合并多個任務(wù)或操作成一個單一的計算單元。這種模式可以提高計算資源的利用率，并降低與云托管的應(yīng)用程序進行計算處理相關(guān)的成本和管理開銷。

背景和問題

云應(yīng)用程序頻繁執(zhí)行各種操作。在某些解決方案也可能是有意義的最初遵循的關(guān)注點分離的設(shè)計原則，并把這些操作成托管和獨立部署（例如，如在微軟的 Azure 云服務(wù)，獨立 Azure 網(wǎng)站不同的角色獨立計算單元或單獨的虛擬機）。然而，盡管這種策略可以幫助簡化溶液的邏輯設(shè)計，部署大量計算單元作為同一應(yīng)用可以提高運行時的托管成本，使系統(tǒng)的管理更加復雜的一部分。

作為一個例子，圖1示出了使用多個計算單元被實現(xiàn)的一個云托管解決方案的簡化的結(jié)構(gòu)。每個計算單元在其自己的虛擬環(huán)境中運行。每個功能已被實現(xiàn)為一個單獨的任務(wù)（通過任務(wù)?標任務(wù)A）在自己的計算設(shè)備上運行。

圖1 - 通過使用一組專用計算單元運行在云環(huán)境中的任務(wù)

每個計算單元消耗的資源收費，即使是閑置或不常使用。因此，這種方法可能不總是最有成本效益的解決方案。

在 Azure 中，這一問題適用于云服務(wù)的角色，網(wǎng)站和虛擬機。這些產(chǎn)品在他們自己的虛擬環(huán)境中執(zhí)行。運行的單獨作用，網(wǎng)站，或者被設(shè)計為執(zhí)行一組良好定義的操作的虛擬機的集合，但是需要進行通信和協(xié)作，作為一個單一的解決方案的一部分，可以是一個資源利用效率低。

解決方案

為了幫助降低成本，提高利用率，提高通信速度，減輕了管理工作有可能將多個任務(wù)或操作成一個單一的計算單元。

任務(wù)可以根據(jù)各種基于由環(huán)境提供的功能，以及與這些功能相關(guān)的成本的標準進行分組。一種常見的方法是尋找具有關(guān)于它們的可擴展性，壽命和加工要求具有相似的任務(wù)。分組這些產(chǎn)品一起使它們能夠擴展為一個單元。由許多云環(huán)境所提供的彈性使一個計算單元的其他實例，以根據(jù)業(yè)務(wù)負載被啟動和停止。例如，Azure提供自動縮放，可以適用于云服務(wù)的角色，網(wǎng)站和虛擬機。欲了解更多信息，請參閱自動縮放指導。

作為一個計數(shù)器的例子來說明如何擴展可以被用于確定哪些操作可能不應(yīng)該被分組到一起，考慮以下兩個任務(wù)：

• 任務(wù) 1 輪詢發(fā)送到隊列罕見的，對時間不敏感的信息。

• 任務(wù) 2 處理網(wǎng)絡(luò)流量的高容量陣陣。

第二任務(wù)要求的彈性可能涉及起動和停止的大量的計算單元的實例。應(yīng)用相同的縮放到第一任務(wù)只會導致更多的任務(wù)上監(jiān)聽同一隊列不頻繁的消息，并且是一種資源的浪費。

在許多云環(huán)境中，它可以指定在CPU內(nèi)核，存儲器，磁盤空間等的數(shù)量而言，以一個計算單元的可用資源。通常，指定的資源越多，就越有成本。對于金融效率，最大限度地工作的一個昂貴的計算單元執(zhí)行的數(shù)量，而不是讓它變成無活性在較長時間內(nèi)是很重要的。

如果存在需要大量的 CPU 功率的短脈沖串的任務(wù)，考慮合并這些成一個單一的計算單元，其提供所需的電源。然而，重要的是平衡這種需要保持昂貴資源忙對它們是否過分強調(diào)指出可能發(fā)生了爭用是重要的。長時間運行，計算密集型任務(wù)可能不應(yīng)該共享相同的計算單位，例如。

問題和注意事項

實施該模式時請考慮以下幾點：

• 可擴展性和彈性。許多云解決方案實現(xiàn)的可擴展性和彈性，在運算部的通過啟動和停止的情況下，單位的水平。避免了分組在同一計算單元相互矛盾的可擴展性要求的任務(wù)。

