Modèle fan-out/fan-in

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Le code suivant illustre l’implémentation de la fonction d’orchestrateur :

using System.IO;
using System.Linq;
using System.Threading.Tasks;
using Microsoft.Azure.Functions.Worker;
using Microsoft.DurableTask;

namespace SampleApp;

public static class BackupSiteContent
{
    [Function("E2_BackupSiteContent")]
    public static async Task<long> Run(
        [OrchestrationTrigger] TaskOrchestrationContext context)
    {
        string rootDirectory = context.GetInput<string>()?.Trim();
        if (string.IsNullOrEmpty(rootDirectory))
        {
            rootDirectory = Directory.GetParent(typeof(BackupSiteContent).Assembly.Location)!.FullName;
        }

        string[] files = await context.CallActivityAsync<string[]>("E2_GetFileList", rootDirectory);

        Task<long>[] tasks = files
            .Select(file => context.CallActivityAsync<long>("E2_CopyFileToBlob", file))
            .ToArray();

        long[] results = await Task.WhenAll(tasks);
        return results.Sum();
    }
}

[FunctionName("E2_BackupSiteContent")]
public static async Task<long> Run(
    [OrchestrationTrigger] IDurableOrchestrationContext backupContext)
{
    string rootDirectory = backupContext.GetInput<string>()?.Trim();
    if (string.IsNullOrEmpty(rootDirectory))
    {
        rootDirectory = Directory.GetParent(typeof(BackupSiteContent).Assembly.Location).FullName;
    }

    string[] files = await backupContext.CallActivityAsync<string[]>(
        "E2_GetFileList",
        rootDirectory);

    var tasks = new Task<long>[files.Length];
    for (int i = 0; i < files.Length; i++)
    {
        tasks[i] = backupContext.CallActivityAsync<long>(
            "E2_CopyFileToBlob",
            files[i]);
    }

    await Task.WhenAll(tasks);

    long totalBytes = tasks.Sum(t => t.Result);
    return totalBytes;
}

La fonction utilise le fichier function.json standard pour les fonctions d’orchestrateur.

{
  "scriptFile": "__init__.py",
  "bindings": [
    {
      "name": "context",
      "type": "orchestrationTrigger",
      "direction": "in"
    }
  ]
}

Le code suivant illustre l’implémentation de la fonction d’orchestrateur :

import azure.functions as func
import azure.durable_functions as df


def orchestrator_function(context: df.DurableOrchestrationContext):

    root_directory: str = context.get_input()

    if not root_directory:
        raise Exception("A directory path is required as input")

    files = yield context.call_activity("E2_GetFileList", root_directory)
    tasks = []
    for file in files:
        tasks.append(context.call_activity("E2_CopyFileToBlob", file))
    
    results = yield context.task_all(tasks)
    total_bytes = sum(results)
    return total_bytes

main = df.Orchestrator.create(orchestrator_function)

Notez la ligne yield context.task_all(tasks);. Le code n'exécute pas les appels individuels de E2_CopyFileToBlob, ils s'exécutent donc en parallèle. Lorsque l’orchestrateur passe le tableau de tâches à context.task_all, il retourne une tâche qui ne se termine pas tant que toutes les opérations de copie ne sont pas terminées. Si vous êtes familiarisé avec asyncio.gather Python, ce concept n’est pas nouveau pour vous. Avec l’extension Durable Functions, ces tâches s’exécutent simultanément sur plusieurs machines virtuelles, et l’exécution de bout en bout est résiliente au recyclage des processus.

Une fois que l’orchestrateur renvoie context.task_all, tous les appels de fonction se terminent et renvoient des valeurs. Chaque appel retourne E2_CopyFileToBlob le nombre d’octets téléchargés, vous pouvez donc calculer le total total des octets en additionnant toutes les valeurs de retour.

