Asp .Net Core 系列： 集成 Consul 实现 服务注册与健康检查

什么是 Consul?

官网：https://www.consul.io/

Consul 是一款开源的服务发现和配置管理工具，它能够监控应用程序和服务之间的通信，并提供了一组 API 和 Web UI，用于管理服务和配置。

Consul 是分布式的、高可用的、可横向扩展的，具备以下特性：

1. 服务发现：Consul 通过 DNS 或者 HTTP 接口使服务注册和服务发现变得很容易，一些外部服务，例如 saas 提供的也可以一样注册。
2. 健康检查：健康检测使 Consul 可以快速的告警在集群中的操作。和服务发现的集成，可以防止服务转发到故障的服务上面。
3. 键/值存储：一个用来存储动态配置的系统。提供简单的 HTTP 接口，可以在任何地方操作。
4. 多数据中心：无需复杂的配置，即可支持任意数量的区域。

Consul 的优势：

1. 使用 Raft 算法来保证一致性，比复杂的 Paxos 算法更直接。
2. 支持多数据中心，内外网的服务采用不同的端口进行监听。多数据中心集群可以避免单数据中心的单点故障，而其部署则需要考虑网络延迟、分片等情况等。
3. 支持健康检查。
4. 支持 http 和 dns 协议接口。
5. 官方提供 web 管理界面。
6. 安装和部署简单，使用起来也较为简单。Consul 使用 Go 语言编写，因此具有天然可移植性（支持 Linux、windows 和 Mac OS X）；安装包仅包含一个可执行文件，方便部署，与 Docker 等轻量级容器可无缝配合 。

安装和运行 Consul

下载地址：https://developer.hashicorp.com/consul/install?product_intent=consul#Windows

运行 consul，指定为开发环境

consul agent -dev

web 界面：http://localhost:8500/ui

Asp .Net Core 如何集成 Consul 实现服务注册和健康检查

要在 ASP.NET Core 应用程序中集成 Consul 实现服务注册和服务发现，可以按照以下步骤进行操作：

1. 安装 Consul 客户端 SDK 和 Asp .Net Core 扩展包

首先，需要在 ASP.NET Core 应用程序中安装 Consul 客户端 SDK。可以通过 NuGet 包管理器来安装，在包管理器控制台中输入以下命令：

Install-Package Consul
Install-Package Consul.AspNetCore

2. 配置服务注册
   在应用程序启动时，需要将服务注册到 Consul 中。这通常在 Startup 类的 ConfigureServices 方法中完成。首先，示例代码如下：

        /// <summary>
        /// 向容器中添加Consul必要的依赖注入
        /// </summary>
        /// <param name="services"></param>
        /// <returns></returns>
        public static IServiceCollection AddMCodeConsul(this IServiceCollection services)
        {
            var configuration = services.BuildServiceProvider().GetRequiredService<IConfiguration>();
            // 配置consul服务注册信息
            var consulOptions = configuration.GetSection("Consul").Get<ConsulOptions>();
            // 通过consul提供的注入方式注册consulClient
            services.AddConsul(options => options.Address = new Uri($"http://{consulOptions.ConsulIP}:{consulOptions.ConsulPort}"));

            // 通过consul提供的注入方式进行服务注册
            var httpCheck = new AgentServiceCheck()
            {
                DeregisterCriticalServiceAfter = TimeSpan.FromSeconds(5),//服务启动多久后注册
                Interval = TimeSpan.FromSeconds(10),//健康检查时间间隔，或者称为心跳间隔
                HTTP = $"http://{consulOptions.IP}:{consulOptions.Port}/health",//健康检查地址
                Timeout = TimeSpan.FromSeconds(10)
            };

            // Register service with consul
            services.AddConsulServiceRegistration(options =>
            {
                options.Checks = new[] { httpCheck };
                options.ID = Guid.NewGuid().ToString();
                options.Name = consulOptions.ServiceName;
                options.Address = consulOptions.IP;
                options.Port = consulOptions.Port;
                options.Meta = new Dictionary<string, string>() { { "Weight", consulOptions.Weight.HasValue ? consulOptions.Weight.Value.ToString() : "1" } };
                options.Tags = new[] { $"urlprefix-/{consulOptions.ServiceName}" }; //添加
            });

            return services;
        }

ConsulOptions 配置类

    public class ConsulOptions
    {
        /// <summary>
        /// 当前应用IP
        /// </summary>
        public string IP { get; set; }

        /// <summary>
        /// 当前应用端口
        /// </summary>
        public int Port { get; set; }

        /// <summary>
        /// 当前服务名称
        /// </summary>
        public string ServiceName { get; set; }

        /// <summary>
        /// Consul集群IP
        /// </summary>
        public string ConsulIP { get; set; }

        /// <summary>
        /// Consul集群端口
        /// </summary>
        public int ConsulPort { get; set; }

        /// <summary>
        /// 权重
        /// </summary>
        public int? Weight { get; set; }
    }

appsettings.json

{
    "Consul": {
        "ConsulIP": "127.0.0.1",
        "ConsulPort": "8500",
        "ServiceName": "ConsulDemoService",
        "Ip": "localhost",
        "Port": "5014",
        "Weight": 1
    }
}

