CAP簡介

CAP是一款基于.NET Core的分布式事務解決方案，它提供了AT和TCC兩種分布式事務解決方案。應用程式可以使用CAP來釋出事務消息，CAP将這些消息傳遞給訂閱者進行處理。CAP的架構包括了Publisher（消息釋出者）、Subscriber（消息訂閱者）和Storage（消息存儲器），以及2個用于消息傳輸的元件，Broker（消息隊列）和Message Bus（消息總線）。CAP支援多種消息存儲器實作，包括Redis、SqlServer、MySql、PostgreSQL和MongoDB等。它還提供了多種訂閱者實作方式，包括事件處理器、Webhook和背景任務等。通過使用CAP，應用程式可以簡化分布式事務的管理，提高系統的可靠性和性能。

CAP的使用場景

分布式事務管理：CAP支援AT和TCC兩種模式，可以幫助應用程式實作分布式事務的管理，提高系統的可靠性和性能。
微服務架構：CAP可以幫助微服務架構中的應用程式實作服務間的解耦和資料一緻性，提高應用程式的可擴充性和可維護性。
隊列處理：CAP提供了消息隊列和總線等元件，可以幫助應用程式處理大量異步消息，提高系統的吞吐量和響應速度。
事件驅動架構：CAP支援釋出/訂閱模式，可以幫助應用程式實作事件驅動架構，提高應用程式的靈活性和靈活性。

CAP架構建構分布式事務解決方案

CAP架構建構分布式事務解決方案的基本思路是：将分布式事務拆分成多個本地事務，通過消息隊列實作最終一緻性。實作的具體步驟如下：

1. 送出分布式事務時，CAP根據業務需求将分布式事務拆分成多個本地事務，并且為每個本地事務生成唯一辨別ID。

2. 本地事務在執行過程中，将事務日志以消息的形式釋出到消息隊列中，并且消息中包含了該本地事務的唯一辨別ID和執行狀态資訊（如成功或失敗等）。

3. 訂閱者從消息隊列中擷取消息并消費，如果該本地事務的所有消息已全部消費，則認為整個分布式事務已完成。

4. 如果某一個本地事務失敗，CAP架構會自動進行事務復原操作，以保證整個分布式事務的一緻性。

在這個過程中，CAP架構提供了AT和TCC兩種分布式事務解決方案：

- AT（Application Transaction）是應用層面的分布式事務解決方案，它利用資料庫的本地事務特性，實作分布式事務的一緻性。當分布式事務送出時，CAP架構會開啟資料庫的本地事務，如果所有本地事務都執行成功，那麼送出事務，否則復原事務。

- TCC（Try-Confirm-Cancel）是一種基于補償機制的分布式事務解決方案。它将分布式事務分解成try、confirm、cancel三個步驟，通過預留資源和補償操作來保證整個分布式事務的一緻性。

CAP架構建構事件總線

CAP架構不僅作為分布式事務解決方案，還可以作為事件總線，用于實作系統内部的消息通訊和異步處理。在CAP架構中，事件總線的實作基于釋出-訂閱模式，具有以下特點：

1. 多種消息存儲器支援：CAP架構支援多種消息存儲器，包括Redis、SqlServer、MySql、PostgreSQL和MongoDB等，使用者可以根據自己的業務需求選擇合适的存儲器。

2. 多種訂閱者實作方式: CAP架構提供多種訂閱者實作方式，包括事件處理器、Webhook和背景任務等。使用者可以根據自己的業務需求選擇合适的訂閱者實作方式。

3. 消息分組：CAP架構支援将消息分組，每個分組可以有不同的訂閱者，進而實作更加精細化的消息路由和處理。

4. 可擴充性：CAP架構可以輕松地擴充服務容量，适應不同業務發展的需要。

作為事件總線，CAP架構提供了豐富的API和工具，例如Publisher、Subscriber、ICapSubscribe接口等，使用者可以利用這些API和工具實作事件的釋出和訂閱，同時還可以使用CAP Inspector等工具對事件進行監控和調試，以便及時發現和解決問題。

