从Redis读取.NET Core配置

在本文中，我们将创建一个自定义的.NET Core应用配置源和提供程序，用于从Redis中读取配置。在此之前，您需要稍微了解一些.NET Core配置提供程序的工作原理，相关的内容可以在Microsoft开发者官网搜索到。另外您可能还需要了解一些Redis的基础知识，比如Redis的基础数据类型，持久化等等。

一、配置的数据格式

.NET Core应用支持多种配置源（例如json、xml、ini文件，环境变量，内存字典，自定义源等），并且支持同时添加多个配置源，这也是本文的前提条件。应用程序会按照加入的先后顺序替换或补充配置。默认情况下，.NET Core应用的配置是存储在appsettings.json文件中的。在早期的.NET Core应用中，Program.cs的CreateHost方法里面还能看到AddJsonFile("appsettings.json").AddJsonFile($"appsetting.{env.Environment}.json")这样的代码，但是.NET 5以后，这段代码默认被隐藏了。

看过源码的朋友应该知道，.NET Core应用读取配置后，会将数据转换为一个Key和Value都是string的字典。Key的格式为Node1:Node2:abc。例如：

{
  "Logging": {
    "LogLevel": {
      "Default": "Information",
      "Microsoft": "Warning",
      "Microsoft.Hosting.Lifetime": "Information"
    }
  },
  "ConnectionStrings": {
    "DefaultConnection": "Server=myserver;Database=mydb;User=myuser;Password=mypassword;"
  },
  "AppSettings": {
    "ApiBaseUrl": "https://api.example.com",
    "ApiKey": "your-api-key"
  },
  "AllowedHost":["foo1.com","foo2.com"]
}

转换后的数据为：

Logging:LogLevel:Default=Information
Logging:LogLevel:Microsoft=Warning
Logging:LogLevel:Microsoft.Hosting.Lifetime=Information
ConnectionStrings:DefaultConnection=Server=myserver;Database=mydb;User=myuser;Password=mypassword;
AppSettings:ApiBaseUrl=https://api.example.com
AppSettings:ApiKey=your-api-key
AllowedHost:0=foo1.com
AllowedHost:1=foo2.com

二、Redis的Hash类型

通过上面介绍，Redis的Hash数据结构刚好完美的切合了这一特点。先简单的介绍一下：

在Redis中，Hash是一种数据结构，用于存储键值对的集合，其中每个键都映射到一个值。Redis的Hash是一个键值对的无序集合，其中的每个键都是唯一的。Hash是一个类似于字典或关联数组的概念，在其他编程语言中也称为Map或Dictionary。

三、代码实现

创建好项目之后，我们需要安装一个NuGet包，就是大家熟知的StackExchange.Redis，到目前为止应该是.NET应用程序使用最多的Redis客户端。

PM> Install-Package StackExchange.Redis -v 2.7.10

您也可以通过Visual Studio、Rider自带的NuGet客户端安装，或者是直接在csproj文件中加入<PackageReference Include="StackExchange.Redis" Version="2.7.10" />。

RedisConfigurationProvider.cs

public sealed class RedisConfigurationProvider : ConfigurationProvider, IAsyncDisposable
{
	private readonly ConnectionMultiplexer _connection;
    
    private readonly IDatabase _database;
    
    private readonly string _key;

	public RedisConfigurationProvider(RedisConfigurationSource source)
	{
        _key = source.Key;
		_connection = ConnectionMultiplexer.Connect(source.ConnectionString);
        _database = _connection.GetDatabase(source.Database);
	}

	/// <inheritdoc />
	public override void Load()
	{
		Data = _connection.HashGetAll(_key).ToDictionary(x => x.Name.ToString(), x => ReadRedisValue(x.Value);
	}

    private static string ReadRedisValue(RedisValue value)
	{
		if (value.IsNull)
		{
			return null;
		}

		return value.IsNullOrEmpty ? string.Empty : value.ToString();
	}
    
	/// <inheritdoc />
	public async ValueTask DisposeAsync()
	{
		await _connection.CloseAsync();
		await _connection.DisposeAsync();
	}
}

RedisConfigurationSource.cs

public sealed class RedisConfigurationSource : IConfigurationSource
{
	/// <summary>
	/// The Redis connection string.
	/// </summary>
	[DisallowNull]
	public string ConnectionString { get; set; }

	/// <summary>
	/// Gets or sets the Redis database ID.
	/// </summary>
	public int Database { get; set; } = -1;

	/// <summary>
	/// Gets or sets the Redis key this source will read from.
	/// </summary>
	/// <remarks>
	/// The key is expected to be a hash.
	/// </remarks>
	public string Key { get; set; } = "appsettings";
    
	/// <inheritdoc />
	public IConfigurationProvider Build(IConfigurationBuilder builder)
	{
		return new RedisConfigurationProvider(this);
	}
}

关键代码就这些，看上去似乎很简单......事实上确实很简单。

添加配置源

添加配置源的方法也很简单

// Program.cs

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Configuration.Add(new RedisConfigurationSource
{
	ConnectionString = "localhost:6379",
	Key = "appsettings.dev"
});

RedisConfigurationSource里面总共只有三个属性，ConnectionString用于配置Redis连接字符串，Database用于指定从哪个数据库读取数据，也可以在连接字符串里面指定。Key用于指定要读取的键名称。

