简易WCF负载均衡方案

最近跟高老师讨论nginx跟tomcat集群做负载均衡方案。感觉很有意思。想到自己项目中服务用的WCF技术，于是就想WCF如何做负载均衡，Google了一会，发现wcf4.0的路由服务好像可以实现。不过在研究路由服务期间，我有了个自己的方案，哈哈。

我要在客户端跟WCF服务中间部署一台WCF平衡服务器，用来分发请求，模拟nginx的工作。

WCF平衡服务器我同样用WCF来实现，所有服务接口全部通过平衡服务区暴露给客户端。对于客户端来说，只要跟正常调用服务一样，添加平衡器的远程服务引用。

实现：

1.平衡服务类库

namespace WcfSimpleBalance
{
    /// <summary>
    /// 负载均衡基类
    /// </summary>
    /// <typeparam name="T"></typeparam>
    public class WcfBalance<T>
    {
        private ChannelFactory<T> _channelFactory;

        public T BalanceProxy { get; set; }

        public WcfBalance(string serviceName)
        {
            string endpoint = EndpointBalance.GetBalanceEndpoint(serviceName);//获取随机endpoint
            this._channelFactory = new ChannelFactory<T>(endpoint);
            this.BalanceProxy = this._channelFactory.CreateChannel();
        }
    }
}

其中泛型T为协定，这样就能动态构建wcf的通道了。

namespace WcfSimpleBalance
{
    internal class EndpointBalance
    {
        /// <summary>
        /// 平衡节点配置
        /// </summary>
        private static List<WcfBalanceSection> _wcfBalanceCfg;
        static EndpointBalance()
        {
            _wcfBalanceCfg = ConfigurationManager.GetSection("wcfBalance") as List<WcfBalanceSection>;
        }

        /// <summary>
        /// 随机一个Endpoint
        /// </summary>
        /// <param name="serviceName"></param>
        /// <returns></returns>
        public static string GetBalanceEndpoint(string serviceName)
        {
            var serviceCfg = _wcfBalanceCfg.Single(s=>s.ServiceName==serviceName);
            var ran = new Random();
            int i = ran.Next(0, serviceCfg.Endpoints.Count);
            string endpoint = serviceCfg.Endpoints[i];
            Console.WriteLine(endpoint);
            return endpoint;
        }
    }
} 

这个类提供一个静态方法可以根据服务名称从配置文件中配置的endpoint，并且从中随机一个。随机数的算法可能分布不是特别均匀，不知有什么好的办法。

namespace WcfSimpleBalance
{
    /// <summary>
    /// 配置模型
    /// </summary>
    internal class WcfBalanceSection
    {
        public string ServiceName { get; set; }

        public List<string> Endpoints { get; set; }
    }

    /// <summary>
    /// 自定义配置处理
    /// </summary>
    public class WcfBalanceSectionHandler : IConfigurationSectionHandler
    {
        public object Create(object parent, object configContext, XmlNode section)
        {
            var config = new List<WcfBalanceSection>();
            foreach (XmlNode node in section.ChildNodes)
            {
                if (node.Name != "balanceService")
                    throw new ConfigurationErrorsException("不可识别的配置项", node);
                var item = new WcfBalanceSection();
                foreach (XmlAttribute attr in node.Attributes)
                {
                    switch (attr.Name)
                    {
                        case "ServiceName":
                            item.ServiceName = attr.Value;
                            break;
                        case "Endpoints":
                            item.Endpoints = attr.Value.Split(',').ToList();
                            break;
                        default:
                            throw new ConfigurationErrorsException("不可识别的配置属性", attr);
                    }
                }
                config.Add(item);
            }
            return config;
        }
    }
}

这2个是用来处理配置文件的。

2.普通的WCF服务

协定：

namespace WcfServiceContracts
{
     [ServiceContract(Name = "CalculatorService")]
    public interface IAdd
    {
         [OperationContract]
         int Add(int x, int y);
    }
}

一个简单的加法。

wcf服务实现：

namespace WcfService
{
    public class AddServices:IAdd
    {
        public int Add(int x, int y)
        {
            return x + y;
        }
    }
}

3.WCF平衡器实现

同样新建一个wcf服务类库，引用同样的协定，引用上面的平衡类库

namespace WcfServiceBalance
{
    public class AddServices : WcfBalance<IAdd>, IAdd
    {
        public AddServices()
            : base("AddServices")
        {
        }

        public int Add(int x, int y)
        {
            return BalanceProxy.Add(x, y);
        }
    }
}

继承WcfBalance跟协定接口。构造函数调用基类的构造函数，传入服务名称。Add实现直接调用基类的方法。

模拟：

1.wcf服务器寄宿

WCF服务可以寄宿在多个方案下面，IIS，win服务，控制台。这里为了方便直接寄宿在控制台下。

新建2个控制台程序，一个寄宿普通的wcf服务。一个寄宿wcf平衡服务。代码不表，给出服务地址。

3个普通的服务。（把寄宿普通服务的控制台程序的bin目录复制3份，改3个端口就成了3个服务）

http://localhost:8081/Wcf 

http://localhost:8082/Wcf

http://localhost:8083/Wcf

平衡服务

http://localhost:8088/WcfBalance

配置文件

在平衡服务器的配置文件中定义所有后台服务器的endpoint，然后在自定义wcfBalance节点中配置，服务名对应的endpoint列表用逗号分隔。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<configuration>
  <configSections>
    <section name="wcfBalance" type="WcfSimpleBalance.WcfBalanceSectionHandler, WcfSimpleBalance" />
  </configSections>
    <wcfBalance>
       <balanceService ServiceName="AddServices"  Endpoints="AddService1,AddService2,AddService3" />
    </wcfBalance>
  <system.serviceModel>
    <bindings>
      <basicHttpBinding>
        <binding name="BasicHttpBinding_CalculatorService" />
      </basicHttpBinding>
    </bindings>
    <client>
      <endpoint address="http://localhost:8081/Wcf" binding="basicHttpBinding"
          bindingConfiguration="BasicHttpBinding_CalculatorService"
          contract="WcfServiceContracts.IAdd" name="AddService1" />
      <endpoint address="http://localhost:8082/Wcf" binding="basicHttpBinding"
          bindingConfiguration="BasicHttpBinding_CalculatorService"
          contract="WcfServiceContracts.IAdd" name="AddService2" />
      <endpoint address="http://localhost:8083/Wcf" binding="basicHttpBinding"
          bindingConfiguration="BasicHttpBinding_CalculatorService"
          contract="WcfServiceContracts.IAdd" name="AddService3" />
    </client>
  </system.serviceModel>
    <startup> 
        <supportedRuntime version="v4.0" sku=".NETFramework,Version=v4.5" />
    </startup>
</configuration>

2.客户端调用

添加平衡服务器引用，然后用代码调用。

启动30个线程去跑服务。

namespace WcfServiceClient
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            for (int i = 0; i < 30; i++)
            {
                var thread = new Thread(new ThreadStart(CallAdd));
                thread.Start();
            }
            Console.Read();
        }

        private static void CallAdd()
        {
            using (var proxy = new CalculatorServiceClient())
            {
                proxy.Add(1,2);
            }
        }
    }
}

运行结果：

请求被分布到3个服务上面，不过貌似不太均匀，这个跟算法有关系。

通过以上我们实现了一个简单的wcf平衡服务器，这只是一个简单的方案，肯定有很多很多问题没有考虑到，希望大家指出讨论。

不过我想虽然实现了请求的分发，但是面对真正的高并发环境，平衡服务器会不会成为另外一个瓶颈。