👃🏿 🔁 🚑 X.Spectator - .NET में राज्य की निगरानी 🧙🏾 🥔 😨

आज, अधिकांश सूचना प्रणाली एक जटिल संरचना के साथ जटिल समाधान और बड़ी संख्या में पारस्परिक निर्भरताएं हैं। ऐसी प्रणालियों के संचालन के दौरान, पीक लोड के समय, कुछ मॉड्यूल विफल हो सकते हैं, या सही ढंग से काम नहीं कर सकते हैं। इस स्थिति में, सिस्टम स्थिर होना बंद हो जाता है और आने वाले सभी अनुरोधों को सही ढंग से संसाधित करने के लिए बंद हो सकता है। सिस्टम के स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने के लिए, विभिन्न रणनीतियों को लागू किया जा सकता है।

कुछ मामलों में (यदि यह अनुमेय है), सिस्टम का तथाकथित में अनुवाद। "सुरक्षित मोड"। इस मोड में, सिस्टम क्वेरी प्रोसेसिंग के परिणामों की सटीकता में थोड़ी गिरावट के साथ अधिक कॉल को संसाधित कर सकता है। अन्य मामलों में, कंप्यूटिंग संसाधनों की स्केलिंग और आने वाले अनुरोधों को संसाधित करने के लिए जिम्मेदार व्यक्तिगत सिस्टम मॉड्यूल की संख्या बढ़ाने में मदद कर सकता है। इस मामले में, सबसे महत्वपूर्ण कार्य सिस्टम की स्थिति को निर्धारित करना है , जिसके आधार पर, इसके काम को स्थिर करने के लिए पहले से ही एक या कोई अन्य कार्रवाई की जानी चाहिए।

अपनी परियोजनाओं में, मैं काफी समय से विभिन्न तरीकों से इसी तरह की समस्या को हल कर रहा हूं। जब से मैं विश्वविद्यालय में था, मेरे पास .NET 4.0 में लिखा एक छोटा प्रोजेक्ट था, जिसमें समय-समय पर मैंने वास्तविक प्रोजेक्ट्स के लिए छोटे-छोटे कोड कोड लिए। मैंने लंबे समय से इस परियोजना को फिर से तैयार करने, इसे साफ करने और एक अलग मिनी-फ्रेमवर्क के रूप में व्यवस्थित करने की योजना बनाई है जो हमें सिस्टम की स्थिति की निगरानी करने की समस्या को खूबसूरती से और न्यूनतम हल करने की अनुमति देता है। कई शाम और कुछ दिन बिताने के बाद, मैंने इस कोड को क्रम में रखा और इसे GitHub पर पोस्ट किया। इसके अलावा, मैं इस परियोजना में क्या और कैसे लागू किया जाता है, इस पर अधिक विस्तार से विचार करने का प्रस्ताव करता हूं।

सिस्टम के ऑपरेटिंग मोड को बदलने की आवश्यकता का निर्धारण करने के लिए, वर्चुअल "सेंसर" और "ऑब्जर्वर" का उपयोग करते हुए एक दृष्टिकोण का उपयोग करने का प्रस्ताव है।

▌ संस्थाओं और परिभाषाएँ

आधार संस्थाओं का उपयोग किया जाना है:

सेंसर - सिस्टम के संकेतकों में से एक की स्थिति की जांच के लिए जिम्मेदार है;
प्रेक्षक - एक, या कई सेंसर से पूछताछ करता है। सेंसर की वर्तमान रीडिंग के आधार पर इसकी स्थिति में परिवर्तन होता है;
स्टेट कैलकुलेटर - मैट्रिक्स लॉग के आधार पर वर्तमान स्थिति की गणना करता है।
राज्य लॉग - प्रत्येक सेंसर के लिए संकेतक का एक सेट जो मतदान के समय को दर्शाता है।

प्रत्येक अमूर्त के लिए, एक बुनियादी कार्यान्वयन है, साथ ही सरल और सुविधाजनक विस्तार के लिए तंत्र भी है। आइए उन पर अधिक विस्तार से विचार करें।