• 一生。云計算基礎(chǔ)架構(gòu)可以定期回收托管的計算單元的虛擬環(huán)境。當執(zhí)行一個計算單元內(nèi)許多長期運行的任務(wù)，可能需要對設(shè)備進行配置，以防止它被回收，直到這些任務(wù)已經(jīng)完成。可替換地，通過使用一個檢查指向的方法，使他們停止干凈，并繼續(xù)在在其中，當所述計算單元被重新啟動他們被中斷的點的設(shè)計的任務(wù)。

• 釋放節(jié)奏。如果一個任務(wù)的執(zhí)行或配置變化頻繁，則可能需要停止計算單位主辦的更新的代碼，重新配置和重新部署的單元，然后重新啟動它。此過程也將需要相同的計算單元中的所有其他任務(wù)被停止，重新部署，并重新啟動。

• 安全性。在相同的計算單元的任務(wù)可以共享相同的安全上下文，并能夠訪問相同的資源。必須有高度的任務(wù)之間的信任，而且相信，一個任務(wù)是不會損壞或其他不利的影響。此外，增加了在一個計算單元可以增加計算單元的攻擊面運行的任務(wù)的數(shù)目;每個任務(wù)是否安全的一個最脆弱性。

• 容錯。如果在一個計算單元中的一個任務(wù)失敗或異常情況，它可能會影響在同一單元內(nèi)運行的其他任務(wù)。例如，如果有一個任務(wù)無法正常啟動它可能會導致對計算單元失敗，整個啟動邏輯，并且防止在同一單元的其他任務(wù)的運行。

• 爭。避免這種情況，在相同的計算單元爭奪資源的任務(wù)之間引入的爭用。理想情況下，共享相同的計算單元的任務(wù)應(yīng)該表現(xiàn)出不同的資源利用率的特征。例如，兩個計算密集型任務(wù)可能不應(yīng)該駐留在同一個計算單元，而且消耗大量的內(nèi)存也不應(yīng)該兩個任務(wù)。然而，混合使用需要大量的存儲器可以是一個可行的組合任務(wù)中計算密集型的任務(wù)。

注意

你應(yīng)該考慮整合計算資源只對已在生產(chǎn)用于在一段時間內(nèi)，使得操作人員和開發(fā)者能夠監(jiān)控系統(tǒng)，并創(chuàng)建熱圖，它標識了每個任務(wù)利用別共資源的系統(tǒng)。此圖可以用于確定哪些任務(wù)是很好的候選共享計算資源。

• 復雜性。組合多個任務(wù)到一個單一的計算單元增加了復雜性中的代碼單元，可能使得更難以進行測試，調(diào)試和維護。

• 穩(wěn)定的邏輯架構(gòu)。設(shè)計和實施中的代碼中的每個任務(wù)，以便它不應(yīng)該需要改變，即使物理環(huán)境中任務(wù)運行不會改變。

• 其他策略。整合計算資源的方法只有一個，以幫助減少同時運行多個任務(wù)相關(guān)的成本。這需要仔細的規(guī)劃和監(jiān)測，以確保它仍然是一個有效的辦法。其他策略可能更合適，這取決于所執(zhí)行的工作的性質(zhì)和所代表這些任務(wù)正在運行的用戶的位置。例如，工作負荷（如所描述的計算分區(qū)指南）的功能分解可能是一個更好的選擇。

當使用這個模式

使用這種模式的任務(wù)，如果他們在自己的計算單元運行不符合成本效益。如果一個任務(wù)花費大量的時間閑置，運行此任務(wù)的專用設(shè)備可以是昂貴的。

這種模式可能不適合于執(zhí)行關(guān)鍵容錯操作處理高度敏感的或私有數(shù)據(jù)，并且需要其自身的安全上下文的任務(wù)或任務(wù)。這些任務(wù)應(yīng)該在他們自己的獨立的環(huán)境中運行，在一個單獨的計算單元。

例子

在 Azure 上構(gòu)建一個云服務(wù)，它可以鞏固多任務(wù)的處理成一個單一的角色。通常，這是執(zhí)行的背景或異步處理任務(wù)的輔助角色。

