Azure Durable Functions

Azure Durable Functions 初学者指南

Azure Durable Functions 是 Azure Functions 的一个扩展，它允许您编写有状态的函数，即可以可靠地跨多个函数调用维持状态的函数。这对于实现长期的、可靠的业务流程（例如，工作流、状态机、链式调用）至关重要。虽然名字中包含“Durable”，但它与金融领域的“久期”概念无关，这里的“Durable”指的是流程的持久性和可靠性。本文将深入探讨 Azure Durable Functions，并针对初学者提供详细的指南。

什么是 Durable Functions？

传统 Azure Functions 是无状态的，这意味着每个函数调用都是孤立的，不保留任何关于先前调用的信息。这对于简单的、独立的任务来说很理想，但对于涉及多个步骤和状态管理的复杂流程，则会变得困难。

Durable Functions 解决了这个问题，它通过引入三个主要概念：

**Orchestrator 函数:** 这是流程的协调者，定义了流程的逻辑和步骤。它调用其他函数（Activity 函数），并根据这些函数的返回值决定下一步应该做什么。
**Activity 函数:** 这些是执行实际工作的函数。它们是无状态的，可以执行任何操作，例如访问数据库、调用 API 或处理数据。
**客户端:** 客户端负责启动 Durable Function 的执行，并可能与正在运行的实例进行交互。

Durable Functions 利用Azure 存储来持久化状态信息，即使函数执行过程中发生故障，也能保证流程可以从中断的地方继续执行。这使得 Durable Functions 非常适合处理需要高可靠性和容错性的场景。

Durable Functions 的优势

**简化复杂工作流:** Durable Functions 提供了一个编程模型，使您可以轻松地编写和管理复杂的业务流程。
**持久性:** 状态信息会被持久化到 Azure Storage，确保流程的可靠性和容错性。
**可扩展性:** Durable Functions 可以自动扩展以处理大量的并发请求，与 Azure Functions 的可扩展性特性一致。
**代码简洁:** 相比于其他工作流引擎，Durable Functions 通常需要更少的代码来实现相同的功能。
**与现有 Azure Functions 集成:** Durable Functions 构建在 Azure Functions 之上，可以轻松地与现有的函数集成。

Durable Functions 的工作原理

当 Durable Function 实例被启动时，会发生以下步骤：

1. 客户端发送请求到 Orchestrator 函数。 2. Orchestrator 函数开始执行，并根据其逻辑调用 Activity 函数。 3. Activity 函数执行其任务，并将结果返回给 Orchestrator 函数。 4. Orchestrator 函数根据 Activity 函数的返回值决定下一步的操作，例如调用另一个 Activity 函数、等待某个事件发生或完成流程。 5. 状态信息会被持久化到 Azure 存储，以便在函数执行过程中发生故障时可以恢复。

这个过程会一直持续到 Orchestrator 函数完成其逻辑为止。

Durable Functions 的编程模型

Durable Functions 支持多种编程模型，包括：

**Sequential:** 按顺序执行 Activity 函数。
**Fan-Out/Fan-In:** 并行执行多个 Activity 函数，然后等待所有函数完成并合并结果。类似于期权组合中的分散风险策略。
**Choice:** 根据条件选择执行不同的 Activity 函数。这可以类比于布林策略，根据条件进行决策。
**Loop:** 重复执行 Activity 函数，直到满足某个条件为止。

您可以使用 C#、JavaScript 或 Python 等语言编写 Durable Functions。

创建一个简单的 Durable Function (C# 示例)

