粒度放置

项目
2025-05-29

Orleans 确保当发起Grain调用时，群集中某个服务器的内存中能够有该Grain的实例来处理请求。如果Grain当前在群集中未处于活动状态，Orleans 将选择一个服务器来激活Grain。此过程称为 颗粒放置。放置也是平衡负载的一种方式 Orleans ：均匀分布繁忙的粒子有助于在群集中分配工作负荷。

Orleans 的放置过程完全可配置。从现成的放置策略（例如随机、首选本地和基于负载）中进行选择，或配置自定义逻辑。这允许完全灵活地决定谷物创建的位置。例如，将粒放置在靠近其需要操作的资源的服务器上，或靠近与其通信的其他粒。默认情况下， Orleans 选取一个随机兼容的服务器。

配置 Orleans 的放置策略，以全局范围或按粒度类进行配置。

随机放置

Orleans 从群集中的兼容服务器随机选择服务器。若要配置此放置策略，请在粒度类中添加RandomPlacementAttribute。

本地放置

如果本地服务器兼容， Orleans 请选择本地服务器;否则，它会选择一个随机服务器。将 PreferLocalPlacementAttribute 添加到粒度类中以配置此放置策略。

基于哈希的放置

Orleans 将粒度 ID 哈希为一个非负整数，并对兼容服务器的数量进行取模运算。然后，从按服务器地址排序的兼容服务器列表中选择相应的服务器。请注意，此位置不能保证在群集成员身份更改时保持稳定。具体而言，添加、删除或重启服务器可能会改变用于某个 grain ID 的服务器选择。由于使用该策略放置的粮食会记录在粮食目录中，因此成员身份的变化导致的放置决策的更改通常不会产生明显影响。

通过将HashBasedPlacementAttribute添加到粒子类来配置此放置策略。

基于激活计数的放置

根据最近活跃粒度的数量，此放置策略尝试将新的粒度激活放置在负载最轻的服务器上。它包括一种机制，其中所有服务器定期将其激活计数发布到所有其他服务器。然后，位置协调器检查最近报告的激活计数，并基于他在当前服务器上最近的激活情况预测当前的激活数量，从而选择一个预计激活数最少的服务器。控制器在进行此预测时随机选择多个服务器，以避免多个单独的服务器重载同一服务器。默认情况下，会随机选择两个服务器，但可以通过此 ActivationCountBasedPlacementOptions值进行配置。

此算法基于 Michael David Mitzenmacher 所著论文《随机负载均衡中两种选择的力量》。它还在 Nginx 中用于分布式负载均衡，如 NGINX 和“两种选择的力量”一文中所述，Load-Balancing 算法。

通过向粒度类中添加ActivationCountBasedPlacementAttribute来配置此放置策略。

无状态辅助角色放置

无状态辅助角色放置是无状态辅助角色粒度使用的特殊放置策略。此方案的运作方式与PreferLocalPlacement几乎完全相同，只不过每台服务器可以有多个相同的粒度激活，并且这些粒度不需要在粒度目录中注册，因为没有必要。

通过将StatelessWorkerAttribute添加到粒度类来配置此放置策略。

基于职能角色的隔离式放置

这是一种确定性的放置策略，将谷物放置在具有特定角色的筒仓上。通过向粒子类中添加SiloRoleBasedPlacementAttribute 来配置此放置策略。

资源优化的放置

资源优化的放置策略会根据可用内存和 CPU 使用率在孤岛之间均衡粒度激活来尝试优化群集资源。它将权重分配给运行时统计信息，以便确定不同资源的优先级，并计算每个孤岛的规范化分数。选择具有最低分数的接收器来放置即将到来的激活。规范化可确保每个属性按比例地贡献总体分数。根据不同资源的特定要求和优先级，通过ResourceOptimizedPlacementOptions调整权重。

