【.Net/C#之ChatGPT开发系列】四、ChatGPT多KEY动态轮询，自动删除无效KEY

ChatGPT是一种基于Token数量计费的语言模型，它可以生成高质量的文本。然而，每个新账号只有一个有限的初始配额，用完后就需要付费才能继续使用。为此，我们可能存在使用多KEY的情况，并在每个KEY达到额度上限后，自动将其删除。那么，我们应该如何实现这个功能呢？还请大家扫个小关。

ChatGPT多KEY轮询

为了实现多KEY管理，我们通常需要把所有密钥保存在数据库中，但为了简化演示，这里我使用Redis来进行存储和管理多个KEY。同样，我将重新创建一个名为ChatGPT.Demo4的项目，代码和ChatGPT.Demo3相同。

一、Redis密钥管理

1、定义IChatGPTKeyService接口

在根目录下，创建一个名为Extensions的文件夹，然后右键点击它，新建一个IChatGPTKeyService.cs接口文件，并写入以下代码：

public interface IChatGPTKeyService
{
    //初始话密钥
    public Task InitAsync();

    //随机获取密钥KEY
    public Task<string> GetRandomAsync();

    //获取所有密钥
    Task<string[]> GetAllAsync();

    //移除密钥
    Task RemoveAsync(string apiKey);
}

InitAsync方法用以初始化密钥，GetRandomAsync方法用于随机读取一个密钥，GetAllAsync方法用于读取所有密钥，RemoveAsync方法用于删除指定密钥。

2、实现IChatGPTKeyService服务

安装StackExchange.Redis库，这是一个用于访问和操作Redis数据库的.NET客户端。

PM> Install-Package StackExchange.Redis

右键点击Extensions文件夹，新建一个ChatGPTKeyService.cs文件，并在文件中写入以下代码：

using StackExchange.Redis;

public class ChatGPTKeyService : IChatGPTKeyService
{
    private ConnectionMultiplexer? _connection;
    private IDatabase? _cache;
    private readonly string _configuration;
    private const string _redisKey = "ChatGPTKey";

    public ChatGPTKeyService(string configuration)
    {
        _configuration = configuration;
    }

    private async Task ConnectAsync()
    {
        if (_cache != null) return;
        _connection = await ConnectionMultiplexer.ConnectAsync(_configuration);
        _cache = _connection.GetDatabase();
    }
    public async Task InitAsync()
    {
        await ConnectAsync();
        //使用Set对象存储密钥
        await _cache!.SetAddAsync(_redisKey, new RedisValue[] {
        "sk-xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx1",
        "sk-xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx2",
        });
    }
    public async Task<string> GetRandomAsync()
    {
        await ConnectAsync();
        //使用Set随机返回一个密钥
        var redisValue = await _cache!.SetRandomMemberAsync(_redisKey);
        return redisValue.ToString();
    }

    public async Task<string[]> GetAllAsync()
    {
        await ConnectAsync();
        //读取所有密钥
        var redisValues = await _cache!.SetMembersAsync(_redisKey);
        return redisValues.Select(m => m.ToString()).ToArray();
    }

    public async Task RemoveAsync(string apiKey)
    {
        await ConnectAsync();
        await _cache!.SetRemoveAsync(_redisKey, apiKey);
    }
}

为了保存KEY，我们选择使用Redis的Set数据结构，它可以存储不重复的元素，并且可以随机返回一个元素。这样，我们就可以实现密钥的随机轮换功能。ConnectAsync方法是用来建立和Redis数据库的连接。

接下来，我们打开Program.cs文件注册ChatGPTKeyService服务。另外，为了演示效果，我们需要在项目启动的时候，调用InitAsync方法来初始化数据：

using ChatGPT.Demo4.Extensions;
//注册IChatGPTKeyService单例服务
builder.Services.AddSingleton<IChatGPTKeyService>(
    new ChatGPTKeyService("localhost"));

var app = builder.Build();
//初始化redis数据库
var _chatGPTKeyService = app.Services.GetRequiredService<IChatGPTKeyService>();
_chatGPTKeyService.InitAsync().Wait();