技術架構

CAP是一款基于.NET Core的分布式事務解決方案，使用了以下技術：

- ASP.NET Core：用于實作Web API。

- Entity Framework Core：用于操作資料庫。

- RabbitMQ或Kafka：用于消息傳遞。

- Consul或Zookeeper：用于服務注冊和發現。

- Redis或Microsoft SQL Server：用于緩存資料和存儲消息狀态。

下圖展示了CAP架構圖：

上圖列出了CAP的3個元件，包括Publisher（消息釋出者）、Subscriber（消息訂閱者）和Storage（消息存儲器），以及2個用于消息傳輸的元件，Broker（消息隊列）和Message Bus（消息總線）。

Publisher用于釋出消息到Broker中，并記錄消息的狀态。Subscriber從Broker中訂閱消息，并處理消息。Storage用于持久化消息狀态。Broker用于傳輸消息，Message Bus則用于連接配接多個CAP執行個體。

子產品設計

CAP基于分布式事務模型進行設計，包括以下子產品：

- 事務釋出者：用于釋出事務消息。

- 事務訂閱者：用于訂閱和處理事務消息。

- 事務狀态存儲器：用于存儲事務狀态，以便消息能夠被正确處理。

- 事件釋出者：用于釋出事件消息。

- 事件訂閱者：用于訂閱和處理事件消息。

- 指令釋出者：用于釋出指令消息。

- 指令訂閱者：用于訂閱和處理指令消息。

下面将對每個子產品進行詳細分析，并給出示例代碼。

事務釋出者

事務釋出者用于釋出事務消息，包括了AT（自動送出）和TCC（兩階段）兩種模式。在AT模式下，釋出者将所有的業務操作作為一個整體進行送出，如果其中某個環節失敗，則會復原整個事務。在TCC模式下，釋出者将所有的業務操作分為Try、Confirm和Cancel三個階段，并将每個階段的操作記錄下來，在所有階段操作都成功後進行送出，如果其中某個階段失敗，則會執行事務的復原操作。

以下是一個使用AT模式的事務釋出者示例：

[Route("api/[controller]")]
[ApiController]
public class OrderController : ControllerBase
{
    private readonly ICapPublisher _capPublisher;

    public OrderController(ICapPublisher capPublisher)
    {
        _capPublisher = capPublisher;
    }

    [HttpPost]
    public async Task<IActionResult> CreateOrder([FromBody] Order order)
    {
        using var transaction = await _capPublisher.BeginTransactionAsync();

        try
        {
            //執行業務操作1
            await _capPublisher.PublishAsync("order.create.step1", order);

            //執行業務操作2
            await _capPublisher.PublishAsync("order.create.step2", order);

            //送出事務
            await transaction.CommitAsync();

            return Ok();
        }
        catch (Exception ex)
        {
            await transaction.RollbackAsync();

            return BadRequest(ex.Message);
        }
    }   
}

在這個示例中，我們定義了一個名為OrderController的控制器，用于建立訂單。在CreateOrder方法中，我們使用ICapPublisher接口的BeginTransactionAsync方法開始一個事務，然後依次執行業務操作1和業務操作2，并将訂單資訊作為參數釋出到對應的主題中。最後，我們在try塊中送出事務，并在catch塊中復原事務。

需要注意的是，我們在控制器中使用了ICapPublisher接口，它是CAP提供的用于釋出消息的API，可以通過構造函數注入擷取。

事務訂閱者

事務訂閱者用于訂閱和處理事務消息，同樣支援AT和TCC兩種模式。在訂閱事務消息時，訂閱者需要實作IIntegrationEventHandler接口，并處理對應的消息。在AT模式下，訂閱者隻需要處理消息即可，如果其中某個環節失敗，則事務會被復原。在TCC模式下，訂閱者需要實作ITransactionPreCommitHandler和ITransactionPostCommitHandler接口，并分别處理預送出和後送出階段的操作。

以下是一個使用AT模式的事務訂閱者示例：

public class OrderCreatedEventHandler : IIntegrationEventHandler<OrderCreatedEvent>
{
    private readonly ILogger<OrderCreatedEventHandler> _logger;
    private readonly IOrderRepository _orderRepository;

    public OrderCreatedEventHandler(ILogger<OrderCreatedEventHandler> logger, IOrderRepository orderRepository)
    {
        _logger = logger;
        _orderRepository = orderRepository;
    }

    public async Task HandleAsync(OrderCreatedEvent @event)
    {
        try
        {
            //執行業務操作
            await _orderRepository.CreateOrderAsync(@event.Order);

