需求

作为后端CRUD程序员（bushi，数据存储是开发后端服务一个非常重要的组件。对我们的TodoList项目来说，自然也需要配置数据存储。目前的需求很简单：

  1. 需要能持久化TodoList对象并对其进行操作；
  2. 需要能持久化TodoItem对象并对其进行操作；

问题是，我们打算如何存储数据？

存储组件的选择非常多：以MSSQL Server/Postgres/MySql/SQLite等为代表的关系型数据库，以MongoDB/ElasticSearch等为代表的非关系型数据库，除此之外，我们还可以在开发阶段选择内存数据库，在云上部署的时候还可以选择类似Azure Cosmos DB/AWS DynamoDB以及云上提供的多种关系型数据库。

应用程序使用数据库服务，一般都是借助成熟的第三方ORM框架，而在.NET后端服务开发的过程中，使用的最多的两个ORM框架应该是：EntityFrameworkCore和Dapper，相比之下，EFCore的使用率更高一些。所以我们也选择EFCore来进行演示。

目标

在这篇文章中，我们仅讨论如何实现数据存储基础设施的引入，具体的实体定义和操作后面专门来说。

  • 使用MSSQL Server容器作为数据存储组件（前提是电脑上需要安装Docker环境，下载并安装Docker Desktop即可）；

这样选择的理由也很简单，对于使用Mac的小伙伴来说，使用容器来启动MSSQL Server可以避免因为非Windows平台导致的示例无法运行的问题。

原理和思路

因为我们对开发环境和生产环境的配置有差异，那先来看看共性的部分：

  1. 引入EFCore相关的nuget包并进行配置；
  2. 添加DbContext对象并进行依赖注入；
  3. 修改相关appsettings.{environment}.json文件；
  4. 主程序配置。
  5. 本地运行MSSQL Server容器并实现数据持久化；

同上一篇一样，和具体的第三方对接的逻辑我们还是放到Infrastructure里面去，应用程序中只保留对外部服务的抽象操作。

实现

1. 引入Nuget包并进行配置

需要在Infrastructure项目中引入以下Nuget包：

Microsoft.EntityFrameworkCore.SqlServer

# 第二个包是用于使用PowerShell命令（Add-Migration/Update-Database/...）需要的，如果使用eftool，可以不安装这个包。

Microsoft.EntityFrameworkCore.Tools

为了使用eftool，需要在Api项目中引入以下Nuget包:

Microsoft.EntityFrameworkCore.Design

2. 添加DBContext对象并进行配置

在这一步里，我们要添加的是一个具体的DBContext对象，这对于有经验的开发者来说并不是很难的任务。但是在具体实现之前，我们可以花一点时间考虑一下现在的Clean Architecture结构：我们的目的是希望除了Infrastructure知道具体交互的第三方是什么，在Application以及Domain里都要屏蔽底层的具体实现。换言之就是需要在Infrastrcuture之外的项目中使用接口来做具体实现的抽象，那么我们在Application中新建一个Common/Interfaces文件夹用于存放应用程序定义的抽象接口IApplicationDbContext：

namespace TodoList.Application.Common.Interfaces;

public interface IApplicationDbContext

{

    Task<int> SaveChangesAsync(CancellationToken cancellationToken);

}

接下来在Infrastructure项目中新建Persistence文件夹用来存放和数据持久化相关的具体逻辑，我们在其中定义DbContext对象并实现刚才定义的接口。

using Microsoft.EntityFrameworkCore;

using TodoList.Application.Common.Interfaces;

namespace TodoList.Infrastructure.Persistence;

public class TodoListDbContext : DbContext, IApplicationDbContext

{

    public TodoListDbContext(DbContextOptions<TodoListDbContext> options) : base(options)

    {

    }

}

这里的处理方式可能会引起困惑，这个IApplicationDbContext存在的意义是什么。这里的疑问和关于要不要使用Repository模式有关，国外多位大佬讨论过这个问题，即Repository是不是必须的。可以简单理解大家达成的共识是：不是必须的，如果不是有某些特别的数据库访问逻辑，或者有足够的理由需要使用Repository模式，那就保持架构上的简洁，在Application层的多个CQRS Handlers中直接注入该IApplicationDbContext去访问数据库并进行操作。如果需要使用Repository模式，那在这里就没有必要定义这个接口来使用了，Application中只需要定义IRepository<T>，在Infrastructure中实现的BaseRepository中访问DbContext即可。

我们后面是需要使用Repository的，是因为希望演示最常用的开发模式，但是在这一篇中我保留IApplicationDbConetxt的原因是也希望展示一种不同的实现风格，后面我们还是会专注到Repository上的。