注意

在某些情況下它可能會包括在 Web 角色的背景或異步處理任務(wù)。這種技術(shù)可以有助于降低成本和簡化部署，雖然它可以影響由 web 角色所提供的面向公眾的接口的可擴展性和響應(yīng)性。該文章合并多個天青工作者角色成天青 Web 角色包含執(zhí)行背景或異步處理任務(wù)在 Web 角色的詳細描述。

的作用是負責啟動和停止的任務(wù)。當 Azure 結(jié)構(gòu)控制器加載的作用，它引發(fā)的啟動事件中的作用。您可以覆蓋 WebRole 或 WorkerRole 類的 OnStart 方法來處理這個事件，也許是為了初始化數(shù)據(jù)和其他資源，在這種方法中，任務(wù)依賴。

當 OnStart 方法完成后，角色就可以開始響應(yīng)請求。您可以找到有關(guān)使用的 OnStart 和運行方式的作用，在 theApplication 啟動進程中的模式與實踐指南移動應(yīng)用程序到云部分的更多信息和指導。

注意

請 OnStart 方法盡量精簡的代碼。 Azure 不上采取這種方法，完成時間強加任何限制，但作用不能夠啟動響應(yīng)發(fā)送給它，直到此方法完成的網(wǎng)絡(luò)請求。

當 OnStart 方法完成后，執(zhí)行任務(wù)的運行方式。在這一點上，該織物控制器能夠開始發(fā)送請求的作用。 將實際的運行方法創(chuàng)建任務(wù)的代碼。注意，執(zhí)行命令的方法可以有效地定義角色實例的生命周期。此方法完成，結(jié)構(gòu)控制器將安排的作用被關(guān)閉。

當一個角色關(guān)機或再循環(huán)，結(jié)構(gòu)控制器可以防止從負載平衡器接收任何更多的傳入請求，并提高了停止事件。您可以通過覆蓋作用的 onStop 方法捕獲這個事件和角色終止前需要進行任何整理起來。

注意

在的 onStop 方法執(zhí)行的任何操作須在 5 分鐘（或者，如果您使用的是本地計算機上的天青模擬器 30 秒）內(nèi)完成;否則 Azure 結(jié)構(gòu)控制器假定的角色已經(jīng)停止，并會迫使它停下來。

圖 2 示出了一個角色的生命周期，任務(wù)和資源，它承載。該任務(wù)由運行方法，該方法然后等待任務(wù)來完成啟動。任務(wù)本身，這實現(xiàn)云服務(wù)的業(yè)務(wù)邏輯，可以響應(yīng)通過天青負載平衡器發(fā)布到角色的消息。

圖2 - 任務(wù)和資源的作用，在Azure云服務(wù)的生命周期

在 ComputeResourceConsolidation.Worker 項目 WorkerRole.cs 文件顯示了一個如何實現(xiàn)這個模式在 Azure 云服務(wù)的例子。

注意： 該 ComputeResourceConsolidation.Worker 項目是 ComputeResourceConsolidation 解決方案，可用于下載本指導意見的一部分。 在運行時被初始化的角色創(chuàng)建所需的取消標記和任務(wù)來運行的一個列表中的輔助角色，代碼。

public class WorkerRole: RoleEntryPoint ? { ?// The cancellation token source used to cooperatively cancel running tasks. ?private readonly CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource (); ?// List of tasks running on the role instance. ?private readonly List<Task> tasks = new List<Task>(); ?// List of worker tasks to run on this role. ?private readonly List<Func<CancellationToken, Task>> workerTasks ? ?= new List<Func<CancellationToken, Task>> ?{ ?MyWorkerTask1, ?MyWorkerTask2 ?}; ?... ? } ?

