Frontend Mikroservices: Tjenestedetektion og kommunikationsstrategier

Mikroservice-arkitekturen har revolutioneret backend-udvikling, hvilket har gjort det muligt for teams at bygge skalerbare, robuste og uafhængigt implementerbare tjenester. Nu bliver dette arkitektoniske mønster i stigende grad adopteret på frontenden, hvilket giver anledning til frontend-mikroservices, også kendt som mikro-frontends. Denne artikel dykker ned i de afgørende aspekter af tjenestedetektion og kommunikation inden for en frontend-mikroservicearkitektur.

Hvad er Frontend-mikroservices?

Frontend-mikroservices (eller mikro-frontends) er en arkitektonisk tilgang, hvor en frontend-applikation er opdelt i mindre, uafhængigt implementerbare og vedligeholdelsesvenlige enheder. Hver mikro-frontend ejes typisk af et separat team, hvilket giver mulighed for større autonomi, hurtigere udviklingscyklusser og lettere skalering. I modsætning til monolitiske frontends, hvor alle funktioner er tæt forbundet, fremmer mikro-frontends modularitet og løs kobling.

Fordele ved Frontend-mikroservices:

• Uafhængig implementering: Teams kan implementere deres mikro-frontends uden at påvirke andre dele af applikationen, hvilket reducerer implementeringsrisici og muliggør hurtigere iterationer.
• Teknologisk diversitet: Hvert team kan vælge den bedste teknologiske stack til deres specifikke mikro-frontend, hvilket giver mulighed for eksperimentering og innovation.
• Forbedret skalerbarhed: Mikro-frontends kan skaleres uafhængigt baseret på deres specifikke behov, hvilket optimerer ressourceudnyttelsen.
• Øget teamautonomi: Teams har fuldt ejerskab over deres mikro-frontends, hvilket fører til øget autonomi og hurtigere beslutningstagning.
• Lettere vedligeholdelse: Mindre kodebaser er lettere at vedligeholde og forstå, hvilket reducerer risikoen for at introducere fejl.

Udfordringer ved Frontend-mikroservices:

• Øget kompleksitet: Håndtering af flere mikro-frontends kan være mere komplekst end at håndtere en enkelt monolitisk frontend.
• Tjenestedetektion og kommunikation: Implementering af effektive mekanismer til tjenestedetektion og kommunikation er afgørende for succesen af en mikro-frontend-arkitektur.
• Delte komponenter: Håndtering af delte komponenter og afhængigheder på tværs af mikro-frontends kan være udfordrende.
• Ydelsesoptimering: Optimering af ydeevnen på tværs af flere mikro-frontends kræver omhyggelig overvejelse af indlæsningsstrategier og datatransmissionsmekanismer.
• Integrationstest: Integrationstest kan være mere kompleks i en mikro-frontend-arkitektur, da det kræver test af interaktionen mellem flere uafhængige enheder.

Tjenestedetektion i Frontend-mikroservices

Tjenestedetektion er processen med automatisk at lokalisere og oprette forbindelse til tjenester i et distribueret system. I en frontend-mikroservicearkitektur er tjenestedetektion afgørende for at gøre det muligt for mikro-frontends at kommunikere med hinanden og med backend-tjenester. Der er flere tilgange til tjenestedetektion i frontend-mikroservices, hver med sine egne fordele og ulemper.

Tilgange til tjenestedetektion:

1. Statisk konfiguration:

I denne tilgang er placeringen af hver mikro-frontend hårdkodet i en konfigurationsfil eller miljøvariabel. Dette er den enkleste tilgang, men det er også den mindst fleksible. Hvis placeringen af en mikro-frontend ændres, skal du opdatere konfigurationsfilen og genimplementere applikationen.

Eksempel:

            const microFrontendConfig = {
  "productCatalog": "https://product-catalog.example.com",
  "shoppingCart": "https://shopping-cart.example.com",
  "userProfile": "https://user-profile.example.com"
};

            

              
                Copy
              
            
          

Fordele:

• Simpel at implementere.

Ulemper:

• Ikke skalerbar.
• Kræver genimplementering for konfigurationsændringer.
• Ikke robust over for fejl.

2. DNS-baseret tjenestedetektion:

Denne tilgang bruger DNS til at løse placeringen af mikro-frontends. Hver mikro-frontend tildeles en DNS-record, og klienter kan bruge DNS-forespørgsler til at finde dens placering. Denne tilgang er mere fleksibel end statisk konfiguration, da du kan opdatere DNS-records uden at genimplementere applikationen.