L’orchestrateur obtient une liste de fichiers, puis s’écarte pour copier chaque fichier en mémoire de blob en parallèle en utilisant -NoWait. Après que toutes les tâches parallèles soient terminées, les résultats sont additionnés.

param($Context)

$rootDirectory = $Context.Input

# Get all files in the directory
$files = Invoke-DurableActivity -FunctionName 'E2_GetFileList' -Input $rootDirectory

# Fan-out: schedule parallel uploads for each file
$parallelTasks = @()
foreach ($file in $files) {
    $parallelTasks += Invoke-DurableActivity -FunctionName 'E2_CopyFileToBlob' -Input $file -NoWait
}

# Fan-in: wait for all uploads and sum the results
$results = Wait-DurableTask -Task $parallelTasks
$totalBytes = ($results | Measure-Object -Sum).Sum

$totalBytes

@FunctionName("E2_BackupSiteContent")
public long backupSiteContent(
        @DurableOrchestrationTrigger(name = "ctx") TaskOrchestrationContext ctx) {

    String rootDirectory = ctx.getInput(String.class);

    // Get all files in the directory
    List<String> files = ctx.callActivity("E2_GetFileList", rootDirectory, List.class).await();

    // Fan-out: schedule parallel uploads for each file
    List<Task<Long>> parallelTasks = new ArrayList<>();
    for (String file : files) {
        parallelTasks.add(ctx.callActivity("E2_CopyFileToBlob", file, Long.class));
    }

    // Fan-in: wait for all uploads and sum the results
    List<Long> results = ctx.allOf(parallelTasks).await();
    long totalBytes = 0;
    for (Long bytes : results) {
        totalBytes += bytes;
    }

    return totalBytes;
}

Les appels individuels à E2_CopyFileToBlob ne sont pas attendus un par un, ils s’exécutent donc en parallèle. Lorsque l’orchestrateur transmet la liste des tâches à ctx.allOf(parallelTasks), il renvoie une tâche qui ne s’achève qu’une fois toutes les opérations de copie terminées. Après l’achèvement de toutes les tâches, l’orchestrateur additionne les résultats pour obtenir le total des octets téléversés.

using Microsoft.DurableTask;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading.Tasks;

[DurableTask]
public class ParallelProcessingOrchestration : TaskOrchestrator<List<string>, Dictionary<string, int>>
{
    public override async Task<Dictionary<string, int>> RunAsync(
        TaskOrchestrationContext context, List<string> workItems)
    {
        // Step 1: Fan-out by creating a task for each work item in parallel
        var processingTasks = new List<Task<Dictionary<string, int>>>();

        foreach (string workItem in workItems)
        {
            // Create a task for each work item (fan-out)
            Task<Dictionary<string, int>> task = context.CallActivityAsync<Dictionary<string, int>>(
                nameof(ProcessWorkItemActivity), workItem);
            processingTasks.Add(task);
        }

        // Step 2: Wait for all parallel tasks to complete
        Dictionary<string, int>[] results = await Task.WhenAll(processingTasks);

        // Step 3: Fan-in by aggregating all results
        Dictionary<string, int> aggregatedResults = await context.CallActivityAsync<Dictionary<string, int>>(
            nameof(AggregateResultsActivity), results);

        return aggregatedResults;
    }
}

Permet Task.WhenAll() d’attendre que toutes les tâches parallèles se terminent. Le Kit de développement logiciel (SDK) Durable Task garantit que les tâches peuvent s’exécuter simultanément sur plusieurs machines et que l’exécution est résiliente aux redémarrages de processus.

import {
  OrchestrationContext,
  TOrchestrator,
  whenAll,
} from "@microsoft/durabletask-js";

const fanOutFanInOrchestrator: TOrchestrator = async function* (
  ctx: OrchestrationContext,
  workItems: string[]
): any {
  // Fan-out: create a task for each work item in parallel
  const tasks = workItems.map((item) => ctx.callActivity(processWorkItem, item));

  // Wait for all parallel tasks to complete
  const results: number[] = yield whenAll(tasks);

  // Fan-in: aggregate all results
  const aggregatedResult = yield ctx.callActivity(aggregateResults, results);

  return aggregatedResult;
};

Permet whenAll() d’attendre que toutes les tâches parallèles se terminent. Le Kit de développement logiciel (SDK) Durable Task garantit que les tâches peuvent s’exécuter simultanément sur plusieurs machines et que l’exécution est résiliente aux redémarrages de processus.

from durabletask import task

def fan_out_fan_in_orchestrator(ctx: task.OrchestrationContext, work_items: list) -> dict:
    """Orchestrator demonstrating fan-out/fan-in pattern."""

