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健康狀態(tài)監(jiān)視

本文內(nèi)容

提示

本內(nèi)容節(jié)錄自《容器化 .NET 應用程式的 .NET 微服務架構》(.NET Microservices Architecture for Containerized .NET Applications) 電子書，可以在 .NET Docs 上取得，或免費下載可供離線閱讀的 PDF。

健康狀態(tài)監(jiān)視功能可提供近即時的容器和微服務狀態(tài)資訊。 健康狀態(tài)監(jiān)視功能對微服務運作的各方面來說都非常重要，尤其當協(xié)調(diào)器要分階段執(zhí)行部分應用程式升級時更是如此，如稍後所說明。

微服務應用程式通常使用活動訊號或健康狀態(tài)檢查，使其效能監(jiān)視器、排程器及協(xié)調(diào)器可以追蹤許多服務。 如果服務無法視需求或依排程傳送「運作正常」的訊號，當您部署更新時應用程式可能會面臨風險，或可能會太晚偵測到失敗，讓故障一發(fā)不可收拾，進而導致全面中斷。

在一般模型中，服務會傳送其狀態(tài)報告，而該彙總資訊可提供應用程式健康狀態(tài)的整體檢視。 如果您是使用協(xié)調(diào)器，則可以提供健康情況資訊給協(xié)調(diào)器的叢集，使叢集可以據(jù)以採取行動。 如果您為應用程式投入自訂的高品質(zhì)健康情況報告，即可更輕鬆地偵測執(zhí)行中的應用程式並修正問題。

在 ASP.NET Core 服務中實作健康情況檢查

在開發(fā) ASP.NET Core 微服務或 Web 應用程式時，您可以使用 ASP.NET Core 2.2 中發(fā)行的內(nèi)建健康情況檢查功能 (Microsoft.Extensions.Diagnostics.HealthChecks)。 如同許多 ASP.NET Core 功能，健康情況檢查隨附一組服務與中介軟體。

健康情況服務和中介軟體不僅簡單易用，還提供功能讓您驗證應用程式所需的任何外部資源 (例如 SQL Server 資料庫或遠端 API) 是否正常運作。 使用這個功能時，您也可以自行決定何種情況下表示資源狀況良好，如我們稍後所說明。

若要有效地使用這個功能，您需要先在微服務中設定服務。 接著，您需要可查詢健康狀態(tài)報告的前端應用程式。 這裡的前端應用程式可能是自訂的報告應用程式，或能根據(jù)健康情況採取動作的協(xié)調(diào)器本身。

在您的後端 ASP.NET 微服務中使用 HealthChecks 功能

在本節(jié)中，您將了解如何在使用 Microsoft.Extensions.Diagnostics.HealthChecks 套件時，在範例 ASP.NET Core 8.0 Web API 應用程式中實作 HealthChecks 功能。 在大規(guī)模微服務 (例如 eShopOnContainers) 實作這個功能，下一節(jié)將有所說明。

首先，您需要為每個微服務定義健康狀態(tài)良好的構成項目。 在範例應用程式中，如果可透過 HTTP 存取微服務 API 且其相關 SQL Server 資料庫亦可供存取，我們會將微服務定義為健康狀態(tài)良好。

在 .NET 8 中，您可以使用內(nèi)建 API 來設定服務，並以下列方式新增微服務及其相關 SQL Server 資料庫的健康情況檢查：

// Program.cs from .NET 8 Web API sample //... // Registers required services for health checks builder.Services.AddHealthChecks() // Add a health check for a SQL Server database .AddCheck( "OrderingDB-check", new SqlConnectionHealthCheck(builder.Configuration["ConnectionString"]), HealthStatus.Unhealthy, new string[] { "orderingdb" });

在上述程式碼中，services.AddHealthChecks() 方法會設定基本 HTTP 檢查，傳回狀態(tài)碼 200，表示「良好」。 此外，AddCheck() 擴充方法會設定一個自訂 SqlConnectionHealthCheck，檢查相關 SQL Database 的健康情況。