需要的对象添加好了，下一步是配置DbContext，我们还是遵循当前的架构风格，在Infrastructure项目中添加DependencyInjection.cs文件用于添加所有第三方的依赖：

using Microsoft.EntityFrameworkCore;

using Microsoft.Extensions.Configuration;

using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;

using TodoList.Application.Common.Interfaces;

using TodoList.Infrastructure.Persistence;

namespace TodoList.Infrastructure;

public static class DependencyInjection

{

    public static IServiceCollection AddInfrastructure(this IServiceCollection services, IConfiguration configuration)

    {

        services.AddDbContext<TodoListDbContext>(options =>

            options.UseSqlServer(

                configuration.GetConnectionString("SqlServerConnection"),

                b => b.MigrationsAssembly(typeof(TodoListDbContext).Assembly.FullName)));

        services.AddScoped<IApplicationDbContext>(provider => provider.GetRequiredService<TodoListDbContext>());

        return services;

    }

}

3. 配置文件修改

我们对appsettings.Development.json文件进行配置：

{

  "Logging": {

    "LogLevel": {

      "Default": "Information",

      "Microsoft.AspNetCore": "Warning"

    }

  },

  "UseFileToLog": true,

  "ConnectionStrings": {

    "SqlServerConnection": "Server=localhost,1433;Database=TodoListDb;User Id=sa;Password=StrongPwd123;"

  }

}

这里需要说明的是如果是使用MSSQL Server默认端口1433的话，连接字符串里是可以不写的，但是为了展示如果使用的不是默认端口应该如何配置，还是显式写在这里了供大家参考。

4. 主程序配置

在Api项目中，我们只需要调用上面写好的扩展方法，就可以完成配置。

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

// Add services to the container.

builder.ConfigureLog();

builder.Services.AddControllers();

builder.Services.AddEndpointsApiExplorer();

builder.Services.AddSwaggerGen();

// 添加基础设施配置

builder.Services.AddInfrastructure(builder.Configuration);

// 省略以下...

5. 本地运行MSSQL Server容器及数据持久化

在保证本地Docker环境正常启动之后，运行以下命令：

# 拉取mssql镜像

$ docker pull mcr.microsoft.com/mssql/server:2019-latest

2019-latest: Pulling from mssql/server

7b1a6ab2e44d: Already exists

4ffe416cf537: Pull complete

fff1d174f64f: Pull complete

3588fd79aff7: Pull complete

c8203457909f: Pull complete

Digest: sha256:a098c9ff6fbb8e1c9608ad7511fa42dba8d22e0d50b48302761717840ccc26af

Status: Downloaded newer image for mcr.microsoft.com/mssql/server:2019-latest

mcr.microsoft.com/mssql/server:2019-latest

# 创建持久化存储

$ docker create -v /var/opt/mssql --name mssqldata  mcr.microsoft.com/mssql/server:2019-latest /bin/true

3c144419db7fba26398aa45f77891b00a3253c23e9a1d03e193a3cf523c66ce1

# 运行mssql容器，挂载持久化存储卷

$ docker run -d --volumes-from mssqldata --name mssql -e 'ACCEPT_EULA=Y' -e 'SA_PASSWORD=StrongPwd123' -p 1433:1433 mcr.microsoft.com/mssql/server:2019-latest

d99d774f70229f688d71fd13e90165f15abc492aacec48de287d348e047a055e

# 确认容器运行状态

$ docker ps

CONTAINER ID   IMAGE                                        COMMAND                  CREATED          STATUS          PORTS                    NAMES

d99d774f7022   mcr.microsoft.com/mssql/server:2019-latest   "/opt/mssql/bin/perm…"   24 seconds ago   Up 22 seconds   0.0.0.0:1433->1433/tcp   mssql

验证

为了验证我们是否可以顺利连接到数据库，我们采用添加Migration并在程序启动时自动进行数据库的Migration方式进行：

首先安装工具：

dotnet tool install --global dotnet-ef

# dotnet tool update --global dotnet-ef

# 生成Migration

$ dotnet ef migrations add SetupDb -p src/TodoList.Infrastructure/TodoList.Infrastructure.csproj -s src/TodoList.Api/TodoList.Api.csproj

Build started...

Build succeeded.

[17:29:15 INF] Entity Framework Core 6.0.1 initialized 'TodoListDbContext' using provider 'Microsoft.EntityFrameworkCore.SqlServer:6.0.1' with options: MigrationsAssembly=TodoList.Infrastructure, Version=1.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=null

Done. To undo this action, use 'ef migrations remove'

为了在程序启动时进行自动Migration，我们向Infrastructure项目中增加一个文件ApplicationStartupExtensions.cs并实现扩展方法：

using Microsoft.AspNetCore.Builder;

using Microsoft.EntityFrameworkCore;

using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;

using TodoList.Infrastructure.Persistence;

namespace TodoList.Infrastructure;

public static class ApplicationStartupExtensions

{

    public static void MigrateDatabase(this WebApplication app)

    {

        using var scope = app.Services.CreateScope();

        var services = scope.ServiceProvider;

        try

        {

            var context = services.GetRequiredService<TodoListDbContext>();

            context.Database.Migrate();

        }

        catch (Exception ex)

        {

            throw new Exception($"An error occurred migrating the DB: {ex.Message}");

        }

    }

}

并在Api项目的Program.cs中调用扩展方法：

// 省略以上...

app.MapControllers();

// 调用扩展方法

app.MigrateDatabase();

app.Run();

最后运行主程序：

$ dotnet run --project src/TodoList.Api

Building...