此外，此放置策略还提供了一个选项，可以为本地筒仓（接收新放置请求的那个）建立一个更强的偏好，以便它被选定为激活的目标。通过 LocalSiloPreferenceMargin 属性（选项的一部分）控制此项。

此外，在线 自适应算法通过将信号转换为多项式衰减过程来避免快速信号下降，从而提供平滑效果。这对于 CPU 使用率尤其重要，有助于避免孤岛上的资源饱和，尤其是新加入的资源。

此算法基于 基于资源的放置与协作双模式 Kalman 筛选。

通过将ResourceOptimizedPlacementAttribute添加到粒度类来配置此放置策略。

选择放置策略

选择适当的粒度放置策略（超出默认值 Orleans ）需要监视和评估。选择应基于应用的大小和复杂性、工作负荷特征和部署环境。

随机放置依赖于大数法则，因此对于跨许多粒（10,000 或更多）的不可预知负载来说，这通常是一个很好的默认选择。

基于激活计数的放置也具有随机性，依赖于“两次选择的力量”原则。这是用于分布式负载均衡的常用算法，用于常用负载均衡器。孤岛经常将运行时统计信息发布到群集中的其他孤岛，包括：

可用内存、总物理内存和内存使用量。
CPU 使用率。
总激活计数和最近活动激活计数。
- 过去几秒钟内的激活内容滑动窗口，有时称为激活工作集。

从这些统计信息中，目前仅使用激活计数来确定特定筒仓的负载。

最终，尝试不同的策略并监视性能指标，以确定最佳拟合度。选择适当的粒度放置策略可优化应用的性能、可伸缩性和成本效益 Orleans 。

配置默认放置策略

Orleans 除非默认值已被覆盖，否则使用随机放置。在配置期间通过注册 PlacementStrategy 的实现来覆盖默认放置策略：

siloBuilder.ConfigureServices(services =>
    services.AddSingleton<PlacementStrategy, MyPlacementStrategy>());

配置粒度放置策略

通过将适当的属性添加到粒度类来配置粒度类型的放置策略。相关属性在上述放置策略部分指定。

自定义放置策略示例

首先，定义实现接口的 IPlacementDirector 类，需要单个方法。在此示例中，假设定义了一个函数，该函数GetSiloNumber 返回一个筒仓编号，给定即将创建的粮食的Guid。

public class SamplePlacementStrategyFixedSiloDirector : IPlacementDirector
{
    public Task<SiloAddress> OnAddActivation(
        PlacementStrategy strategy,
        PlacementTarget target,
        IPlacementContext context)
    {
        var silos = context.GetCompatibleSilos(target).OrderBy(s => s).ToArray();
        int silo = GetSiloNumber(target.GrainIdentity.PrimaryKey, silos.Length);

        return Task.FromResult(silos[silo]);
    }
}

然后，定义两个类，以允许向策略分配粒度类：

[Serializable]
public sealed class SamplePlacementStrategy : PlacementStrategy
{
}

[AttributeUsage(AttributeTargets.Class, AllowMultiple = false)]
public sealed class SamplePlacementStrategyAttribute : PlacementAttribute
{
    public SamplePlacementStrategyAttribute() :
        base(new SamplePlacementStrategy())
    {
    }
}

然后，用属性标记任何意图使用此策略的粒度类。

[SamplePlacementStrategy]
public class MyGrain : Grain, IMyGrain
{
    // ...
}

最后，在构建ISiloHost时注册策略：

private static async Task<ISiloHost> StartSilo()
{
    var builder = new HostBuilder(c =>
    {
        // normal configuration methods omitted for brevity
        c.ConfigureServices(ConfigureServices);
    });

    var host = builder.Build();
    await host.StartAsync();

    return host;
}

private static void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddPlacementDirector<SamplePlacementStrategy, SamplePlacementStrategyFixedSiloDirector>();
}

若需查看进一步使用放置上下文的第二个简单示例，请参阅PreferLocalPlacementDirector在Orleans源存储库中的位置。

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