सेंसर

बुनियादी आईपीओ इंटरफ़ेस। IProbe को लागू करने वाली कक्षाएं अनुरोध पर, सिस्टम पैरामीटर के मान का निरीक्षण करती हैं, या एक विशिष्ट मॉड्यूल / सेवा प्रदान करती हैं।

public interface IProbe { string Name { get; } Task<ProbeResult> Check(); }

चेक विधि के परिणामस्वरूप, IProbe उदाहरण एक ProbeResult संरचना देता है

  public struct ProbeResult { public string ProbeName { get; set; } public DateTime Time { get; set; } public bool Success { get; set; } public string Data { get; set; } public Exception Exception { get; set; } public override string ToString() => $"{Time}: {Success}"; }

जहां सफलता क्षेत्र निर्धारित करता है कि क्या सेंसर के दृष्टिकोण से पैरामीटर का सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया था, और डेटा और एक्सेप्शन फ़ील्ड अतिरिक्त जानकारी संग्रहीत कर सकते हैं यदि यह डीबगिंग, या लॉगिंग के लिए आवश्यक है।

प्रेक्षक

ISpectator का मूल इंटरफ़ेस। यह सिस्टम की निगरानी करता है, इन घटनाओं को सब्सक्राइब किए गए सभी मॉड्यूल को सूचित करने के लिए सिस्टम की स्थिति को बदलने के समय की घटनाओं को उत्पन्न करता है। यह वर्तमान स्थिति की गणना करने के लिए IStateEvaluator इंटरफ़ेस को लागू करने वाले वर्ग के उदाहरण का उपयोग करता है।

  public interface ISpectator<TState> where TState : struct, IConvertible { event EventHandler<StateEventArgs<TState>> StateChanged; event EventHandler<HealthCheckEventArgs> HealthChecked; TState State { get; } TimeSpan Uptime { get; } string Name { get; } void AddProbe(IProbe probe); void CheckHealth(); }

प्रत्येक सेंसर के चुनावों के दौरान, पर्यवेक्षक स्टेटचेनड इवेंट को उठाता है, और इस ईवेंट के सब्सक्राइबरों के लिए टाइप स्टेटईवेंट एग्स का ऑब्जेक्ट पास किया जाता है, जिसमें सिस्टम की वर्तमान स्थिति के बारे में जानकारी होती है।

राज्य कैलकुलेटर

बेस IEvaluator इंटरफ़ेस। सेंसर स्थिति लॉग के आधार पर सिस्टम की वर्तमान स्थिति की गणना करता है।

  public interface IStateEvaluator<TState> { TState Evaluate( TState currentState, DateTime stateChangedLastTime, IReadOnlyCollection<JournalRecord> journal); }

राज्य लॉग

जर्नलकॉर्ड संरचना के उदाहरणों का एक संग्रह। जर्नल आरकॉर्ड उदाहरण उन सभी सेंसर के बारे में जानकारी संग्रहीत करता है जो पर्यवेक्षक द्वारा मतदान के समय शुरू किए गए थे।

  public struct JournalRecord { public JournalRecord(DateTime time, IEnumerable<ProbeResult> values) { Time = time; Values = values.ToImmutableList(); } public DateTime Time { get; set; } public IReadOnlyCollection<ProbeResult> Values { get; set; } public override string ToString() => $"{Time}: [{string.Join(",", Values)}]"; }

Works यह कैसे काम करता है

सिस्टम की स्थिति की गणना करने की प्रक्रिया को निम्नानुसार वर्णित किया जा सकता है: सिस्टम में एम्बेडेड प्रत्येक सेंसर मनाया प्रणाली / मॉड्यूल / सेवा के मापदंडों में से एक को निर्धारित कर सकता है। उदाहरण के लिए, यह एपीआई के लिए बाहरी सक्रिय अनुरोधों की संख्या, उपयोग की गई रैम की मात्रा, कैश में प्रविष्टियों की संख्या आदि को ठीक कर सकता है।

