接口，以单线程方式调用，编写新绑定相对容易。 4. **可观测性**：与OpenTelemetry集成，用于收集应用指标和分布式跟踪。 ### （四）语言支持 Dapr是语言无关的，通过HTTP或gRPC提供分布式应用构建块。同时，它提供了一些支持参与者的流行语言（如C#、Python和Java）的SDK，未来社区有望贡献更多编程语言的SDK。即使选择基于Dapr的特定语言参与者框架，参与者也能与其他Dapr参与者框架或纯Dapr运行时实现的参与者进行互操作。Dapr运行时实现和绑定使用Go语言开发，理论上可能会出现其他编程语言的Dapr API实现。 ## 二、快速开始使用Dapr ### （一）独立模式下的Hello, World应用 #### 1. 在本地安装Dapr 要在独立模式下安装Dapr，请按照以下步骤操作： 1. 确保机器上的Docker正在运行，Dapr CLI使用Docker运行Redis状态存储和Dapr Placement服务。 2. 从GitHub（https://oreil.ly/TeRug）下载发布二进制文件： - Windows：dapr_windows_amd64.zip - Linux：dapr_liux_amd64.zip - macOS：dapr_darwin_amd64.zip - Linux ARM设备：dapr_linux_arm.zip 3. 将Dapr CLI二进制文件提取到所选文件夹。 4. 可选步骤：为方便访问CLI，在macOS和Linux上将二进制文件移动到 /user/local/bin 文件夹，或在Windows上将步骤3中的文件夹添加到PATH环境变量。 5. 运行以下命令初始化Dapr： ```bash dapr init ``` 该命令将启动两个容器：一个用于可靠消息传递和默认状态存储的Redis容器，以及一个管理参与者和分区服务放置的Dapr Placement服务容器。如果出现“failed to launch the container”错误消息，可能是现有容器占用了所需端口（Redis为6379，macOS/Linux上的Placement服务为50005，Windows上的Placement服务为6050），需要关闭占用这些端口的容器并重新运行 `dapr init` 命令。初始化成功后，可使用以下命令检查当前CLI版本和Dapr运行时版本： ```bash dapr --version ``` #### 2. 创建Hello, World应用 这里使用Go语言创建一个新的 `main.go` 文件，内容如下： ```go package main import ( "encoding/json" "fmt" "log" "net/http" ) type incomingEvent struct { Data interface{} `json:"data"` } func main() { http.HandleFunc("/greeting", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { var event incomingEvent decoder := json.NewDecoder(r.Body) decoder.Decode(&event) fmt.Println(event.Data) fmt.Fprintf(w, "Hello, World!") }) log.Fatal(http.ListenAndServe(":8088", nil)) } ``` 此代码在端口8088启动一个Web服务器，当收到 `/greeting` 路由的请求时，打印请求体（假设包含一个 `data` 字段）并返回字符串 “Hello, World!”。 #### 3. 通过Dapr边车进程启动应用 在命令行或终端窗口中，启动一个新的Dapr运行时实例作为应用的边车进程。使用 `dapr run` 命令并在后面附加启动应用的命令（这里是 `go run main.go`）： ```bash dapr run --app-id hello-dapr --app-port 8088 --port 8089 go run main.go ``` 该命令的输出表明Dapr运行时以独立模式启动，连接到端口8088的应用，使用Redis作为状态存储和消息骨干，监听指定端口8089的HTTP流量和随机端口的gRPC请求。Dapr和应用的日志将显示在同一终端窗口中，方便跟踪Dapr边车和应用之间的交互。 以下是 `dapr run` 命令的常用开关： | 开关 | 用途 | 默认值 | | ---- | ---- | ---- | | app-id | Dapr边车ID | N/A | | app-port | 应用端口 | N/A | | config | Dapr配置文件 | N/A | | enable-profiling | 通过HTTP端点启用pprof分析 | false | | grpc-port | Dapr gRPC端口 | -1（随机） | | log-level | 设置日志详细程度：debug, info, warning, error, fatal, panic | info | | max-concurrency | 控制允许的并发调用数量 | -1（无限制） | | port | Dapr HTTP端口 | -1（随机） | | profile-port | 分析服务器监听的端口 | -1（随机） | | protocol | 告知Dapr使用HTTP或gRPC与应用通信 | http | #### 4. 