【One by one系列】微服務：一步步開發與調試容器化的 .NET 應用程式

最近一直在研究微服務體系架構。微服務概念一直很火，但是作為一個初學者往往迷失在高深理論與紛繁多樣的技術，而失去了方向，慢慢的，_，還沒開始就已經放棄了。是以還是不得不誇一誇微軟一切以開發者為中心的價值觀：好文檔，好工具。

1.微服務學習線路

1.1 開卷有益

首先我們從微軟的微服務架構的白皮書（中文版,英文版）入手,開卷有益，這是一本無關平台，學習微服務，了解微服務的好書，雖然技術是.NET，但是書中更多的内容是介紹的微服務思想，理論，最佳實踐，其他平台同樣适用，适用于我們整體把控微服務架構體系中的核心問題：

微服務之間的通信
網關
身份認證與授權
資料庫服務
DDD
CQRS

雖然不一定能夠全部了解書中的所有理論概念，但是總能給到一些啟發，開拓思維。

1.2 實際項目

然後就是微軟架構師利用.net core技術，基于docker容器技術，實作的适用于容器化 .NET 應用程式的體系結構微服務架構demo項目-eShopOnContainer，這個項目在上面的白皮書中也有介紹。

下面大概介紹一下這個項目的架構，雖然是一個demo，其中有部分具有一定的局限性且并不适合生産環境，但是這并不妨礙我們去了解微服務體系架構。

eShopOnContainer

是一個在用戶端、服務端同時可以跨平台的項目。這都得益于 .NET Core能夠跑在不同系統的容器上，windows或者linux。項目還有

Xamarin

移動APP，

ASP.NET Core Web MVC

和一個

SPA

。

eShopOnContainer

的架構，是一種面向微服務體系架構的實作。這些微服務都是可以自我治理的：

每個微服務有屬于自己的資料庫。
每個微服務都有簡單的CRUD方法、和精細的DDD/CQRS模式方法。
用戶端和微服務通過HTTP協定進行資料交換
微服務之間通過異步消息進行通信
消息隊列可以通過RabbitMQ或者AzureAzure Service Bus去傳遞內建事件。

事件總線

項目中有一個簡化的事件抽象總線，來處理內建事件。這個抽象事件總線在項目中有兩個實作：

RabbitMQ
Azure Service Bus

這裡對于生産級别的解決方案，微軟建議使用更加健壯的元件。

API 網關

整體架構中還包括了API網關和BFF模式的實作：

釋出簡化的API
在外部消費者和内部微服務之間增加安全措施，以此對外隐藏并保護内部微服務

這些API網關是通過Envoy實作的，我順帶翻閱了下官網，使用Envoy的公司還比較多，基本都是耳熟能詳，

Uber

，

ebay

airbnb

amazon

Google

IBM

Microsoft

,還有騰訊等等。在架構中，Envoy實作的網關，隻執行向内部微服務和自定義聚合器的請求轉發，進而為用戶端提供單一基本的URL.其實還可以通過Envoy實作：

在gRPC于HTTP/REST之間的自動轉換
身份驗證
授權管理
緩存支援

項目中，除了API網關之外，還提供了一組“自定義聚合器”。這些聚合器為某些操作的用戶端提供了一個簡單的API。

移動購物：購物操作的聚合，供XamarinAPP調用
PC購物：購物操作的聚合，供Web用戶端調用，(mvc與spa)

之前eShop使用的是Ocelot實作網關的。對于Ocelot，官方給的說法是欲抑先揚：Ocelot很好，很優秀，也是.net core 優秀的開源項目，也支援許多特性，它可以作為.net core項目網關實作候選元件。但是，Ocelot缺乏對gRPC的支援，是以在最新的項目(這個eShopOnContainer項目一直在疊代更新與維護,從衆多分支就可以看出)中就換為Envoy提供網關服務。

自定義聚合器

這個主要用于公開一個具有涉及内部各個微服務之間的複雜方法的HTTP/JSON API，每個自定義聚合器的方法都能調用1個或者多個内部微服務，根據邏輯聚合多個結果并提供給用戶端。從聚合器到微服務的調用的都是使用gRPC

gRPC

在衆多微服務之間，大多數微服務都是通過事件總線和釋出者/觀察者模式進行異步通信。但是，自定義的聚合器和内部微服務之間的同步通信是用gRPC實作的。gRPC是一種基于RPC的協定，具有良好的性能，帶寬占比也低，是内部微服務通信協定中的最佳候選協定。項目中使用了4個網關實作BFF,目前它們是通過