設(shè)置在 MyWorkerTask1 和 MyWorkerTask2 方法來說明如何在同一輔助角色執(zhí)行不同的任務(wù)。下面的代碼顯示 MyWorkerTask1。這是休眠 30 秒，然后輸出一個跟蹤消息的簡單任務(wù)。重復這個過程，直到無限期的任務(wù)被取消。在 MyWorkerTask2 代碼非常相似。

// A sample worker role task. ? private static async Task MyWorkerTask1(CancellationToken ct) ? { ?// Fixed interval to wake up and check for work and/or do work. ?var interval = TimeSpan.FromSeconds(30); ?try ?{ ?while (!ct.IsCancellationRequested) ?{ ?// Wake up and do some background processing if not canceled. ?// TASK PROCESSING CODE HERE ?Trace.TraceInformation("Doing Worker Task 1 Work"); ?// Go back to sleep for a period of time unless asked to cancel. ?// Task.Delay will throw an OperationCanceledException when canceled. ?await Task.Delay(interval, ct); ?} ?} ?catch (OperationCanceledException) ?{ ?// Expect this exception to be thrown in normal circumstances or check ?// the cancellation token. If the role instances are shutting down, a ?// cancellation request will be signaled. ?Trace.TraceInformation("Stopping service, cancellation requested"); ?// Re-throw the exception. ?throw; ?} ? } ?

注意： 通過示例代碼示出的方法是一個后臺進程的一個常見的實現(xiàn)。在現(xiàn)實世界的應(yīng)用程序，你可以按照這個結(jié)構(gòu)相同，不同之處在于，你應(yīng)該把自己的處理邏輯在等待取消請求的循環(huán)體。

經(jīng)過工人的角色已初始化它使用的資源，Run 方法啟動兩個任務(wù)同時，如下圖所示。

... ? // RoleEntry Run() is called after OnStart(). ? ? // Returning from Run() will cause a role instance to recycle. ? public override void Run() ? { ?// Start worker tasks and add them to the task list. ?foreach (var worker in workerTasks) ?tasks.Add(worker(cts.Token)); ?Trace.TraceInformation("Worker host tasks started"); ?// The assumption is that all tasks should remain running and not return, ? // similar to role entry Run() behavior. ?try ?{ ?Task.WaitAny(tasks.ToArray()); ?} ?catch (AggregateException ex) ?{ ?Trace.TraceError(ex.Message); ?// If any of the inner exceptions in the aggregate exception ? // are not cancellation exceptions then re-throw the exception. ?ex.Handle(innerEx => (innerEx is OperationCanceledException)); ?} ?// If there was not a cancellation request, stop all tasks and return from Run() ?// An alternative to cancelling and returning when a task exits would be to ? // restart the task. ?if (!cts.IsCancellationRequested) ?{ ?Trace.TraceInformation("Task returned without cancellation request"); ?Stop(TimeSpan.FromMinutes(5)); ?} ? } ? ... ?

在該示例中，執(zhí)行命令方法等待要完成的任務(wù)。如果任務(wù)被取消，運行方法假定的角色正在關(guān)閉，并等待剩下的任務(wù)完成（這在終止前等待最多 5 分鐘）之前被取消。如果任務(wù)失敗，由于預(yù)期異常，Run 方法將取消該任務(wù)。

注意： 需要注意的是，你可以實現(xiàn) Run 方法更全面的監(jiān)測和異常處理策略，如重新啟動已失敗的任務(wù)，或者包括代碼，使角色停止和啟動單個任務(wù)。 在以下代碼中所示的停止方法時，網(wǎng)絡(luò)控制器將關(guān)閉角色實例（它是從的 onStop 方法調(diào)用）被調(diào)用。該代碼通過取消它優(yōu)雅地停止每項任務(wù)。如果有任何的工作時間超過五分鐘就能完成，在 Stop 方法取消處理真正地停止等待和作用被終止。

// Stop running tasks and wait for tasks to complete before returning ? // unless the timeout expires. ? private void Stop(TimeSpan timeout) ? { ?Trace.TraceInformation("Stop called. Canceling tasks."); ?// Cancel running tasks. ?cts.Cancel(); ?Trace.TraceInformation("Waiting for canceled tasks to finish and return"); ?// Wait for all the tasks to complete before returning. Note that the ? // emulator currently allows 30 seconds and Azure allows five ?// minutes for processing to complete. ?try ?{ ?Task.WaitAll(tasks.ToArray(), timeout); ?} ?catch (AggregateException ex) ?{ ?Trace.TraceError(ex.Message); ?// If any of the inner exceptions in the aggregate exception ? // are not cancellation exceptions then re-throw the exception. ?ex.Handle(innerEx => (innerEx is OperationCanceledException)); ?} ? } ?

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總結(jié)

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