            _logger.LogInformation("Order created.");
        }
        catch (Exception ex)
        {
            _logger.LogError(ex, "Failed to create order.");

            throw;
        }
    }
}

在這個示例中，我們定義了一個名為OrderCreatedEventHandler的事件處理程式，用于處理訂單建立事件。在HandleAsync方法中，我們調用OrderRepository的CreateOrderAsync方法來建立訂單，并記錄日志資訊。需要注意的是，在處理過程中，如果出現異常，則會抛出異常并由CAP自動復原事務。

事務狀态存儲器

事務狀态存儲器用于存儲事務狀态，以便保證消息能夠被正确處理。CAP提供了多種事務狀态存儲器實作，包括Redis、SqlServer、MySql、PostgreSQL和MongoDB等。

以下是一個使用SqlServer事務狀态存儲器的示例：

services.AddCap(options =>
{
    options.UseSqlServer(Configuration.GetConnectionString("DefaultConnection"));
});

在這個示例中，我們通過調用UseSqlServer方法來啟用CAP的SqlServer事務狀态存儲器，需要在appsettings.json中配置資料庫連接配接字元串。

事件釋出者

事件釋出者用于釋出事件消息，它支援異步和同步兩種模式。在異步模式下，釋出者将事件消息釋出到Broker中，并立即傳回，事件的後續處理則會被訂閱者異步處理。在同步模式下，釋出者将事件消息釋出到Broker中，并等待訂閱者處理完成後再傳回。

以下是一個使用異步模式的事件釋出者示例：

public class OrderService : IOrderService
{
    private readonly ICapPublisher _capPublisher;

    public OrderService(ICapPublisher capPublisher)
    {
        _capPublisher = capPublisher;
    }

    public async Task CreateOrderAsync(Order order)
    {
        //執行業務操作
        await _capPublisher.PublishAsync("order.created", new OrderCreatedEvent { Order = order });
    }
}

在這個示例中，我們定義了一個名為OrderService的服務類，用于建立訂單。在CreateOrderAsync方法中，我們使用ICapPublisher接口的PublishAsync方法來釋出訂單建立事件，并将訂單資訊作為參數傳遞給OrderCreatedEvent。

事件訂閱者

事件訂閱者用于訂閱和處理事件消息，實作方式與事務訂閱者類似。CAP架構提供了多種訂閱者實作方式，包括事件處理器、Webhook和背景任務等。

以下是一個使用事件處理器的事件訂閱者示例：

public class OrderCreatedEventHandler : ICapSubscribe
{
    private readonly ILogger<OrderCreatedEventHandler> _logger;
    private readonly IOrderRepository _orderRepository;

    public OrderCreatedEventHandler(ILogger<OrderCreatedEventHandler> logger, IOrderRepository orderRepository)
    {
        _logger = logger;
        _orderRepository = orderRepository;
    }

    [CapSubscribe("order.created")]
    public async Task HandleAsync(OrderCreatedEvent @event)
    {
        try
        {
            //執行業務操作
            await _orderRepository.CreateOrderAsync(@event.Order);

            _logger.LogInformation("Order created.");
        }
        catch (Exception ex)
        {
            _logger.LogError(ex, "Failed to create order.");

            throw;
        }
    }
}

在這個示例中，我們定義了一個名為OrderCreatedEventHandler的事件處理器，用于處理訂單建立事件。我們通過CapSubscribe特性将事件處理程式與對應的主題進行綁定，以便CAP能夠自動将事件消息推送到事件處理程式中進行處理。

需要注意的是，在使用訂閱者時，我們需要考慮訂閱者數量和消息處理效率，以充分發揮分布式事務的優勢。

總結

總之，CAP架構不僅是一個分布式事務解決方案，還可以作為事件總線，用于實作系統内部的消息通訊和異步處理。由于CAP架構具有多種存儲器支援、精細化的消息路由和處理、可擴充性等特點，是以在微服務或SOA系統中廣泛應用。

官方文檔：https://github.com/dotnetcore/CAP

CAP架構是如何建構分布式事務解決方案和事件總線

CAP簡介

CAP的使用場景

CAP架構建構分布式事務解決方案

CAP架構建構事件總線

技術架構

子產品設計

總結

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