AddCheck() 方法會使用指定的名稱和類型為 IHealthCheck 的實作來新增健康情況檢查。 您可以使用 AddCheck 方法新增多個健康情況檢查，讓微服務不會提供「良好」狀態(tài)，直到其所有檢查皆為良好為止。

SqlConnectionHealthCheck 是一種自訂類別，其會實作 IHealthCheck，而此實作會採取連接字串作為建構函式參數(shù)，並執(zhí)行簡單查詢，以檢查 SQL 資料庫的連線是否成功。 如果查詢執(zhí)行成功，則它會傳回 HealthCheckResult.Healthy()，若失敗，則會傳回 FailureStatus 與實際例外狀況。

// Sample SQL Connection Health Check public class SqlConnectionHealthCheck : IHealthCheck { private const string DefaultTestQuery = "Select 1"; public string ConnectionString { get; } public string TestQuery { get; } public SqlConnectionHealthCheck(string connectionString) : this(connectionString, testQuery: DefaultTestQuery) { } public SqlConnectionHealthCheck(string connectionString, string testQuery) { ConnectionString = connectionString ?? throw new ArgumentNullException(nameof(connectionString)); TestQuery = testQuery; } public async Task<HealthCheckResult> CheckHealthAsync(HealthCheckContext context, CancellationToken cancellationToken = default(CancellationToken)) { using (var connection = new SqlConnection(ConnectionString)) { try { await connection.OpenAsync(cancellationToken); if (TestQuery != null) { var command = connection.CreateCommand(); command.CommandText = TestQuery; await command.ExecuteNonQueryAsync(cancellationToken); } } catch (DbException ex) { return new HealthCheckResult(status: context.Registration.FailureStatus, exception: ex); } } return HealthCheckResult.Healthy(); } }

重要

Microsoft建議您使用可用的最安全驗證流程。 如果您正在連接 Azure SQL，建議使用的驗證方法為 Azure 資源受控識別。

請注意，在上述程式碼中，Select 1 是用來檢查資料庫健康情況的查詢。 為了監(jiān)視您的微服務可用性，Kubernetes 這類協(xié)調(diào)器會傳送測試微服務的要求，以定期執(zhí)行健康情況檢查。 請務必讓您的資料庫查詢保持效率，以便這些作業(yè)可以快速執(zhí)行，但不會產(chǎn)生更高的資源使用率。

最後，新增可回應 url 路徑 /hc 的中介軟體：

// Program.cs from .NET 8 Web Api sample app.MapHealthChecks("/hc");

叫用端點 <yourmicroservice>/hc 時，它會執(zhí)行啟動類別中 AddHealthChecks() 方法內(nèi)所設定的所有健康狀態(tài)檢查，並顯示結果。

eShopOnContainers 中的 HealthChecks 實作

eShopOnContainers 中的微服務依賴多個服務來執(zhí)行其工作。 例如，來自 eShopOnContainers 的 Catalog.API 微服務依賴多個服務，例如 Azure Blob 儲存體、SQL Server 和 RabbitMQ。 因此，它具有數(shù)個使用 AddCheck() 方法新增的健康情況檢查。 對於每項相依服務，需要新增自訂 IHealthCheck 實作，以定義其各自的健康情況狀態(tài)。

開放原始碼專案 AspNetCore.Diagnostics.HealthChecks 解決了這個問題，方法為針對建置於 .NET 8 之上的各項企業(yè)服務提供自訂健康情況檢查實作。 每個健康情況檢查都可當成個別 NuGet 套件提供，然後便可輕鬆地將其新增至專案。 eShopOnContainers 會在其所有的微服務中廣泛使用它們。