Betalgo.OpenAI提供了两种使用方式，一种是依赖注入，一种是非依赖注入。之前我们采用的是依赖注入方式，大家会发现，依赖注入并不支持多KEY的设置，为此，我们先来看看如何使用非依赖注入的方式实现。

//Betalgo.OpenAI地址：https://github.com/betalgo/openai

二、 非依赖注入实现密钥轮换

1、取消IOpenAIService服务注册

我们先打开Program.cs文件，把IOpenAIService服务的注册代码注释掉。

2、取消IOpenAIService依赖注入

打开Controllers/ChatController.cs文件，在文件开头添加IChatGPTKeyService服务的命名空间，然后在构造函数中注入该服务。同时，我们把IOpenAIService服务的注入也注释掉。

using ChatGPT.Demo4.Extensions;

//private readonly IOpenAIService _openAiService;
private readonly IChatGPTKeyService _chatGPTKeyService;

public ChatController(/*IOpenAIService openAiService,*/ IChatGPTKeyService chatGPTKeyService)
{
    //_openAiService = openAiService;
    _chatGPTKeyService = chatGPTKeyService;
}

3、手动实例化IOpenAIService

接着修改Input方法，先调用IChatGPTKeyService中的GetRandomAsync方法，获取一个随机的密钥。然后，使用这个密钥来手动创建一个IOpenAIService服务的实例。

string apiKey = await _chatGPTKeyService.GetRandomAsync();
IOpenAIService _openAiService = new OpenAIService(new OpenAiOptions
{
    ApiKey = apiKey
});

这样，通过非依赖注入方式，我们已经实现了ChatGPT的多KEY动态轮询功能，但是这种方式没有利用.Net Core的依赖注入机制，无法发挥它的优势。那么，有没有可能用依赖注入的方式来达到同样的效果呢？答案是肯定的，让我们继续。

三、 依赖注入实现密钥轮换

Betalgo.OpenAI请求是基于HttpClient来实现的，这给我们实现多KEY切换带来了希望。

DelegatingHandler是一个抽象类，它继承自HttpMessageHandler，用于处理HTTP请求和响应。它的特点是可以将请求和响应的处理委托给另一个处理程序，称为内部处理程序。通常，一系列的DelegatingHandler被链接在一起，形成一个处理程序链。第一个处理程序接收一个HTTP请求，做一些处理，然后将请求传递给下一个处理程序，这种模式被称为委托处理程序模式。

HttpClient默认使用HttpClientHandler处理程序来处理请求，HttpClientHandler继承自HttpMessageHandler，它重写了HttpMessageHandler的Send方法，负责将请求通过网络发送到服务器并获取服务器的响应。因此，我们可以在管道中插入自定义的DelegatingHandler，来拦截修改请求头中的密钥，实现多KEY轮换的功能。

1、创建DelegatingHandler

要编写一个自定义的DelegatingHandler，我们需要继承System.Net.Http.DelegatingHandler类，并重写它的Send方法。

我们在Extensions文件夹中创建一个名为ChatGPTHttpMessageHandler.cs的文件，然后在其中添加以下代码：

    public class ChatGPTHttpMessageHandler : DelegatingHandler
{
        private readonly IChatGPTKeyService _chatGPTKeyService;

        public ChatGPTHttpMessageHandler(IChatGPTKeyService  chatGPTKeyService)
        {
            _chatGPTKeyService = chatGPTKeyService;
        }

        protected override async Task<HttpResponseMessage> SendAsync(HttpRequestMessage request, CancellationToken cancellationToken)
        {
            var apiKey = await _chatGPTKeyService.GetRandomAsync();

            request.Headers.Remove("Authorization");
            request.Headers.Add("Authorization", $"Bearer {apiKey}");
            return await base.SendAsync(request, cancellationToken);
        }

        protected override HttpResponseMessage Send(HttpRequestMessage request, CancellationToken cancellationToken)
        {
            var apiKey = _chatGPTKeyService.GetRandomAsync().Result;
            request.Headers.Remove("Authorization");
            request.Headers.Add("Authorization", $"Bearer {apiKey}");
            return base.Send(request, cancellationToken);
        }
    }