测试应用 Dapr边车提供了 `/<version>/invoke/<action-id>/method/<methodname>` 路由，客户端可使用该路由直接调用应用上的方法。例如，对 `/v1.0/invoke/hello-dapr/method/greeting` 路由的请求将传递到Go应用中的 `/greeting` 处理程序。 要测试此功能，打开浏览器并访问以下地址： ``` http://localhost:8089/v1.0/invoke/hello-dapr/method/greeting ``` 你应该会收到 “Hello, World!” 消息，这表明你已通过Dapr成功调用了应用上的Web方法。 ### （二）使应用具有状态 #### 1. 定义Redis状态存储 在独立模式下，通过在应用运行目录下的 `components` 文件夹中添加状态存储描述文件，告知Dapr边车状态存储可用。运行 `dapr init` 命令时，Dapr CLI会自动创建 `components` 文件夹，并包含默认的Redis状态存储配置和Redis消息骨干配置。以下是默认的 `redis.yaml` 配置文件示例： ```yaml apiVersion: dapr.io/v1alpha1 kind: Component metadata: name: statestore spec: type: state.redis metadata: - name: redisHost value: localhost:6379 - name: redisPassword value: "" ``` 如果使用不同的Redis服务器，需要更新此文件以匹配Redis设置。 #### 2. 更新应用以处理状态 应用可通过 `/<version>/state/store name<key>` 路由从Dapr边车请求状态，并通过将状态对象发布到边车的 `/<version>/state/store name` 路由来保存状态。发布状态时，Dapr允许以JSON数组形式发布多个键/值对，示例如下： ```json [ { "key": "key-1", "value": "some simple value" }, { "key": "key-2", "value": { "field-a": "value-a", "field-b": "value-b" } } ] ``` 请求状态时，如请求 “key-1” 的值，将以JSON对象形式返回该值。 更新后的应用代码如下： ```go package main import ( "bytes" "encoding/json" "fmt" "io/ioutil" "log" "net/http" "strconv" ) type stateData struct { Key string `json:"key"` Value int `json:"value"` } func main() { http.HandleFunc("/greeting", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { resp, err := http.Get("http://localhost:8089/v1.0/state/statestore/mystate") if err != nil { log.Fatal(err) } defer resp.Body.Close() body, err := ioutil.ReadAll(resp.Body) if err != nil { log.Fatal(err) } strVal := string(body) count := 0 if strVal != "" { count, _ = strconv.Atoi(strVal) count++ } stateObj := []stateData{stateData{Key: "mystate", Value: count}} stateDataJSON, _ := json.Marshal(stateObj) resp, err = http.Post("http://localhost:8089/v1.0/state/statestore", "application/json", bytes.NewBuffer(stateDataJSON)) if err != nil { log.Fatal(err) } if count == 1 { fmt.Fprintf(w, "I’ve greeted you " + strconv.Itoa(count)+" time.") } else { fmt.Fprintf(w, "I’ve greeted you " + strconv.Itoa(count)+" times.") } }) log.Fatal(http.ListenAndServe(":8088", nil)) } ``` 每次调用 `/greeting` 处理程序时，它会通过发送GET请求到 `http://localhost:8089/v1.0/state/statestore/mystate` 请求 `mystate` 键的状态值，然后递增该值并将其发布到 `http://localhost:8089/v1.0/state/statestore` 进行保存。 #### 3. 测试有状态应用 使用以下命令通过Dapr边车启动应用： ```bash dapr run --app-id hello-dapr --app-port 8088 --port 8089 go run main.go ``` 启动Dapr边车后，终端窗口会显示状态存储已找到并初始化的信息。打开浏览器并访问 `http://localhost:8089/v1.0/invoke/hello-dapr/method/greeting`，刷新页面时，问候计数应会增加。 按下Ctrl - C停止Dapr边车和应用，模拟应用（以及Dapr边车）的完全崩溃。然后再次通过Dapr边车启动应用，你会发现应用状态得以保留，因为Dapr边车将状态保存到了外部Redis存储中。 如果你想检查Redis中保存的状态，可以使用Docker的 `exec` 命令连接到Redis服务器并查询键（可使用 `docker ps` 获取Redis容器的名称）。 ### 三、总结 通过以上步骤，你已经了解了Dapr的基本概念、架构和使用方法。Dapr的统一编程模型和轻量级设计使其成为构建分布式应用的强大工具，无论是在开发环境还是生产环境中都能发挥重要作用。希望你能在实际项目中尝试使用Dapr，体验其带来的便利和高效。 以下是整个过程的mermaid流程图： ```mermaid 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(安装Dapr):::process B --> C(创建Hello, World应用):::process C --> D(通过Dapr边车启动应用):::process D --> E(测试应用):::process E --> F{是否使应用有状态}:::decision F -->|是| G(定义Redis状态存储):::process G --> H(更新应用以处理状态):::process H --> I(测试有状态应用):::process F -->|否| J([结束]):::startend I --> J ``` 通过这个流程图，你可以更清晰地看到使用Dapr开发应用的整个过程，从安装到测试，再到添加状态管理功能，每个步骤都紧密相连。希望这篇文章能帮助你快速上手Dapr，开启分布式应用开发的新旅程！ ### 四、Dapr的优势分析 #### 1. 轻量级与资源高效性 Dapr核心运行时仅占用约40MB磁盘空间和4MB内存，使用0.1 vCPU核心，对服务调用的额外开销不到一毫秒。这使得它在资源受限的环境中，如物联网设备和高密度的云计算场景下，能够高效运行，减少资源消耗，提高资源利用率。与传统的大型框架相比，Dapr的轻量级特性使其部署和扩展更加灵活。 #### 2. 统一编程模型的便利性 传统开发中，不同类型的服务（如无状态服务、有状态服务等）往往需要不同的编程模型，开发者需要花费大量时间学习和适应。而Dapr的统一编程模型打破了这种限制，开发者可以用一致的方式编写所有服务，并根据需求灵活配置服务的行为。例如，将无状态的Web服务轻松转换为有状态服务或函数，大大提高了开发效率和代码的可维护性。 #### 3. 组件可扩展性 Dapr附带的可扩展构建块库，如状态存储、发布/订阅、绑定和可观测性等，为开发者提供了丰富的功能选择。而且，这些组件可以根据需求进行定制和扩展，社区也在不断贡献新的组件。例如，除了默认的Redis状态存储，还可以接入Azure Cosmos DB、Cassandra等其他存储，满足不同场景的需求。 #### 4. 语言无关性与SDK支持 Dapr是语言无关的，通过HTTP或gRPC提供分布式应用构建块，开发者可以使用自己熟悉的编程语言进行开发。同时，它提供了一些支持参与者的流行语言（如C#、Python和Java）的SDK，未来社区有望贡献更多编程语言的SDK，进一步降低开发门槛。 ### 五、Dapr在实际项目中的应用建议 #### 1. 从简单场景入手 对于初次接触Dapr的开发者，建议从简单的场景开始，如独立模式下的Hello, World应用。通过这个过程，熟悉Dapr的安装、配置和基本使用方法，理解Dapr的核心概念和工作原理。 #### 2. 逐步引入复杂功能 在掌握了基本使用方法后，可以逐步引入更复杂的功能，如状态管理、发布/订阅等。例如，将无状态的Hello, World应用转换为有状态应用，体验Dapr状态管理的便利性。 #### 3. 结合实际业务需求选择组件 根据实际业务需求，选择合适的构建块组件。例如，如果需要可靠的消息传递，可以使用发布/订阅组件；如果需要存储数据，可以选择合适的状态存储组件。同时，要注意组件之间的兼容性和配置。 #### 4. 利用社区资源 Dapr有一个活跃的社区，开发者可以利用社区的资源，如文档、示例代码、论坛等，解决遇到的问题，学习他人的经验。 ### 六、常见问题及解决方案 #### 1. Dapr初始化失败 - **问题描述**：运行 `dapr init` 命令时，出现 “failed to launch the container” 错误消息。 - **原因分析**：可能是现有容器占用了所需端口（Redis为6379，macOS/Linux上的Placement服务为50005，Windows上的Placement服务为6050）。 - **解决方案**：使用 `docker ps` 命令查看占用端口的容器，然后使用 `docker stop <container_id>` 命令停止这些容器，最后重新运行 `dapr init` 命令。 #### 2. 应用状态未保存 - **问题描述**：在有状态应用中，刷新页面时问候计数没有增加，或者应用重启后状态没有保留。 - **原因分析**：可能是Redis状态存储配置不正确，或者应用代码中状态请求和保存的逻辑有误。 - **解决方案**：检查 `redis.yaml` 配置文件，确保Redis主机和密码配置正确。同时，检查应用代码中状态请求和保存的URL是否正确。 #### 3. Dapr边车无法启动 - **问题描述**：运行 `dapr run` 命令时，Dapr边车无法启动，出现错误消息。 - **原因分析**：可能是Dapr CLI版本与运行时版本不兼容，或者配置文件有误。 - **解决方案**：使用 `dapr --version` 命令检查CLI版本和运行时版本，确保它们兼容。同时，检查 `dapr run` 命令的参数和配置文件是否正确。 ### 七、总结与展望 #### 1. 总结 Dapr作为一个轻量级的分布式应用运行时，具有统一编程模型、组件可扩展性、语言无关性等诸多优势。通过本文的介绍，我们了解了Dapr的基本概念、架构、使用方法和常见问题的解决方案。在实际项目中，Dapr可以帮助开发者更高效地构建分布式应用，提高开发效率和代码质量。 #### 2. 展望 随着云计算、物联网等技术的不断发展，分布式应用的需求将越来越大。Dapr作为一个新兴的技术，具有很大的发展潜力。未来，我们可以期待Dapr社区贡献更多的组件和SDK，支持更多的编程语言和应用场景。同时，Dapr可能会与其他技术（如Kubernetes、微服务框架等）进行更深入的集成，为开发者提供更强大的工具和解决方案。 以下是Dapr开发过程中常见步骤的表格总结： | 步骤 | 操作内容 | 命令示例 | | ---- | ---- | ---- | | 安装Dapr | 下载二进制文件，初始化Dapr | `dapr init` | | 创建应用 | 使用喜欢的编程语言编写代码 | Go语言示例：创建 `main.go` 文件 | | 启动应用 | 通过Dapr边车启动应用 | `dapr run --app-id hello-dapr --app-port 8088 --port 8089 go run main.go` | | 测试应用 | 调用应用方法 | 浏览器访问 `http://localhost:8089/v1.0/invoke/hello-dapr/method/greeting` | | 添加状态管理 | 定义状态存储，更新应用代码 | 定义 `redis.yaml`，更新 `main.go` | | 测试有状态应用 | 检查状态是否保存 | 刷新页面，重启应用检查状态 | 以下是Dapr问题解决流程的mermaid流程图： ```mermaid 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([遇到问题]):::startend --> B{问题类型}:::decision B -->|初始化失败| C(检查端口占用):::process C --> D(停止占用端口的容器):::process D --> E(重新运行dapr init):::process B -->|应用状态未保存| F(检查Redis配置):::process F --> G(检查应用代码逻辑):::process B -->|Dapr边车无法启动| H(检查版本兼容性):::process H --> I(检查配置文件和参数):::process E --> J{问题是否解决}:::decision G --> J I --> J J -->|是| K([问题解决]):::startend J -->|否| L(寻求社区帮助):::process L --> K ``` 通过这个流程图，当遇到Dapr使用过程中的问题时，可以按照流程逐步排查和解决问题。希望本文能帮助你更好地理解和使用Dapr，在分布式应用开发中取得更好的成果。