    # Fan-out: Create a task for each work item
    parallel_tasks = []
    for item in work_items:
        parallel_tasks.append(ctx.call_activity(process_work_item, input=item))

    # Wait for all tasks to complete
    results = yield task.when_all(parallel_tasks)

    # Fan-in: Aggregate all the results
    final_result = yield ctx.call_activity(aggregate_results, input=results)

    return final_result

Permet task.when_all() d’attendre que toutes les tâches parallèles se terminent. Le Kit de développement logiciel (SDK) Durable Task garantit que les tâches peuvent s’exécuter simultanément sur plusieurs machines et que l’exécution est résiliente aux redémarrages de processus.

Cet exemple est disponible pour .NET, JavaScript, Java et Python.

import com.microsoft.durabletask.*;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

DurableTaskGrpcWorker worker = DurableTaskSchedulerWorkerExtensions.createWorkerBuilder(connectionString)
    .addOrchestration(new TaskOrchestrationFactory() {
        @Override
        public String getName() { return "FanOutFanIn_WordCount"; }

        @Override
        public TaskOrchestration create() {
            return ctx -> {
                List<?> inputs = ctx.getInput(List.class);

                // Fan-out: Create a task for each input item
                List<Task<Integer>> tasks = inputs.stream()
                    .map(input -> ctx.callActivity("CountWords", input.toString(), Integer.class))
                    .collect(Collectors.toList());

                // Wait for all parallel tasks to complete
                List<Integer> allResults = ctx.allOf(tasks).await();

                // Fan-in: Aggregate results
                int totalCount = allResults.stream().mapToInt(Integer::intValue).sum();

                ctx.complete(totalCount);
            };
        }
    })
    .build();

Permet ctx.allOf(tasks).await() d’attendre que toutes les tâches parallèles se terminent. Le Kit de développement logiciel (SDK) Durable Task garantit que les tâches peuvent s’exécuter simultanément sur plusieurs machines et que l’exécution est résiliente aux redémarrages de processus.

Le fichier E2_GetFileList ressemble à l’exemple suivant :

{
  "scriptFile": "__init__.py",
  "bindings": [
    {
      "name": "rootDirectory",
      "type": "activityTrigger",
      "direction": "in"
    }
  ]
}

Voici l’implémentation :

import os
from os.path import dirname
from typing import List

def main(rootDirectory: str) -> List[str]:

    all_file_paths = []
    # We walk the file system
    for path, _, files in os.walk(rootDirectory):
        # We copy the code for activities and orchestrators
        if "E2_" in path:
            # For each file, we add their full-path to the list
            for name in files:
                if name == "__init__.py" or name == "function.json":
                    file_path = os.path.join(path, name)
                    all_file_paths.append(file_path)
    
    return all_file_paths

L’activité E2_GetFileList collecte récursivement les chemins de fichiers à partir du répertoire spécifié :

param($rootDirectory)

Get-ChildItem -Path $rootDirectory -Recurse -File | Select-Object -ExpandProperty FullName

@FunctionName("E2_GetFileList")
public List<String> getFileList(
        @DurableActivityTrigger(name = "rootDirectory") String rootDirectory) {

    File root = new File(rootDirectory);
    List<String> files = new ArrayList<>();
    collectFiles(root, files);
    return files;
}

private void collectFiles(File directory, List<String> files) {
    File[] entries = directory.listFiles();
    if (entries != null) {
        for (File entry : entries) {
            if (entry.isDirectory()) {
                collectFiles(entry, files);
            } else {
                files.add(entry.getAbsolutePath());
            }
        }
    }
}

Le fichier function.json pour E2_CopyFileToBlob est tout aussi simple :

{
  "scriptFile": "__init__.py",
  "bindings": [
    {
      "name": "filePath",
      "type": "activityTrigger",
      "direction": "in"
    }
  ]
}

L’implémentation Python utilise le SDK stockage Azure pour Python pour charger les fichiers dans Stockage Blob Azure.

import os
import pathlib
from azure.storage.blob import BlobServiceClient
from azure.core.exceptions import ResourceExistsError

connect_str = os.getenv('AzureWebJobsStorage')

def main(filePath: str) -> str:
    # Create the BlobServiceClient object which will be used to create a container client
    blob_service_client = BlobServiceClient.from_connection_string(connect_str)
    