在ChatGPTHttpMessageHandler中，我们通过依赖注入的方式获取IChatGPTKeyService密钥服务的实例，然后重写了Send方法，调用IChatGPTKeyService的GetRandomAsync方法随机获取一个KEY，接着使用HttpHeaders的Remove方法移除默认的KEY，再使用HttpHeaders的Add方法添加获取的KEY，最后我们调用base.SendAsync方法将请求传递给内部处理程序进行后续的处理。这样我们就完成了KEY的切换。

2、注册DelegatingHandler

接下来，我们需要在Program.cs文件中，将ChatGPTHttpMessageHandler处理程序注册到OpenAIService的请求管道中。

builder.Services.AddTransient<ChatGPTHttpMessageHandler>();
builder.Services.AddHttpClient<IOpenAIService, OpenAIService>().AddHttpMessageHandler<ChatGPTHttpMessageHandler>()；

3、重新注册IOpenAIService服务

同时取消Program.cs文件中OpenAIService服务的注释。

4、恢复IOpenAIService依赖注入

最后在Controllers/ChatController.cs中，我们重新使用依赖注入的方式获取OpenAIService服务的实例，同时注释掉手动创建OpenAIService的代码。

动态删除无效KEY

当ChatGPT账号使用达到额度上限时，KEY将会失效，为此，我们需要及时删除无效的KEY，避免影响请求的正常发送。但比较遗憾，OpenAI官方并没有提供直接的API来查询额度，那么，我们怎么知道KEY是否还有效呢？

幸运的是，有大神通过抓包分析发现了两个可用的接口，可以用来查询KEY的相关信息，一个是账单查询API，用来查询KEY的过期时间和剩余额度，它接受GET请求，在Header中带上授权Token(API KEY)即可。

//账单查询API：https://api.openai.com/v1/dashboard/billing/subscription

另一个是账单明细查询，用来查询已使用的额度和具体的请求记录，它也是一个GET请求，在Header中同样需要携带授权Token(API KEY)，另外还可以通过参数指定要查询的日期范围。

//账单明细：https://api.openai.com/v1/v1/dashboard/billing/usage?start_date=2023-07-01&end_date=2023-07-02

1、创建ChatGPT账单查询服务

我们在Extensions文件夹中创建IChatGPTBillService.cs接口和ChatGPTBillService.cs服务两个文件，IChatGPTBillService接口声明了账单及明细查询两个方法，代码如下：

public interface IChatGPTBillService
{
    /// <summary>
    /// 查询账单
    /// </summary>
    /// <param name="apiKey">api密钥</param>
    /// <returns></returns>
    Task<ChatGPTBillModel?> QueryAsync(string apiKey);

    /// <summary>
    /// 账单明细
    /// </summary>
    /// <param name="apiKey">api密钥</param>
    /// <param name="startTime">开始日期</param>
    /// <param name="endTime">结束日期</param>
    /// <returns></returns>
    Task<ChatGPTBillDetailsModel?> QueryDetailsAsync(string apiKey, DateTimeOffset startTime, DateTimeOffset endTime);
}

ChatGPTBillService服务是IChatGPTBillService接口的实现，代码如下所示：

public class ChatGPTBillService : IChatGPTBillService
{
    private readonly IHttpClientFactory _httpClientFactory;

    public ChatGPTBillService(IHttpClientFactory httpClientFactory)
    {
        _httpClientFactory = httpClientFactory;
    }

    public async Task<ChatGPTBillModel?> QueryAsync(string apiKey)
    {
        string url = "https://api.openai.com/v1/dashboard/billing/subscription";
        var client = _httpClientFactory.CreateClient();
        client.DefaultRequestHeaders.Add("Authorization", $"Bearer {apiKey}");
        var response = await client.GetFromJsonAsync<ChatGPTBillModel>(url);
        return response;
    }

    public async Task<ChatGPTBillDetailsModel?> QueryDetailsAsync(string apiKey, DateTimeOffset startTime, DateTimeOffset endTime)
    {
        string url = $"https://api.openai.com/dashboard/billing/usage?start_date={startTime:yyyy-MM-dd}&end_date={endTime:yyyy-MM-dd}";
        var client = _httpClientFactory.CreateClient();
        client.DefaultRequestHeaders.Add("Authorization", $"Bearer {apiKey}");
        var response = await client.GetFromJsonAsync<ChatGPTBillDetailsModel>(url);
        return response;
    }
}