通过编写一些简单的代码，我们实现了一个能满足基本需求的分布式.NET Core配置提供程序。

Starfish.Redis

不想动手的朋友可以直接用我已经制作好的包

https://www.nuget.org/packages/Starfish.Redis

安装

Visual Studio包管理器搜索Starfish.Redis，或者执行dotnet add package Starfish.Redis。

配置

// Program.cs
var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);
builder.Configuration.AddRedis("127.0.0.1:6379,defaultDatabase=0,connectTimeout=5000,connectRetry=3", "appsettings");

启用Redis Keyspace Notifications

Starfish.Redis有两种机制用于实现ReloadOnChanged（配置修改后重新加载数据），一种是定时查询指定的Key，时效性稍微差一些。另一种是利用Redis的Keyspace Event和Pub/Sub模式来实现，当订阅的Key发生变化（删除、修改、过期等）时会主动发送通知给订阅者，使用这种模式需要配置Redis服务的notify-keyspace-events。

关于notify-keyspace-events配置，可参考下面的描述：

• K：Keyspace事件，将会以__keyspace@ __作为事件的前缀
• E：Keyevent事件，将会以__keyevent@ __作为事件的前缀
• g：非特定类型的通用命令，例如DEL、EXPIRE、RENAME等
• $：字符串命令，例如SET、INCR等
• l：列表命令，例如LPUSH、LPOP等
• s：集合命令，例如SADD、SREM等
• h：哈希表命令，例如HSET、HINCRBY等
• z：有序集合命令，例如ZSET、ZREM等
• t：流命令，例如XADD、XDEL等
• x：过期事件（在每个发生键过期的时侯产生）
• e：淘汰事件（在每个发生键被淘汰的时候产生）
• m：未命中事件（在访问某个不存在的键使产生）
• A：配置g$lshztxe的别名，但不包括未命中事件m

简单起见，我们直接配置为AKE（启用所有事件的通知）。

方法一：redis-cli

redis-cli config set notify-keyspace-events AKE

方法二：docker参数

docker run -d --name redisname -p 6379:6379 redis --notify-keyspace-events AKE

方法三：配置文件

找到并打开打开redis.conf，在末尾加上

notify-keyspace-events AKE

注意事项

1. Redis本身自带持久化策略，但是有的企业/团队没有开启或者是特意关闭了持久化，因此需要谨慎使用此方案。
2. 强烈建议将存储配置数据的key设置为永不过期（TTL设置为-1），避免key过期带来一些不必要的麻烦。

导入appsettings.json到Redis

微软.NET库提供了一个内部类JsonConfigurationFileParser用于将json格式的配置转换为Dictionary<string, string>。

namespace Microsoft.Extensions.Configuration.Json
{
    internal sealed class JsonConfigurationFileParser
    {
        private JsonConfigurationFileParser() { }

        private readonly Dictionary<string, string?> _data = new Dictionary<string, string?>(StringComparer.OrdinalIgnoreCase);
        private readonly Stack<string> _paths = new Stack<string>();

        public static IDictionary<string, string?> Parse(Stream input)
            => new JsonConfigurationFileParser().ParseStream(input);

        private Dictionary<string, string?> ParseStream(Stream input)
        {
            var jsonDocumentOptions = new JsonDocumentOptions
            {
                CommentHandling = JsonCommentHandling.Skip,
                AllowTrailingCommas = true,
            };

            using (var reader = new StreamReader(input))
            using (JsonDocument doc = JsonDocument.Parse(reader.ReadToEnd(), jsonDocumentOptions))
            {
                if (doc.RootElement.ValueKind != JsonValueKind.Object)
                {
                    throw new FormatException(SR.Format(SR.Error_InvalidTopLevelJSONElement, doc.RootElement.ValueKind));
                }
                VisitObjectElement(doc.RootElement);
            }

            return _data;
        }

        private void VisitObjectElement(JsonElement element)
        {
            var isEmpty = true;

            foreach (JsonProperty property in element.EnumerateObject())
            {
                isEmpty = false;
                EnterContext(property.Name);
                VisitValue(property.Value);
                ExitContext();
            }

            SetNullIfElementIsEmpty(isEmpty);
        }

        private void VisitArrayElement(JsonElement element)
        {
            int index = 0;

            foreach (JsonElement arrayElement in element.EnumerateArray())
            {
                EnterContext(index.ToString());
                VisitValue(arrayElement);
                ExitContext();
                index++;
            }

            SetNullIfElementIsEmpty(isEmpty: index == 0);
        }

        private void SetNullIfElementIsEmpty(bool isEmpty)
        {
            if (isEmpty && _paths.Count > 0)
            {
                _data[_paths.Peek()] = null;
            }
        }

        private void VisitValue(JsonElement value)
        {
            Debug.Assert(_paths.Count > 0);

            switch (value.ValueKind)
            {
                case JsonValueKind.Object:
                    VisitObjectElement(value);
                    break;

                case JsonValueKind.Array:
                    VisitArrayElement(value);
                    break;

                case JsonValueKind.Number:
                case JsonValueKind.String:
                case JsonValueKind.True:
                case JsonValueKind.False:
                case JsonValueKind.Null:
                    string key = _paths.Peek();
                    if (_data.ContainsKey(key))
                    {
                        throw new FormatException(SR.Format(SR.Error_KeyIsDuplicated, key));
                    }
                    _data[key] = value.ToString();
                    break;

                default:
                    throw new FormatException(SR.Format(SR.Error_UnsupportedJSONToken, value.ValueKind));
            }
        }

        private void EnterContext(string context) =>
            _paths.Push(_paths.Count > 0 ?
                _paths.Peek() + ConfigurationPath.KeyDelimiter + context :
                context);

        private void ExitContext() => _paths.Pop();
    }
}

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