[17:32:32 INF] Entity Framework Core 6.0.1 initialized 'TodoListDbContext' using provider 'Microsoft.EntityFrameworkCore.SqlServer:6.0.1' with options: MigrationsAssembly=TodoList.Infrastructure, Version=1.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=null

[17:32:32 INF] Executed DbCommand (22ms) [Parameters=[], CommandType='Text', CommandTimeout='30']

SELECT 1

[17:32:32 INF] Executed DbCommand (19ms) [Parameters=[], CommandType='Text', CommandTimeout='30']

SELECT OBJECT_ID(N'[__EFMigrationsHistory]');

[17:32:32 INF] Executed DbCommand (3ms) [Parameters=[], CommandType='Text', CommandTimeout='30']

SELECT 1

[17:32:32 INF] Executed DbCommand (2ms) [Parameters=[], CommandType='Text', CommandTimeout='30']

SELECT OBJECT_ID(N'[__EFMigrationsHistory]');

[17:32:33 INF] Executed DbCommand (4ms) [Parameters=[], CommandType='Text', CommandTimeout='30']

SELECT [MigrationId], [ProductVersion]

FROM [__EFMigrationsHistory]

ORDER BY [MigrationId];

[17:32:33 INF] Applying migration '20211220092915_SetupDb'.

[17:32:33 INF] Executed DbCommand (4ms) [Parameters=[], CommandType='Text', CommandTimeout='30']

INSERT INTO [__EFMigrationsHistory] ([MigrationId], [ProductVersion])

VALUES (N'20211220092915_SetupDb', N'6.0.1');

[17:32:33 INF] Now listening on: https://localhost:7039

[17:32:33 INF] Now listening on: http://localhost:5050

[17:32:33 INF] Application started. Press Ctrl+C to shut down.

[17:32:33 INF] Hosting environment: Development

[17:32:33 INF] Content root path: /Users/yu.li1/Projects/asinta/blogs/cnblogs/TodoList/src/TodoList.Api/

使用数据库工具连接容器数据库，可以看到Migration已经成功地写入数据库表__EFMigrationsHistory了：

本篇文章仅完成了数据存储服务的配置工作，目前还没有添加任何实体对象和数据库表定义，所以暂时没有可视化的验证，仅我们可以运行程序看我们的配置是否成功：

总结

在本文中，我们探讨并实现了如何给.NET 6 Web API项目添加数据存储服务并进行配置，下一篇开始将会深入数据存储部分，定义实体，构建Repository模式和SeedData等操作。

除了本文演示的最基础的使用方式意外，在实际使用的过程中，我们可能会遇到类似：为多个DbContext分别生成Migrations或者为同一个DbContext根据不同的环境生成不同Database Provider适用的Migrations等情况，扩展阅读如下，在这里就不做进一步的演示了，也许以后有机会可以单独写篇实践指南：

参考资料

  1. EntityFrameworkCore
  2. 使用多个提供程序进行迁移
  3. 使用单独的迁移项目

系列导航

  • 使用.NET 6开发TodoList应用(1)——系列背景
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(2)——项目结构搭建
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(3)——引入第三方日志
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(4)——引入数据存储
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(5.0)——领域实体创建和配置
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(5.1)——实现CQRS模式
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(5.2)——实现AutoMapper
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(6)——实现POST请求
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(7)——实现GET请求
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(8)——实现全局异常处理
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(9)——实现PUT请求
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(10)——实现PATCH请求
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(11)——HTTP请求幂等性的考虑
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(12)——实现接口请求验证
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(13)——实现ActionFilter
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(14)——实现查询分页
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(15)——实现查询过滤
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(16)——实现查询搜索
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(17)——实现查询排序
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(18)——实现数据塑形
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(19)——实现HATEAOS支持
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(20)——处理OPTION和HEAD请求
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(21)——实现Root Document
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(22)——实现API版本控制
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(23)——实现缓存
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(24)——实现请求限流和阈值控制
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(25)——实现基于JWT的Identity功能
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(26)——实现RefreshToken
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(27)——实现Configuration和Option的强类型绑定
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(28)——实现API的Swagger文档化
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(29)——实现应用程序健康检查
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(30)——实现本地化功能
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(31)——实现Docker打包和部署
  • 使用.NET 6开发TodoList应用(32)——实现基于Github Actions和ACI的CI/CD

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