Consul.AspNetCore 中的 AddConsul 和 AddConsulServiceRegistration 方法 究竟做了什么？

AddConsul 方法

可以看到通过 ConsulClientFactory 类创建和配置 Consul 的客户端实例，ConsulClientFactory 通过 IOptionsMonitor 读取应用程序的配置更改
IOptionsMonitor： 是 ASP.NET Core 的一个接口，它提供了一种方式来观察和监视应用程序的配置更改。通过实现 IOptionsMonitor 接口，你可以创建自定义的配置监视器，以便在配置更改时自动更新应用程序的设置

public static class ServiceCollectionExtensions
{
    public static IServiceCollection AddConsul(this IServiceCollection services)
    {
        return services.AddConsul(delegate
        {
        });
    }

    public static IServiceCollection AddConsul(this IServiceCollection services, Action<ConsulClientConfiguration> configure)
    {
        return services.AddConsul(Options.DefaultName, configure);
    }

    public static IServiceCollection AddConsul(this IServiceCollection services, string name, Action<ConsulClientConfiguration> configure)
    {
        services.Configure(name, configure);
        services.TryAddSingleton<IConsulClientFactory, ConsulClientFactory>();
        services.TryAddSingleton((IServiceProvider sp) => sp.GetRequiredService<IConsulClientFactory>().CreateClient(name));
        return services;
    }
    。。。
}

public class ConsulClientFactory : IConsulClientFactory
{
    private readonly IOptionsMonitor<ConsulClientConfiguration> _optionsMonitor;

    public ConsulClientFactory(IOptionsMonitor<ConsulClientConfiguration> optionsMonitor)
    {
        _optionsMonitor = optionsMonitor;
    }

    public IConsulClient CreateClient()
    {
        return CreateClient(Options.DefaultName);
    }

    public IConsulClient CreateClient(string name)
    {
        return new ConsulClient(_optionsMonitor.Get(name));
    }
}

AddConsulServiceRegistration 方法

可以看出使用 AgentServiceRegistrationHostedService 类定义应用程序的后台服务，用于注册和取消注册 Consul 实例

public static class ServiceCollectionExtensions
{
   public static IServiceCollection AddConsulServiceRegistration(this IServiceCollection services, Action<AgentServiceRegistration> configure)
   {
       AgentServiceRegistration agentServiceRegistration = new AgentServiceRegistration();
       configure(agentServiceRegistration);
       return services.AddSingleton(agentServiceRegistration).AddHostedService<AgentServiceRegistrationHostedService>();
   }
}

public class AgentServiceRegistrationHostedService : IHostedService
{
   private readonly IConsulClient _consulClient;

   private readonly AgentServiceRegistration _serviceRegistration;

   public AgentServiceRegistrationHostedService(IConsulClient consulClient, AgentServiceRegistration serviceRegistration)
   {
       _consulClient = consulClient;
       _serviceRegistration = serviceRegistration;
   }

   public Task StartAsync(CancellationToken cancellationToken)
   {
       return _consulClient.Agent.ServiceRegister(_serviceRegistration, cancellationToken);
   }

   public Task StopAsync(CancellationToken cancellationToken)
   {
       return _consulClient.Agent.ServiceDeregister(_serviceRegistration.ID, cancellationToken);
   }
}

配置 Consul 检查服务

        /// <summary>
        /// 配置Consul检查服务
        /// </summary>
        /// <param name="app"></param>
        /// <returns></returns>
        public static IApplicationBuilder UseConsulCheckService(this IApplicationBuilder app)
        {
            app.Map("/health", app =>
            {
                app.Run(async context =>
                {
                    await Task.Run(() => context.Response.StatusCode = 200);
                });
            });

            return app;
        }

封装成扩展

        /// <summary>
        /// 向容器中添加Consul必要的依赖注入
        /// </summary>
        /// <param name="services"></param>
        /// <param name="configuration"></param>
        /// <returns></returns>
        public static IServiceCollection AddMCodeConsul(this IServiceCollection services)
        {
            var configuration = services.BuildServiceProvider().GetRequiredService<IConfiguration>();
            // 配置consul服务注册信息
            var consulOptions = configuration.GetSection("Consul").Get<ConsulOptions>();
            // 通过consul提供的注入方式注册consulClient
            services.AddConsul(options => options.Address = new Uri($"http://{consulOptions.ConsulIP}:{consulOptions.ConsulPort}"));

            // 通过consul提供的注入方式进行服务注册
            var httpCheck = new AgentServiceCheck()
            {
                DeregisterCriticalServiceAfter = TimeSpan.FromSeconds(5),//服务启动多久后注册
                Interval = TimeSpan.FromSeconds(10),//健康检查时间间隔，或者称为心跳间隔
                HTTP = $"http://{consulOptions.IP}:{consulOptions.Port}/health",//健康检查地址
                Timeout = TimeSpan.FromSeconds(10)
            };

            // Register service with consul
            services.AddConsulServiceRegistration(options =>
            {
                options.Checks = new[] { httpCheck };
                options.ID = Guid.NewGuid().ToString();
                options.Name = consulOptions.ServiceName;
                options.Address = consulOptions.IP;
                options.Port = consulOptions.Port;
                options.Meta = new Dictionary<string, string>() { { "Weight", consulOptions.Weight.HasValue ? consulOptions.Weight.Value.ToString() : "1" } };
                options.Tags = new[] { $"urlprefix-/{consulOptions.ServiceName}" }; //添加
            });


            return services;
        }

        /// <summary>
        /// 配置Consul检查服务
        /// </summary>
        /// <param name="app"></param>
        /// <returns></returns>
        public static IApplicationBuilder UseConsulCheckService(this IApplicationBuilder app)
        {
            app.Map("/health", app =>
            {
                app.Run(async context =>
                {
                    await Task.Run(() => context.Response.StatusCode = 200);
                });
            });

            return app;
        }

效果