प्रत्येक सेंसर को एक या कई पर्यवेक्षकों को सौंपा जा सकता है। प्रत्येक पर्यवेक्षक एक या कई सेंसर के साथ काम कर सकता है। पर्यवेक्षक को ISpectator इंटरफ़ेस को लागू करना चाहिए और राज्य में बदलाव की स्थिति में घटनाओं को उत्पन्न करना चाहिए, या सेंसर का चुनाव करना चाहिए।

सिस्टम की स्थिति की अगली जांच के दौरान, पर्यवेक्षक अपने सभी "सेंसर" को पोल करता है, जो राज्य लॉग में लिखने के लिए एक सरणी बनाता है। यदि सिस्टम की स्थिति बदल गई है, तो पर्यवेक्षक एक उपयुक्त घटना उत्पन्न करता है। परिवर्तन की जानकारी प्राप्त करने वाले इवेंट सब्सक्राइबर सिस्टम के ऑपरेटिंग मापदंडों को बदल सकते हैं। इसी समय, विभिन्न प्रकार के "कंप्यूटर" का उपयोग सिस्टम की स्थिति को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है।

तुल्यकालिक और अतुल्यकालिक ऑपरेटिंग मोड

दो मुख्य परिदृश्यों पर विचार करें जिसमें पर्यवेक्षक "सेंसर" का सर्वेक्षण शुरू करता है।

सिंक्रोनस मोड

सिस्टम की स्थिति की पुनरावृत्ति के बाद सेंसर का एक सर्वेक्षण पर्यवेक्षक के लिए सिस्टम मॉड्यूल में से एक की प्रत्यक्ष अपील के कारण होता है।
इस मामले में, पर्यवेक्षक और सेंसर एक ही धागे में काम करते हैं। सिस्टम की स्थिति का गलत निर्धारण सिस्टम के भीतर एक ऑपरेशन के हिस्से के रूप में किया जाता है।

परियोजना में पहले से ही इस तरह के एक पर्यवेक्षक का मूल कार्यान्वयन है - SpectatorBase ।

कोड देखें

  public class SpectatorBase<TState> : ISpectator<TState> where TState : struct, IConvertible { private TState _state; private readonly IList<IProbe> _probes; private readonly IStateEvaluator<TState> _stateEvaluator; private readonly List<JournalRecord> _journal; private readonly ReaderWriterLockSlim _journalLock; private readonly ReaderWriterLockSlim _stateLock; private readonly Stopwatch _stopwatch; public event EventHandler<StateEventArgs<TState>> StateChanged; public event EventHandler<HealthCheckEventArgs> HealthChecked; public virtual TState State { get { _stateLock.EnterReadLock(); try { return _state; } finally { _stateLock.ExitReadLock(); } } } public TimeSpan Uptime => _stopwatch.Elapsed; public string Name { get; set; } public IReadOnlyCollection<JournalRecord> Journal { get { _journalLock.EnterReadLock(); try { return _journal; } finally { _journalLock.ExitReadLock(); } } } public DateTime StateChangedDate { get; private set; } public TimeSpan RetentionPeriod { get; private set; } public SpectatorBase(IStateEvaluator<TState> stateEvaluator, TimeSpan retentionPeriod, TState initialState) { RetentionPeriod = retentionPeriod; _state = initialState; StateChangedDate = DateTime.UtcNow; _stateEvaluator = stateEvaluator; _stopwatch = Stopwatch.StartNew(); _probes = new List<IProbe>(); _journal = new List<JournalRecord>(); _journalLock = new ReaderWriterLockSlim(); _stateLock = new ReaderWriterLockSlim(); } public void AddProbe(IProbe probe) => _probes.Add(probe); protected virtual void ChangeState(TState state, IEnumerable<string> failedProbes) { _stateLock.EnterWriteLock(); try { _state = state; } finally { _stateLock.ExitWriteLock(); } StateChangedDate = DateTime.UtcNow; StateChanged?.Invoke(this, new StateEventArgs<TState>(state, StateChangedDate, failedProbes)); } public virtual void CheckHealth() { var results = new Stack<ProbeResult>(); var tasks = _probes .Select(async o => { results.Push(await o.Check().ConfigureAwait(false)); }) .ToArray(); Task.WaitAll(tasks); var now = DateTime.UtcNow; _journalLock.EnterWriteLock(); try { //cleanup state records _journal.RemoveAll(o => o.Time < now.Subtract(RetentionPeriod)); _journal.Add(new JournalRecord(now, results)); } finally { _journalLock.ExitWriteLock(); } //Recalculate state var state = _stateEvaluator.Evaluate(State, StateChangedDate, _journal); if (!EqualityComparer<TState>.Default.Equals(State, state)) { ChangeState(state, results.Where(o => !o.Success).Select(o => o.ProbeName)); } OnHealthChecked(now, results); } protected virtual void OnHealthChecked(DateTime now, IReadOnlyCollection<ProbeResult> results) => HealthChecked?.Invoke(this, new HealthCheckEventArgs(now, results)); }