例如，在 Catalog.API 微服務中，已新增下列 NuGet 套件：

圖 8-7。 目錄 API 中使用 AspNetCore.Diagnostics.HealthChecks 實作的自訂健康情況檢查

在下列程式碼中，已針對每個相依服務新增健康情況檢查實作，然後設定中介軟體：

// Extension method from Catalog.api microservice // public static IServiceCollection AddCustomHealthCheck(this IServiceCollection services, IConfiguration configuration) { var accountName = configuration.GetValue<string>("AzureStorageAccountName"); var accountKey = configuration.GetValue<string>("AzureStorageAccountKey"); var hcBuilder = services.AddHealthChecks(); hcBuilder .AddSqlServer( configuration["ConnectionString"], name: "CatalogDB-check", tags: new string[] { "catalogdb" }); if (!string.IsNullOrEmpty(accountName) && !string.IsNullOrEmpty(accountKey)) { hcBuilder .AddAzureBlobStorage( $"DefaultEndpointsProtocol=https;AccountName={accountName};AccountKey={accountKey};EndpointSuffix=core.windows.net", name: "catalog-storage-check", tags: new string[] { "catalogstorage" }); } if (configuration.GetValue<bool>("AzureServiceBusEnabled")) { hcBuilder .AddAzureServiceBusTopic( configuration["EventBusConnection"], topicName: "eshop_event_bus", name: "catalog-servicebus-check", tags: new string[] { "servicebus" }); } else { hcBuilder .AddRabbitMQ( $"amqp://{configuration["EventBusConnection"]}", name: "catalog-rabbitmqbus-check", tags: new string[] { "rabbitmqbus" }); } return services; }

最後，新增 HealthCheck 中介軟體來接聽 "/hc" 端點：

// HealthCheck middleware app.UseHealthChecks("/hc", new HealthCheckOptions() { Predicate = _ => true, ResponseWriter = UIResponseWriter.WriteHealthCheckUIResponse });

查詢微服務以報告其健康情況

完成此文章中說明的健康情況檢查設定並在 Docker 中開始執(zhí)行微服務之後，您就可以直接從瀏覽器檢查微服務的健康情況。 您必須在 Docker 主機中發(fā)佈容器連接埠，以便透過外部 Docker 主機 IP 或 host.docker.internal 存取容器，如圖 8-8 所示。

圖 8-8。 從瀏覽器檢查單一服務的健康狀態(tài)

在這個測試中，您可以看到 Catalog.API 微服務 (執(zhí)行於連接埠 5101 上) 良好，並以 JSON 形式傳回 HTTP 狀態(tài) 200 和狀態(tài)資訊。 服務也已內(nèi)部檢查其 SQL Server 資料庫相依性和RabbitMQ 的健康情況，因此健康情況檢查已自行回報良好。

使用監(jiān)視程式

監(jiān)視程式是一種可以跨服務監(jiān)看健康情況和負載的個別服務，它會查詢稍早說明過的 HealthChecks 程式庫以回報微服務的健康情況。 這可協(xié)助防止從單一服務角度無法偵測出的錯誤。 監(jiān)視程式也是裝載程式碼的好地方，以針對已知情況執(zhí)行修復動作，而不需使用者互動。

eShopOnContainers 範例包含顯示範例健康情況檢查報告的網(wǎng)頁，如圖 8-9 所示。 這是一種最簡單的監(jiān)視程式，因為它只會顯示 eShopOnContainers 中的微服務和 Web 應用程式狀態(tài)。 通常監(jiān)視程式也會在偵測到健康狀態(tài)不良時採取動作。

幸好，AspNetCore.Diagnostics.HealthChecks 也會提供 AspNetCore.HealthChecks.UI NuGet 套件，其可用來顯示所設定 URI 中的健康情況檢查結果。

圖 8-9。 eShopOnContainers 中的範例健康狀態(tài)檢查報告

總而言之，此監(jiān)視程式服務會查詢每個微服務的 "/hc" 端點。 其會執(zhí)行端點中定義的所有健康狀態(tài)檢查，並根據(jù)這所有檢查傳回整體健康狀態(tài)。 HealthChecksUI 輕鬆耗用幾個設定項目，以及兩行程式碼，而此程式碼需要新增至監(jiān)視程式服務的 Startup.cs。