ChatGPTBillService通过使用IHttpClientFactory工厂创建HttpClient来发送请求，并在请求头中添加ChatGPT的授权Token，即API KEY，从而实现对ChatGPT的账单和明细的查询功能。考虑到篇幅长度，这里不再给出账单类ChatGPTBillModel和账单明细类ChatGPTBillDetailsModel的具体定义。

2、创建后台任务过滤无效KEY

我们使用BackgroundService来实现自动过滤任务，BackgroundService是.NET Core中的一个抽象基类，它实现了IHostedService接口，用于执行后台任务或长时间运行的服务。BackgroundService类提供了以下方法：

• StartAsync (CancellationToken)：在服务启动时调用，可以用于执行一些初始化操作。
• StopAsync (CancellationToken)：在服务停止时调用，可以用于执行一些清理操作。
• ExecuteAsync (CancellationToken)：在服务运行时调用，包含了后台任务的主要逻辑，必须被重写

我们创建一个后台定时任务，在ExecuteAsync方法中执行ChatGPT的密钥过滤。在Extensions文件夹中新建一个名为ChatGPTBillBackgroundService.cs的文件，并在其中添加如下代码：

public class ChatGPTBillBackgroundService : BackgroundService
{
    private readonly IChatGPTKeyService _chatGPTKeyService;
    private readonly IChatGPTBillService _chatGPTBillService;

    public ChatGPTBillBackgroundService(IChatGPTKeyService chatGPTKeyService, IChatGPTBillService chatGPTBillService)
    {
        _chatGPTKeyService = chatGPTKeyService;
        _chatGPTBillService = chatGPTBillService;
    }

    protected override async Task ExecuteAsync(CancellationToken stoppingToken)
    {
        while (!stoppingToken.IsCancellationRequested)
        {
            var apiKeys = await _chatGPTKeyService.GetAllAsync();
            foreach (var apiKey in apiKeys)
            {
                var bill = await _chatGPTBillService.QueryAsync(apiKey);
                if (bill == null) continue;

                var dt = DateTimeOffset.Now;
                //判断key是否到期或是否有额度
                if (bill.AccessUntil < dt.ToUnixTimeSeconds() || bill.HardLimitUsd == 0)
                {
                    await _chatGPTKeyService.RemoveAsync(apiKey);
                    continue;
                }
                //查询99天以内的账单明细
                var billDetails = await _chatGPTBillService.QueryDetailsAsync(
                    apiKey, dt.AddDays(-99), dt.AddDays(1));

                if (billDetails == null) continue;

                //判断已使用额度大于等于总额度
                if (billDetails.TotalUsage >= bill.HardLimitUsd)
                {
                    await _chatGPTKeyService.RemoveAsync(apiKey);
                    continue;
                }
            }

            // 创建一个异步的任务，该任务在指定1分钟间隔后完成
            await Task.Delay(1 * 60 * 1000, stoppingToken);
        }

    }
}

ChatGPTBillBackgroundService类继承自BackgroundService，并通过构造函数注入了IChatGPTKeyService密钥服务和IChatGPTBillService账单服务，然后重写了ExecuteAsync方法，通过使用while循环和Task.Delay方法间接实现每分钟执行一次的定时任务，任务的逻辑是：从缓存中获取所有密钥，然后对每个密钥进行以下操作：

• 调用IChatGPTBillService服务，查询密钥的有效期和总额度。
• 如果密钥已过期或总额度为零，就从缓存中移除该密钥。
• 如果密钥仍有效，就继续调用IChatGPTBillService服务，查询密钥的已使用额度。
• 如果已使用额度大于或等于总额度，就从缓存中移除该密钥。

为了让这个后台服务能够在系统启动时运行，我们还需要在Program.cs文件中注册它。打Program.cs文件，加入下面的代码：

//注册账单服务
builder.Services.AddSingleton<IChatGPTBillService, ChatGPTBillService>();
//注册后台任务
builder.Services.AddHostedService<ChatGPTBillBackgroundService>();

至此，我们完成了ChatGPT的多KEY动态轮询，和自动删除无效KEY的功能实现。

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//源码地址：https://github.com/ynanech/ChatGPT.Demo