介紹

Orleans是一個框架，它提供了一種簡單的方法來構建分散式高規模計算應用程式，而無需學習和應用複雜的併發或其他擴充套件模式。

背景

雲應用程式和服務本質上是並行和分散式的。它們也具有互動性和動態性; 通常需要在雲實體之間，近乎實時地直接互動。構建這樣的應用程式，在今日已異常艱難。不僅開發過程需要專家級程式設計師，並且隨著工作負載的增長，通常需要昂貴的設計和體系結構的迭代。

今天大多數高規模應用程式，都是作為無狀態n層服務的組合而構建的，大多數應用程式邏輯都位於中間層。

雖然該模型允許通過向中間層新增更多伺服器來擴充套件，但它受到儲存層的效能和可擴充套件性的限制，因為從前端Web伺服器進入中間層的大多數請求需要從儲存中讀取一次或多次。由於中間層伺服器之間缺乏協調，更新變得更加複雜，並且容易出現併發問題和衝突。它通常需要在無狀態層中進行快取以獲得可接受的效能，既增加了複雜性，又引入了快取一致性問題。無狀態n層模型的另一個問題是，它不能很好地支援中間層暴露的各個應用程式實體之間的橫向通訊。

Orleans作為有狀態的中間層

Orleans提供了一種構建有狀態中間層的直觀方式，中間層就像一個海洋，有各種業務邏輯實體，它們是分佈在伺服器叢集（silos）中的、不同應用程式定義型別的、隔離的、全域性可定址.NET物件（grains）。

grain型別是一個簡單的.NET類，它實現了一個或多個應用程式定義的grain介面。單個grain是應用程式定義的Grain類的例項，它們可以根據需要由伺服器上的Orleans執行時自動建立，以處理對這些grain的請求。grain本質上對映到大多數應用程式實體，例如使用者，裝置，會話，庫存和訂單。這使得構建面向物件的業務邏輯變得非常容易，而又能在伺服器叢集中透明地擴充套件。每個grain在其應用邏輯選擇的grain型別內具有穩定的邏輯標識（金鑰），例如，使用者電子郵件或裝置ID或庫存SKU程式碼。Orleans保證每個單獨grain的單執行緒執行，從而保護應用程式邏輯免受併發和競爭的危險。在微服務領域，Orleans被用作實現微服務的框架，微服務可以由開發人員選擇的微服務部署/管理解決方案進行部署和管理。

grain的生命週期

grain在儲存，記憶體狀態或兩者中都可以具有持久狀態。通過使用目標grain的邏輯身份，任何其他grain或前端（客戶端）都可以呼叫任何grain，而無需建立或例項化目標grain。Orleans的程式設計模型使得grain看起來就好像它們一直存在於記憶體中。實際上，grain在整個生命週期中僅經歷，從儲存中的持久狀態，到記憶體中例項化，以及從記憶體中移除。

在幕後，Orleans執行時會在他們有工作負載的時候例項化（啟用）grain，並在grain空閒時間過長時將其從記憶體中移除（停用）以回收硬體資源。執行時對grain的生命週期管理工作，於應用程式程式碼是透明的，並將其從分散式資源管理的複雜任務中解放出來。應用程式邏輯可以用它可用的整個“地址空間”來編寫，而不需要硬體資源來同時將所有的粒度儲存在記憶體中，概念上類似於虛擬記憶體在作業系統中的工作方式。此外，grains的虛擬性質允許Orleans以對應用程式邏輯最透明的方式處理伺服器故障，這是因為一旦檢測到故障，在發生故障的伺服器上執行的grains 將自動在叢集中的其他伺服器上重新例項化。

虛擬Actor

Orleans的實現基於自20世紀70年代以來一直存在的Actor模型。然而，與Erlang或Akka等更傳統的Actor系統中的Actor不同，Orleans grain是虛擬Actor。最大的區別在於，grain的物理例項完全被抽象出來，並由Orleans執行時自動管理。虛擬角色模型更適合雲服務等大規模動態工作負載，這是Orleans的主要創新。您可以在奧爾良技術報告中閱讀更多詳細資訊。

Orleans的起源

Orleans是在Microsoft Research建立的，專為在雲中使用而設計。自2011年以來，它已被多個微軟產品組廣泛應用於雲端和內部，最著名的是遊戲工作室，如343 Industries和The Coalition，作為Halo 4和5背後的雲服務平臺，以及戰爭機器4 ，以及其他一些公司。

Orleans於2015年1月開源，吸引了許多開發人員，他們構成了.NET生態系統中最具活力的開源社群之一。在開發人員社群與Microsoft奧爾良團隊之間的積極協作中，每天都會新增和改進功能。微軟研究院繼續與Orleans團隊合作，推出新的主要功能，如地理分佈，索引和分散式交易，這些都推動了最先進的技術發展。奧爾良已經成為許多.NET開發人員構建分散式系統和雲服務的首選框架。