健康情況檢查 UI 的樣本組態(tài)檔：

// Configuration { "HealthChecksUI": { "HealthChecks": [ { "Name": "Ordering HTTP Check", "Uri": "http://host.docker.internal:5102/hc" }, { "Name": "Ordering HTTP Background Check", "Uri": "http://host.docker.internal:5111/hc" }, //... ]} }

新增 HealthChecksUI 的 Program.cs 檔案：

// Program.cs from WebStatus(Watch Dog) service // // Registers required services for health checks builder.Services.AddHealthChecksUI(); // build the app, register other middleware app.UseHealthChecksUI(config => config.UIPath = "/hc-ui");

使用協(xié)調(diào)器時的健康狀態(tài)檢查

為了監(jiān)視您的微服務可用性，Kubernetes 和 Service Fabric 這類協(xié)調(diào)器會傳送測試微服務的要求，以定期執(zhí)行健康情況檢查。 當協(xié)調(diào)器判斷某個服務/容器健康狀態(tài)不良時，它會停止將要求路由至該執(zhí)行個體。 它通常也會建立該容器的新執(zhí)行個體。

比方說，大部分協(xié)調(diào)器可以使用健康狀態(tài)檢查來管理零停機部署。 只有當服務/容器的狀態(tài)變更為健康狀態(tài)良好時，協(xié)調(diào)器才會開始將流量路由到服務/容器的執(zhí)行個體。

當協(xié)調(diào)器執(zhí)行應用程式升級時，健康狀態(tài)監(jiān)視尤為重要。 某些協(xié)調(diào)器 (例如 Azure Service Fabric) 會分階段升級服務 — 例如，它們可能會為每個應用程式升級進行五分之一的叢集介面更新。 在相同時間升級的一組節(jié)點即為一個「升級網(wǎng)域」。 每個升級網(wǎng)域都已升級並可供使用者使用之後，該升級網(wǎng)域還必須通過健康狀態(tài)檢查，部署才會移到下一個升級網(wǎng)域。

服務健康狀態(tài)的另一個重點是服務的報告計量。 這是 Service Fabric 等協(xié)調(diào)器的一項健康狀態(tài)模型進階功能。 使用協(xié)調(diào)器時，計量非常重要，因為其可用來平衡資源使用狀況。 計量也是系統(tǒng)健康狀態(tài)的指標。 比方說，您的應用程式可能有許多微服務，而每個執(zhí)行個體都會報告每秒要求數(shù) (RPS) 計量。 如果某一個服務比其他服務使用更多資源 (記憶體、處理器等)，協(xié)調(diào)器可以在叢集中移動服務執(zhí)行個體，以嘗試維護平均的資源使用率。

請注意，Azure Service Fabric 隨附的健康情況監(jiān)視模型比簡單的健康情況檢查更進階。

進階監(jiān)視：視覺效果、分析和警示

監(jiān)視的最後一個部分是視覺化事件資料流、報告服務效能，並在偵測到問題時發(fā)出警示。 您可以使用不同解決方案來進行這方面的監(jiān)視。

您可以使用簡單的自訂應用程式以顯示服務狀態(tài)，例如在說明 AspNetCore.Diagnostics.HealthChecks 時介紹過的自訂頁面。 或者，您可以使用 Azure 監(jiān)視器這類更進階的工具，以依據(jù)事件資料流來發(fā)出警示。

最後，如果您已儲存所有事件資料流，即可使用 Microsoft Power BI 或 Kibana 或 Splunk 等其他解決方案來視覺化資料。

其他資源

適用於 ASP.NET Core 的 HealthChecks 和 HealthChecks UI
https://github.com/Xabaril/AspNetCore.Diagnostics.HealthChecks

Service Fabric 健康情況監(jiān)視簡介
https://learn.microsoft.com/azure/service-fabric/service-fabric-health-introduction

Azure 監(jiān)視器
https://azure.microsoft.com/services/monitor/

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