    # Create a unique name for the container
    container_name = "backups"
    
    # Create the container if it does not exist
    try:
        blob_service_client.create_container(container_name)
    except ResourceExistsError:
        pass

    # Create a blob client using the local file name as the name for the blob
    parent_dir, fname = pathlib.Path(filePath).parts[-2:] # Get last two path components
    blob_name = parent_dir + "_" + fname
    blob_client = blob_service_client.get_blob_client(container=container_name, blob=blob_name)

    # Count bytes in file
    byte_count = os.path.getsize(filePath)

    # Upload the created file
    with open(filePath, "rb") as data:
        blob_client.upload_blob(data)

    return byte_count

L’activité E2_CopyFileToBlob lit un fichier et le téléverse sur Stockage Blob Azure :

param($filePath)

$storageContext = New-AzStorageContext -ConnectionString $env:AzureWebJobsStorage
$container = "backups"

# Create the container if it doesn't exist
New-AzStorageContainer -Name $container -Context $storageContext -ErrorAction SilentlyContinue

$blobName = $filePath.Substring([System.IO.Path]::GetPathRoot($filePath).Length).Replace('\', '/')
Set-AzStorageBlobContent -File $filePath -Container $container -Blob $blobName -Context $storageContext -Force

(Get-Item $filePath).Length

@FunctionName("E2_CopyFileToBlob")
public long copyFileToBlob(
        @DurableActivityTrigger(name = "filePath") String filePath) throws Exception {

    File file = new File(filePath);
    long byteCount = file.length();

    String blobPath = filePath
            .substring(File.listRoots()[0].getPath().length())
            .replace('\\', '/');

    String connectionString = System.getenv("AzureWebJobsStorage");
    BlobContainerClient containerClient = new BlobContainerClientBuilder()
            .connectionString(connectionString)
            .containerName("backups")
            .buildClient();
    containerClient.createIfNotExists();

    BlobClient blobClient = containerClient.getBlobClient(blobPath);
    blobClient.uploadFromFile(filePath, true);

    return byteCount;
}

using Microsoft.DurableTask;
using Microsoft.Extensions.Logging;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading.Tasks;

[DurableTask]
public class ProcessWorkItemActivity : TaskActivity<string, Dictionary<string, int>>
{
    private readonly ILogger<ProcessWorkItemActivity> _logger;

    public ProcessWorkItemActivity(ILogger<ProcessWorkItemActivity> logger)
    {
        _logger = logger;
    }

    public override Task<Dictionary<string, int>> RunAsync(TaskActivityContext context, string workItem)
    {
        _logger.LogInformation("Processing work item: {WorkItem}", workItem);

        // Process the work item (where you do the actual work)
        var result = new Dictionary<string, int>
        {
            { workItem, workItem.Length }
        };

        return Task.FromResult(result);
    }
}

import { ActivityContext } from "@microsoft/durabletask-js";

const processWorkItem = async (
  _ctx: ActivityContext,
  item: string
): Promise<number> => {
  console.log(`Processing work item: "${item}"`);
  return item.length;
};

Contrairement aux orchestrateurs, les activités peuvent effectuer des opérations d’E/S telles que les appels HTTP, les requêtes de base de données et l’accès aux fichiers.

from durabletask import task

def process_work_item(ctx: task.ActivityContext, item: int) -> dict:
    """Activity processing a single work item."""
    # Process the work item (where you do the actual work)
    result = item * item
    return {"item": item, "result": result}

Cet exemple s’affiche pour .NET, JavaScript, Java et Python.

import java.util.StringTokenizer;

// Activity registration
.addActivity(new TaskActivityFactory() {
    @Override
    public String getName() { return "CountWords"; }

    @Override
    public TaskActivity create() {
        return ctx -> {
            String input = ctx.getInput(String.class);
            StringTokenizer tokenizer = new StringTokenizer(input);
            return tokenizer.countTokens();
        };
    }
})

using Microsoft.DurableTask;
using Microsoft.Extensions.Logging;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading.Tasks;