以下是一个简单的 C# Durable Function 的示例，它演示了如何按顺序调用两个 Activity 函数：

```csharp // Function.cs using Microsoft.Azure.WebJobs; using Microsoft.Azure.WebJobs.Extensions.DurableTask; using System.Threading.Tasks;

public static class Function {

   [FunctionName("Orchestrator")]
   public static async Task<string> Orchestrator(
       [OrchestrationTrigger] DurableOrchestrationContext context)
   {
       string result1 = await context.CallActivityAsync<string>("Activity1", "Hello");
       string result2 = await context.CallActivityAsync<string>("Activity2", result1);
       return result2;
   }

   [FunctionName("Activity1")]
   public static string Activity1([ActivityTrigger] DurableActivityContext context)
   {
       return "World!";
   }

   [FunctionName("Activity2")]
   public static string Activity2([ActivityTrigger] DurableActivityContext context, string name)
   {
       return $"Hello, {name}!";
   }

} ```

在这个例子中，`Orchestrator` 函数首先调用 `Activity1` 函数，并将字符串 "Hello" 作为输入传递。然后，它等待 `Activity1` 函数完成，并将返回值存储在 `result1` 变量中。接下来，`Orchestrator` 函数调用 `Activity2` 函数，并将 `result1` 变量作为输入传递。最后，它等待 `Activity2` 函数完成，并将返回值作为 Durable Function 的最终结果返回。

Durable Functions 的关键概念和配置

**Durable Task 扩展:** 您需要安装 `Microsoft.Azure.WebJobs.Extensions.DurableTask` NuGet 包才能使用 Durable Functions。
**`durableTaskHubName`:** 定义 Durable Task Hub 的名称，用于协调和持久化 Durable Function 实例。
**Storage Account:** Durable Functions 需要一个 Azure Storage 帐户来持久化状态信息。
**Orchestration Status:** 可以使用 Durable Task Framework UI 来监控和管理 Durable Function 实例的状态。类似于技术分析中的图表监控。
**Retry Policies:** 可以配置重试策略，以处理 Activity 函数执行失败的情况。这与风险管理中的止损策略类似。
**Timeout:** 可以设置超时时间，以防止 Durable Function 实例无限期地运行。
**Event Hubs:** Durable Functions 可以与 Azure Event Hubs 集成，以响应外部事件。
**HTTP 触发器:** 可以使用 HTTP 触发器启动 Durable Function 实例。

进阶主题

**Human Interaction:** Durable Functions 可以与人工交互，例如等待用户批准或输入数据。
**Chaining:** 将多个 Durable Functions 链接在一起，形成更复杂的流程。
**Side-by-Side Versioning:** 在不中断现有实例的情况下，更新 Durable Functions 的版本。
**Error Handling:** 处理 Durable Function 实例中发生的错误。
**Monitoring and Logging:** 监控 Durable Function 实例的性能和错误，并记录相关信息。使用成交量分析识别异常情况。

使用场景

Durable Functions 适用于各种场景，包括：

**订单处理:** 管理订单的整个生命周期，包括创建、支付、发货和取消。
**长期的调查:** 协调多个步骤，例如收集数据、分析数据和生成报告。
**审批流程:** 管理审批请求的流程，例如休假申请或费用报销。
**状态机:** 实现复杂的业务逻辑，例如游戏 AI 或自动化系统。
**微服务编排:** 协调多个微服务之间的交互。
**定时任务:** 安排在未来某个时间点执行的任务，例如数据备份或报告生成。
**数据处理管道:** 构建可伸缩和可靠的数据处理管道。与期权定价模型的数据输入类似。
**物联网 (IoT) 应用程序:** 处理来自 IoT 设备的事件和数据。

与其他 Azure 服务集成

Durable Functions 可以与许多其他 Azure 服务集成，包括：

Azure Logic Apps：可以调用 Durable Functions 作为 Logic Apps 工作流的一部分。
Azure Service Bus：可以使用 Service Bus 队列或主题来触发 Durable Functions。
Azure Cosmos DB：可以使用 Cosmos DB 来存储 Durable Function 的状态信息。
Azure Event Grid：可以使用 Event Grid 来响应 Azure 服务的事件，并触发 Durable Functions。
Azure Key Vault：可以使用 Key Vault 来安全地存储和管理 Durable Function 的密钥和证书。

最佳实践

**保持 Activity 函数的简洁:** Activity 函数应该只执行单个、明确的任务。
**使用重试策略:** 配置重试策略以处理瞬时错误。
**设置合理的超时时间:** 防止 Durable Function 实例无限期地运行。
**监控和记录:** 监控 Durable Function 实例的性能和错误，并记录相关信息。
**测试:** 彻底测试 Durable Function 实例，以确保其按预期工作。
**考虑幂等性:** 确保 Activity 函数是幂等的，即多次调用函数应该产生相同的结果。类似于 Delta 中性策略的风险对冲。

总结

Azure Durable Functions 是一个强大的工具，可以帮助您编写可靠、可扩展和易于管理的长期业务流程。通过理解其核心概念和编程模型，您可以利用 Durable Functions 来构建各种复杂的应用程序。通过结合支撑阻力位的判断，可以优化流程的决策点。

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