Envoy

來實作的。每個BFF為其用戶端提供一個唯一的端點，然後将調用轉發到特定的微服務或自定義聚合器。

1.用戶端通過Envoy代理暴露的URL調用BFF.
2.通過請求資料，Envoy轉發請求至内部的微服務(簡單的增删改查)，或者複雜的聚合器（複雜邏輯），這對用戶端都是透明的。

當調用直接從Envoy轉發到内部微服務時，它是使用HTTP/JSON執行的。也就是說，現在内部微服務公開了一組混合的方法:

一些走gRPC(由聚集器調用)
一些走HTTP/JSON中(由Envoy調用)。

這裡微軟官方進行了展望"這可能會在未來發生變化”,即所有的微服務方法都可以使用gRPC，如果需要，Envoy可以在gRPC和HTTP/JSON之間自動轉換。

微服務内部架構模式

不同類型的微服務可能采用不同的内部架構模式和方法，這取決于微服務的用途。

4個 SQL Server ,部署在同一個容器内

主要是降低記憶體的需求，生産部署不建議這樣做，應該使用High-availability的解決方案。

1個 Redis 執行個體，單獨一個容器
MongoDb

Redis

和

MongoDb

都是單獨的容器，作為兩個廣泛使用的NO-SQL資料庫的示例。

其他

項目中除了，上面的架構内容，還有DDD領域驅動開發(Domain Drive Design)，CQRS指令與查詢職責分離(Command and Query Responsibility Segregation)的實踐，日志，健康檢查等内容。是以涵蓋的範圍蠻廣，個人覺得非常值得研習。

2.容器化 .NET 應用程式的開發調試

鋪墊了這麼多，終于要進入本篇文章的主題，對于我們的微服務化的應用，我們可以說，我們的應用都是跑在容器上的，或者說我們所有的微服務都跑再容器上（當然容器指的就是docker，docker容器幾乎成為了行業标準）。我們如何進行開發呢，這裡再誇一下微軟，在白皮書中有

Docker 應用開發工作流

編碼：建立應用
為應用建立Dockerfile
建立自定義docker鏡像
定義docker-compose.yaml
建構并運作docker應用
測試docker應用(微服務)
推送代碼送出或者繼續開發

下面就将開始把我的一個應用以容器的方式跑起來，根據上面的工作流進行實踐與書寫

項目概述

這本身是一個公司推送集中平台，接受公司多個産品線的推送請求，然後通過阿裡進行移動推送，然後每一次推送都有背景記錄，進行存儲。由于我接下來實踐的Docker應用開發的工作流，是以實際隻有一個webapi項目，也并不打算去拆分，這對我們實踐意義也不太大。

我們的目标

開發環境拆分為多個docker容器，且調試時能夠正常運作。

2.1 安裝docker-desktop

docker引擎需要運作在linux上，那麼win10就需要裝裝虛拟機：

hyper-v

，實際上docker是跑在這個虛拟機上，windows上的docker适用于測試和開發。生産環境還是linux哈。

即便是win10也請注意下版本：

Docker Desktop requires Windows 10 Pro/Enterprise (15063+) or Windows 10 Home (19018+).

下載下傳：https://www.docker.com/get-started
安裝：傻瓜式點下一步
設定

Resources ADVANCED

選擇虛拟機cpu顆數，記憶體大小

【One by one系列】微服務：一步步開發與調試容器化的 .NET 應用程式

Resources-FILE SHARING

docker容器能夠通過volume挂載主控端作業系統（linux）的檔案目錄或目錄，宿主作業系統在Windows的Docker Desktop中，就是指是 Hyper-v 裡的 Linux 系統。但是，如果隻能從hyper-v中的linux系統中進行挂載，顯然不足以達到我們的需求，最友善的方式肯定是直接從Hyper-v的宿主windows裡挂載檔案咯。（有點繞，多了解下,windows>hyper-v>docker）最終效果：Docker 容器直接挂載主機系統的目錄，我們可以先将目錄挂載到虛拟 Linux 系統上，，再利用 Docker 挂載到容器之中。這個過程被內建在了 Docker Desktop 系列軟體中，我們不需要人工進行任何操作，整個過程已經實作了自動化。這就是FILE SHARING選項的意義。如果還不好了解，往下看。

Docker Engine

配置阿裡雲鏡像加速器，使用加速器可以提升擷取Docker官方鏡像的速度，親測還是有用，但是，2018 年五月之後，微軟将後續釋出的所有

docker image

都推送到了自家的

MCR （Miscrosoft Container Registry）

，但在中國大陸，由于衆所周知的原因，它的速度實在是令人發指。後續有解決方案，文章會講到。

2.2 編碼-建立我們的應用

由于項目是現成的，那麼這一步我們可以省略，這個跟您開發一個webapi項目沒有任何差別，原來怎麼做的，現在還是怎麼做。我隻說一個關鍵點，那就是資料初始化，我們的推送資料需要存入資料庫中,你也可以等mysql容器啟動後，再去初始化容器中的mysql資料庫，但是我們能用代碼一步到位：

在

program.cs

using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Microsoft.Extensions.Hosting;
using Microsoft.Extensions.Logging;

namespace AliMobilePush.Webapi
{
    public class Program
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            //CreateHostBuilder(args).Build().Run();
            var host = CreateHostBuilder(args).Build();
            using (var scope = host.Services.CreateScope())
            {
                var services = scope.ServiceProvider;

                try
                {
                    SeedData.Initialize(services);
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    var logger = services.GetRequiredService<ILogger<Program>>();
                    logger.LogError(ex, "An error occurred seeding the DB.");
                }
            }
            host.Run();
        }
        
        //...CreateHostBuilder
    }
}
SeedData.cs
using Microsoft.EntityFrameworkCore;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using System;

namespace AliMobilePush.Infrastructure
{
    public static class SeedData
    {
        public static void Initialize(IServiceProvider serviceProvider)
        {
            using (var context = new PushContext(
                serviceProvider.GetRequiredService<
                    DbContextOptions<PushContext>>()))
            {
                context.Database.EnsureCreated();
                context.SaveChanges();
            }
        }
    }
}

2.3 為應用建立Dockerfile

無論是通過

Visual Studio

自動部署，還是通過

Docker CLI

。都需要為應用建立

Dockerfile

。一般情況，Dockerfile是放到應用或者服務的根檔案夾下。這裡有三種方式建立dockerfile。

建立項目時，勾選Enable Docker Support項

已經建立好的webapi項目，右鍵 Solution Explorer 然後選擇 Add > Docker Support

手寫dockerfile，不是我們本文的重點，請參考另外一篇文章【One by one系列】一步步學習docker（三）——實戰部署dotnetcore

不管哪種方式，一定會或者要在項目根目錄下增加Dockerfile

#See https://aka.ms/containerfastmode to understand how Visual Studio uses this Dockerfile to build your images for faster debugging.

FROM mcr.microsoft.com/dotnet/core/aspnet:3.1-buster-slim AS base

WORKDIR /app

EXPOSE 80

EXPOSE 443

FROM mcr.microsoft.com/dotnet/core/sdk:3.1-buster AS build

WORKDIR /src

COPY ["Webapi/AliMobilePush.Webapi.csproj", "Webapi/"]

COPY ["Infrastructure/AliMobilePush.Infrastructure/AliMobilePush.Infrastructure.csproj", "Infrastructure/AliMobilePush.Infrastructure/"]

COPY ["Domain/AliMobilePush.Domain/AliMobilePush.Domain.csproj", "Domain/AliMobilePush.Domain/"]

COPY ["Application/AliMobilePush.Application/AliMobilePush.Application.csproj", "Application/AliMobilePush.Application/"]

RUN dotnet restore "Webapi/AliMobilePush.Webapi.csproj"

COPY . .

WORKDIR "/src/Webapi"

RUN dotnet build "AliMobilePush.Webapi.csproj"  -o /app/build

FROM build AS publish

RUN dotnet publish "AliMobilePush.Webapi.csproj"  -o /app/publish

FROM base AS final

WORKDIR /app

COPY --from=publish /app/publish .

ENTRYPOINT ["dotnet", "AliMobilePush.Webapi.dll"]

上面dockerfile分為了

base

build

publish

三個階段的多階段建構.

1.base

FROM mcr.microsoft.com/dotnet/core/aspnet:3.1-buster-slim AS base

WORKDIR /app

EXPOSE 80

EXPOSE 443

Debian10的asp.net core 運作時image開頭，并建立公開端口80，443的中間image

base

2.build

FROM mcr.microsoft.com/dotnet/core/sdk:3.1-buster AS build

WORKDIR /src

COPY ["Webapi/AliMobilePush.Webapi.csproj", "Webapi/"]

COPY ["Infrastructure/AliMobilePush.Infrastructure/AliMobilePush.Infrastructure.csproj", "Infrastructure/AliMobilePush.Infrastructure/"]

COPY ["Domain/AliMobilePush.Domain/AliMobilePush.Domain.csproj", "Domain/AliMobilePush.Domain/"]

COPY ["Application/AliMobilePush.Application/AliMobilePush.Application.csproj", "Application/AliMobilePush.Application/"]

RUN dotnet restore "Webapi/AliMobilePush.Webapi.csproj"

COPY . .

WORKDIR "/src/Webapi"

RUN dotnet build "AliMobilePush.Webapi.csproj"  -o /app/build

build階段是從編譯工具—sdk鏡像開始，而不是

aspnet

,那是因為隻有

sdk

鏡像用後建構編譯工具，是以sdk鏡像也比aspnet鏡像大。先還原

restore

,再

publish

3.publish

FROM build AS publish

RUN dotnet publish "AliMobilePush.Webapi.csproj"  -o /app/publish

FROM base AS final

WORKDIR /app

COPY --from=publish /app/publish .

ENTRYPOINT ["dotnet", "AliMobilePush.Webapi.dll"]

最後階段再次從

base

開始，包括

COPY --from=publish /app/publish .

将釋出的輸出複制到最終鏡像中。由于無需包含

sdk

鏡像中的建構編譯工具，是以此過程可以使最終鏡像小得多。

官方最佳實踐，多階段建構鏡像，這樣生成過程更高效，并使容器更小。官方文檔，整個多階段建構可以讓後一個階段建構可以使用前一個階段建構的産物，形成一條建構階段的chain；最終結果僅産生一個image，避免産生備援的多個臨時images或臨時容器對象，這正是我們所需要的：我們隻需要個結果。

2.4 建立自定義docker鏡像

一個服務對應一個鏡像，需要知道，在

Visual Studio

的強大功能下，docker鏡像是自動建立的。

作為開發者，隻要功能沒完成，或者代碼不送出到版本控制。都是需要在本地部署和測試的。那麼這就意味你需要在本地的docker主機上建立docker鏡像，部署docker容器，并在這些容器上去運作，測試，調試。使用

Visual Studio

建立具有 Docker 支援的項目時，不會顯示的建立映像。而是在按下 F5（或 Ctrl-F5）運作docker 化的應用程式或服務時建立映像。

Visual Studio

會自動執行這個操作，開發人員不會看到該過程，但務必要了解其原理。

2.5 定義docker-compose.yaml

定義服務，建立多容器應用，主要是可以在

docker-compose.yml

中定義一系列的服務。通過部署指令将其部署為組合應用程式。它還配置其依賴項關系和運作時配置。在主解決方案檔案夾或根解決方案檔案夾中建立該

docker-compose.yml

檔案,

docker-compose.yml

是可以拆分成多個

docker-compose

檔案。然後根據不同的環境去覆寫值。添加docker-compose.yml檔案也有兩種方式

已經建立好的webapi項目，右鍵 Solution Explorer 然後選擇 Add>Container Orchestrator Support

手寫 docker-compose.yml ，這個後續博文會詳細介紹，亦不是本篇的重點。是以下面重點介紹第一種方式：

第一次作Solution Explorer > Add>Container Orchestrator Support操作

會在api項目下增加 Dockerfile ,如果原本沒有的話
會在解決方案目錄增加
- docker-compose.dcproj
- docker-compose.override.yml
- docker-compose.yml
- .dockerignore

docker-compose.yml

version: '3.4'

services:
  webapi:
    build:
      context: .
      dockerfile: Webapi/Dockerfile
    networks:
        - asp-net
    depends_on:
        - "cachedata"     
        - "sqldata"
  cachedata:
    image: redis
    networks:
        - asp-net
  sqldata:
    image: mysql
    networks:
        - asp-net
    
networks:
    asp-net:
        driver: bridge

docker-compose.override.yml

version: '3.4'

services:
  webapi:
    environment:
      - ASPNETCORE_ENVIRONMENT=Development
    ports:
      - "5000:5000"
      - "5001:5001"
    volumes:
      - ./docker/log/alipush.log:/app/alipush.log

  cachedata:
    ports:
        - "6379:6379"
    volumes:
        - ./docker/data/redis:/data

  sqldata:
    ports:
        - "3307:3306"
    command: --default-authentication-plugin=mysql_native_password
    restart: always
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123456
    volumes:
       - ./docker/data/mysql:/var/lib/mysql

注意：修改資料庫連接配接配置

這裡需要注意，所有有用到鏡像間的通信的地方，我們都需要使用鏡像名進行指代，例如我們需要修改程式的資料庫通路字元串的伺服器位址

Mysql:

"ConnectionStrings": {
    "PushContext": "Persist Security Info=False;database=pushcenter;server=sqldata;Connect Timeout=30;user id=pushcenter; pwd=123456"
  },

Redis:

"Redis": {
    "ConnectionString": "cachedata,defaultDatabase=1",
    "Instance": "push_request_",
    "Timeout": 1
  },

2.6 建構并運作docker應用

如果是單容器應用，直接跑。

如果多服務容器應用，就有兩個選擇

docker-compose up
Visual Studio

2.6.1 單容器應用

使用docker指令，

docker run

即可

docker run -t -d -p 80:5000 cesardl/netcore-webapi-microservice-docker:first

2.6.2 運作多容器應用

使用

docker-compose

指令，

docker-compose up

docker-compose up

docker run

指令（或在

 Visual Studio

中運作和調試容器）足以在開發環境中測試容器。但不應該将這種方法用于生産部署，在生産部署中應該以業務流程協調程式為目标,，比如K8S,或者

docker swarm

在Visual Studio 中運作和調試容器

1.選擇解決方案中選擇 docker-compose 項目，Solution Explorer > Set as a Startup Project

F5 開始運作調試吧

可以在output-build視窗下觀察:

實際上，是visual studio幫我們直接執行了

docker-compose -f docker-compose.yml

的指令

然後緊接着，docker-compose就會

建立橋接網絡
建立并啟動redis，mysql容器：按照docker-compose.yml的依賴 depends_on項
建立并啟動webapi容器

建構的過程中，win10會一直提示，檔案是否共享，會一直不停的點share it.這時我們去觀察下：

docker-desktop>Resources>FILE SHARING

沒錯，我們把這些主機（win10）檔案夾挂載到hyper-v（虛拟機，docker主控端），hyper-v又挂載到容器，實作主機檔案夾與容器檔案夾的映射。

再看下結果：鏡像與容器

然後就可以打斷點調試容器應用了。

如果你發現建構的鏡像與容器有問題，想重新來過，vs大法提供了如下方法：

Solution>Clean Solution

再在output-build視窗下觀察:

先kill服務
然後在删掉容器
最後删掉應用的鏡像-不過實際沒有删掉

應用容器倒是停了并且删除了，但是mysql，redis這些容器資料服務，僅僅隻是停了。

注意：dockerfile裡面的

mcr.microsoft.com/dotnet/core/sdk:3.1-buster

鏡像，下載下傳巨慢，建構一次，一碗番茄煎蛋面都要做好了。

國内下載下傳微軟鏡像慢的解決方案

https://github.com/newbe36524/Newbe.McrMirror

使用docker-mcr下載下傳鏡像

dotnet tool install newbe.mcrmirror -g 
docker-mcr -i mcr.microsoft.com/dotnet/core/aspnet:3.1-buster-slim
docker-mcr -i mcr.microsoft.com/dotnet/core/sdk:3.1-buster

把建構過程需要下載下傳的鏡像，先提前下下來吧。

測試

測試用例1 webapi-swagger

測試用例2 mysql能否通路，且通過ef生成了資料庫

測試用例3 redis能否通路

測試用例4 檔案挂載是否正常（舉例一個即可）

2.7 推送代碼送出或者繼續開發

推送下班，避免996

或者繼續開發

3.Visual Studio大法好

實際上，使用

Visual Studio

進行開發的工作流比使用編輯器或CLI 方法的工作流簡單得多。

 Visual Studio

隐藏或簡化了 Docker 需要執行的與 Dockerfile 和 docker-compose.yml 檔案相關的大部分步驟

自動生成Dockerfile,可編輯
自動生成docker-compose.yml,可編輯
自動執行docker-compose up,且可調試
可自動停止且并移除容器

微軟以開發者為中心的價值觀，為開發者省了不少事，Visual Studio不愧為宇宙第一的IDE。

參考連結

https://www.cnblogs.com/xianwang/p/12039922.html

https://zhuanlan.zhihu.com/p/147369525

http://www.imooc.com/article/259789

https://my.oschina.net/u/4285813/blog/3661653/print

https://github.com/dotnet-architecture/eShopOnContainers

https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/architecture/microservices/

作者：Garfield

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