[DurableTask]
public class AggregateResultsActivity : TaskActivity<Dictionary<string, int>[], Dictionary<string, int>>
{
    private readonly ILogger<AggregateResultsActivity> _logger;

    public AggregateResultsActivity(ILogger<AggregateResultsActivity> logger)
    {
        _logger = logger;
    }

    public override Task<Dictionary<string, int>> RunAsync(
        TaskActivityContext context, Dictionary<string, int>[] results)
    {
        _logger.LogInformation("Aggregating {Count} results", results.Length);

        // Combine all results into one aggregated result
        var aggregatedResult = new Dictionary<string, int>();

        foreach (var result in results)
        {
            foreach (var kvp in result)
            {
                aggregatedResult[kvp.Key] = kvp.Value;
            }
        }

        return Task.FromResult(aggregatedResult);
    }
}

import { ActivityContext } from "@microsoft/durabletask-js";

const aggregateResults = async (
  _ctx: ActivityContext,
  results: number[]
): Promise<object> => {
  const total = results.reduce((sum, val) => sum + val, 0);
  return {
    totalItems: results.length,
    sum: total,
    average: results.length > 0 ? total / results.length : 0,
  };
};

Contrairement aux orchestrateurs, les activités peuvent effectuer des opérations d’E/S telles que les appels HTTP, les requêtes de base de données et l’accès aux fichiers.

from durabletask import task

def aggregate_results(ctx: task.ActivityContext, results: list) -> dict:
    """Activity aggregating results from multiple work items."""
    sum_result = sum(item["result"] for item in results)
    return {
        "total_items": len(results),
        "sum": sum_result,
        "average": sum_result / len(results) if results else 0
    }

Cet exemple s’affiche pour .NET, JavaScript, Java et Python.

Dans l’exemple de Java, l’orchestrateur agrège les résultats après le retour de ctx.allOf(tasks).await().

// Schedule the orchestration with a list of work items
var workItems = new List<string> { "item1", "item2", "item3", "item4", "item5" };
string instanceId = await client.ScheduleNewOrchestrationInstanceAsync(
    nameof(ParallelProcessingOrchestration), workItems);

// Wait for completion
var result = await client.WaitForInstanceCompletionAsync(instanceId, getInputsAndOutputs: true);
Console.WriteLine($"Result: {result.ReadOutputAs<Dictionary<string, int>>().Count} items processed");

import {
  DurableTaskAzureManagedClientBuilder,
} from "@microsoft/durabletask-js-azuremanaged";

const connectionString =
  process.env.DURABLE_TASK_SCHEDULER_CONNECTION_STRING ||
  "Endpoint=http://localhost:8080;Authentication=None;TaskHub=default";

const client = new DurableTaskAzureManagedClientBuilder()
  .connectionString(connectionString)
  .build();

const workItems = ["item1", "item2", "item3", "item4", "item5"];
const instanceId = await client.scheduleNewOrchestration(fanOutFanInOrchestrator, workItems);
const state = await client.waitForOrchestrationCompletion(instanceId, true, 30);
console.log(`Result: ${state?.serializedOutput}`);

Créez le DurableTaskAzureManagedClientBuilder à l’aide d’une chaîne de connexion au Planificateur de tâches durable. Utilisez scheduleNewOrchestration pour démarrer une orchestration, et utilisez waitForOrchestrationCompletion pour attendre son achèvement.

# Schedule the orchestration with a list of work items
work_items = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
instance_id = client.schedule_new_orchestration(fan_out_fan_in_orchestrator, input=work_items)

# Wait for completion
result = client.wait_for_orchestration_completion(instance_id, timeout=60)
print(f"Result: {result.serialized_output}")

Cet exemple s’affiche pour .NET, JavaScript, Java et Python.

import java.time.Duration;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

// Schedule the orchestration with a list of strings
List<String> sentences = Arrays.asList(
    "Hello, world!",
    "The quick brown fox jumps over the lazy dog.",
    "Always remember you are absolutely unique.");

String instanceId = client.scheduleNewOrchestrationInstance(
    "FanOutFanIn_WordCount",
    new NewOrchestrationInstanceOptions().setInput(sentences));

// Wait for completion
OrchestrationMetadata result = client.waitForInstanceCompletion(instanceId, Duration.ofSeconds(30), true);
System.out.println("Total word count: " + result.readOutputAs(int.class));