अतुल्यकालिक मोड

इस मामले में, सेंसर की पूछताछ सिस्टम की प्रक्रियाओं से अतुल्यकालिक रूप से होती है और इसे एक अलग थ्रेड में किया जा सकता है। इस तरह के पर्यवेक्षक का मूल कार्यान्वयन भी पहले से ही एक परियोजना है - ऑटोमेटेडस्पेक्टर ।

कोड देखें

 public class AutomatedSpectator<TState> : SpectatorBase<TState>, IAutomatedSpectator<TState> where TState : struct, IConvertible { public TimeSpan CheckHealthPeriod { get; } private readonly System.Timers.Timer _timer; public AutomatedSpectator( TimeSpan checkHealthPeriod, TimeSpan retentionPeriod, IStateEvaluator<TState> stateEvaluator, TState initialState) : base(stateEvaluator, retentionPeriod, initialState) { CheckHealthPeriod = checkHealthPeriod; _timer = new System.Timers.Timer(CheckHealthPeriod.TotalMilliseconds); _timer.Elapsed += (sender, args) => CheckHealth(); _timer.AutoReset = true; } public void Start() => _timer.Start(); }

▌ निष्कर्ष

X.Spectator का उपयोग करने से मुझे कई सेवाओं की स्थिरता को बढ़ाने के लिए कई अत्यधिक भरी हुई परियोजनाओं में व्यक्तिगत रूप से मदद मिली। सबसे अच्छा प्रस्तावित ढांचा खुद को साबित कर दिया है जब माइक्रोसिस्टवर्क वास्तुकला के आधार पर निर्मित वितरित प्रणालियों में लागू किया गया है। सबसे इष्टतम एकीकरण विकल्प नियंत्रण के व्युत्क्रम के सिद्धांत का उपयोग कर रहा है, अर्थात्, निर्भरता के कार्यान्वयन, जब एक आईओसी कंटेनर का उपयोग करके सेंसर को लागू करने की प्रक्रिया को लागू किया जाता है, और पर्यवेक्षकों को सिंगलटन के रूप में प्रस्तुत किया जाता है, जहां पर्यवेक्षकों में से प्रत्येक का एक एकल उदाहरण मॉड्यूल और सेवाओं के विभिन्न वर्गों द्वारा पहुँचा जा सकता है।

Information लिंक और उपयोगी जानकारी

→ परियोजना भंडार
→ उदाहरण
→ नुगेट पैकेज

X.Spectator - .NET में राज्य की निगरानी

▌ संस्थाओं और परिभाषाएँ

सेंसर

प्रेक्षक

राज्य कैलकुलेटर

राज्य लॉग

Works यह कैसे काम करता है

तुल्यकालिक और अतुल्यकालिक ऑपरेटिंग मोड

सिंक्रोनस मोड

अतुल्यकालिक मोड

▌ निष्कर्ष

Information लिंक और उपयोगी जानकारी

More articles: