原文链接：https://itnext.io/how-to-use-database-sharding-and-scale-an-asp-net-core-microservice-architecture-22c24916590f

微服务的一大优点是，它们可以独立扩展。本文展示了扩展一个微服务及其数据库的好处和挑战。

您将创建一个示例应用程序并手动实现应用程序层分片。它展示了如何根据用例和数据模型选择分片Key。这有助于将相同的原理应用到具有集成扩展（如MongoDB等）的DBMS上。

1.用例和数据模型

示例应用程序由一个User和Post微服务组成。它们通过消息交流： 

User微服务处理添加和修改用户。Post微服务处理查看和添加帖子。因为与Post微服务的交互要多得多，所以，当应用程序的负载增加时，Post微服务将成为第一个需要扩展的微服务。

作者的名字是PostService绑定上下文的一部分，因此也是Post微服务的一部分。在User微服务中添加和修改作者。User微服务在添加新用户或更改用户名时发送事件。

PostService的逻辑数据模型

用户可以分类写文章。他们还可以按类别阅读帖子，包括作者姓名。最新的帖子在上面。分类是固定的，很少改变。

基于这些用例，我决定按类别划分数据库分片：

2.实现微服务

创建解决方案并添加名为“PostService”的ASP.NET Core 5 Web API项目。禁用HTTPS并激活OpenAPI支持。

安装以下NuGet软件包：

• Microsoft.EntityFrameworkCore.Tools

• MySql.EntityFrameworkCore

• Newtonsoft.Json

创建实体

Post实体的索引可以加快检索某个类别中最新的帖子：

using Microsoft.EntityFrameworkCore;
using System.ComponentModel.DataAnnotations;namespace PostService.Entities
{[Index(nameof(PostId), nameof(CategoryId))]public class Post{public int PostId { get; set; }public string Title { get; set; }public string Content { get; set; }public int UserId { get; set; }public User User { get; set; }[Required]public string CategoryId { get; set; }public Category Category { get; set; }}
}

User实体中的版本稍后将帮助处理无序消息：

namespace PostService.Entities
{public class User{public int ID { get; set; }public string Name { get; set; }public int Version { get; set; }}
}namespace PostService.Entities
{public class Category{public string CategoryId { get; set; }}
}

创建PostServiceContext

using Microsoft.EntityFrameworkCore;namespace PostService.Data
{public class PostServiceContext : DbContext{private readonly string _connectionString;public PostServiceContext(string connectionString){_connectionString = connectionString;}protected override void OnConfiguring(DbContextOptionsBuilder optionsBuilder){optionsBuilder.UseMySQL(_connectionString);}public DbSet<PostService.Entities.Post> Post { get; set; }public DbSet<PostService.Entities.User> User { get; set; }public DbSet<PostService.Entities.Category> Category { get; set; }}
}

在appsettings.Development.json中添加连接字符串（在调试期间将使用两个分片）

{"Logging": {"LogLevel": {"Default": "Information","Microsoft": "Warning","Microsoft.Hosting.Lifetime": "Information"}},"PostDbConnectionStrings": {"Shard0": "server=localhost; port=3310; database=post; user=root; password=pw; Persist Security Info=False; Connect Timeout=300","Shard1": "server=localhost; port=3311; database=post; user=root; password=pw; Persist Security Info=False; Connect Timeout=300"    }
}

添加DataAccess代码

GetConnectionString(string category)计算CategoryId的哈希值。哈希的第一部分将配置的分片数（连接字符串）取模，从而确定给定类别的分片。

InitDatabase删除并重新创建所有分片中的所有表，并插入虚拟用户和类别。

其他方法用于创建和加载帖子。

using Microsoft.AspNetCore.Mvc;
using Microsoft.EntityFrameworkCore;
using Microsoft.Extensions.Configuration;
using PostService.Entities;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;namespace PostService.Data
{public class DataAccess{private readonly List<string> _connectionStrings = new List<string>();public DataAccess(IConfiguration configuration){var connectionStrings = configuration.GetSection("PostDbConnectionStrings");foreach(var connectionString in connectionStrings.GetChildren()){Console.WriteLine("ConnectionString: " + connectionString.Value);_connectionStrings.Add(connectionString.Value);}}public async Task<ActionResult<IEnumerable<Post>>> ReadLatestPosts(string category, int count){using var dbContext = new PostServiceContext(GetConnectionString(category));return await dbContext.Post.OrderByDescending(p => p.PostId).Take(count).Include(x => x.User).Where(p => p.CategoryId == category).ToListAsync();}public async Task<int> CreatePost(Post post){using var dbContext = new PostServiceContext(GetConnectionString(post.CategoryId));dbContext.Post.Add(post);return await dbContext.SaveChangesAsync();}public void InitDatabase(int countUsers, int countCategories){foreach (var connectionString in _connectionStrings){using var dbContext = new PostServiceContext(connectionString);dbContext.Database.EnsureDeleted();dbContext.Database.EnsureCreated();for (int i = 1; i <= countUsers; i++){dbContext.User.Add(new User { Name = "User" + i, Version = 1 });dbContext.SaveChanges();}for (int i = 1; i <= countCategories; i++){dbContext.Category.Add(new Category { CategoryId = "Category" + i });dbContext.SaveChanges();}}}private string GetConnectionString(string category){using var md5 = MD5.Create();var hash = md5.ComputeHash(Encoding.ASCII.GetBytes(category));var x = BitConverter.ToUInt16(hash, 0) % _connectionStrings.Count;return  _connectionStrings[x];}}
}

在Startup.cs中将DataAccess注册为单例

public class Startup
{...public void ConfigureServices(IServiceCollection services){services.AddControllers();services.AddSwaggerGen(c =>{c.SwaggerDoc("v1", new OpenApiInfo { Title = "PostService", Version = "v1" });});services.AddSingleton<DataAccess>();}---

创建PostController

它使用DataAccess类

using Microsoft.AspNetCore.Mvc;
using PostService.Data;
using PostService.Entities;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading.Tasks;namespace PostService.Controllers
{[Route("api/[controller]")][ApiController]public class PostsController : ControllerBase{private readonly DataAccess _dataAccess;public PostsController(DataAccess dataAccess){_dataAccess = dataAccess;}[HttpGet]public async Task<ActionResult<IEnumerable<Post>>> GetLatestPosts(string category, int count){return await _dataAccess.ReadLatestPosts(category, count);}[HttpPost]public async Task<ActionResult<Post>> PostPost(Post post){await _dataAccess.CreatePost(post);return NoContent();}[HttpGet("InitDatabase")]public void InitDatabase([FromQuery] int countUsers, [FromQuery] int countCategories){_dataAccess.InitDatabase(countUsers, countCategories);}}
}

3. 用PostService访问数据库

安装Docker Desktop。

创建两个MySql容器

C:\dev>docker run -p 3310:3306 --name=mysql1 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=pw -d mysql:5.6
C:\dev>docker run -p 3311:3306 --name=mysql2 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=pw -d mysql:5.6

在Visual Studio中启动Post服务。浏览器在打开http://localhost:5001/swagger/index.html

使用swagger UI与服务交互：

初始化包含100个用户和10个类别的数据库： 

在“Category1”下增加一个帖子:

{"title": "MyTitle","content": "MyContent","userId": 1,"categoryId": "Category1"
}

阅读“Category1”中排名前10位的帖子：

连接到数据库容器并验证哪个数据库包含新的帖子。

C:\dev>docker container exec -it mysql1 /bin/sh

使用密码“pw”登录MySql并读取帖子： 

第二个实例不包含任何帖子：

C:\dev>docker container exec -it mysql2 /bin/sh

4.最后的想法和展望

您创建了一个可工作的应用程序，实现了应用程序层分片，并使用了分片Key的概念。

这只是一个示例应用程序。您必须调整代码才能在生产环境中使用它。

在第二部分中，您将缩放并运行微服务和数据库的多个容器实例。您将使用docker compose和负载平衡器。然后，您将运行JMeter负载测试，以查看应用程序在使用不同数量的实例时是如何伸缩的。最后，您将通过RabbitMQ模拟来自用户微服务的用户事件。

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