Eksempel:

Antages det, at du har DNS-records konfigureret som dette:

• product-catalog.microfrontends.example.com IN A 192.0.2.10
• shopping-cart.microfrontends.example.com IN A 192.0.2.11

Din frontend-kode kan se sådan ud:

            const microFrontendUrls = {
  "productCatalog": `http://${new URL("product-catalog.microfrontends.example.com").hostname}`,
  "shoppingCart": `http://${new URL("shopping-cart.microfrontends.example.com").hostname}`
};

            

              
                Copy
              
            
          

Fordele:

• Mere fleksibel end statisk konfiguration.
• Kan integreres med eksisterende DNS-infrastruktur.

Ulemper:

• Kræver håndtering af DNS-records.
• Kan være langsom til at formidle ændringer.
• Afhænger af DNS-infrastrukturens tilgængelighed.

3. Tjenesteregister:

Denne tilgang bruger et dedikeret tjenesteregister til at gemme placeringen af mikro-frontends. Mikro-frontends registrerer sig selv i tjenesteregisteret, når de starter, og klienter kan forespørge tjenesteregisteret for at finde deres placering. Dette er den mest dynamiske og robuste tilgang, da tjenesteregisteret automatisk kan registrere og fjerne usunde mikro-frontends.

Populære tjenesteregistre inkluderer:

• Consul
• Eureka
• etcd
• ZooKeeper

Eksempel (ved hjælp af Consul):

Først registrerer en mikro-frontend sig selv i Consul ved opstart. Dette involverer typisk at angive mikro-frontendens navn, IP-adresse, port og andre relevante metadata.

            // Eksempel ved hjælp af Node.js og 'node-consul'-biblioteket
const consul = require('consul')({
  host: 'consul.example.com', // Consul serveradresse
  port: 8500
});

const serviceRegistration = {
  name: 'product-catalog',
  id: 'product-catalog-1',
  address: '192.168.1.10',
  port: 3000,
  check: {
    http: 'http://192.168.1.10:3000/health',
    interval: '10s',
    timeout: '5s'
  }
};

consul.agent.service.register(serviceRegistration, function(err) {
  if (err) throw err;
  console.log('Registreret i Consul');
});
            

              
                Copy
              
            
          

Derefter kan andre mikro-frontends eller hovedapplikationen forespørge Consul for at finde placeringen af produktkatalogtjenesten.

            consul.agent.service.list(function(err, result) {
  if (err) throw err;
  const productCatalogService = Object.values(result).find(service => service.Service === 'product-catalog');

  if (productCatalogService) {
    const productCatalogUrl = `http://${productCatalogService.Address}:${productCatalogService.Port}`;
    console.log('Produktkatalog URL:', productCatalogUrl);
  } else {
    console.log('Produktkatalogtjeneste ikke fundet');
  }
});
            

              
                Copy
              
            
          

Fordele:

• Meget dynamisk og robust.
• Understøtter helbredstjek og automatisk failover.
• Giver et centralt kontrolpunkt for tjenesteadministration.

Ulemper:

• Kræver implementering og administration af et tjenesteregister.
• Tilføjer kompleksitet til arkitekturen.

4. API Gateway:

En API-gateway fungerer som et enkelt indgangspunkt for alle anmodninger til backend-tjenesterne. Den kan håndtere tjenestedetektion, routing, autentificering og autorisering. I forbindelse med frontend-mikroservices kan API-gatewayen bruges til at dirigere anmodninger til den relevante mikro-frontend baseret på URL-stien eller andre kriterier. API-gatewayen abstraherer kompleksiteten af de enkelte tjenester fra klienten. Virksomheder som Netflix og Amazon bruger API-gateways i vid udstrækning.

Eksempel:

Lad os forestille os, at du bruger en omvendt proxy som Nginx som en API-gateway. Du kan konfigurere Nginx til at dirigere anmodninger til forskellige mikro-frontends baseret på URL-stien.

            # nginx configuration

http {
  upstream product_catalog {
    server product-catalog.example.com:8080;
  }

  upstream shopping_cart {
    server shopping-cart.example.com:8081;
  }

  server {
    listen 80;

    location /product-catalog/ {
      proxy_pass http://product_catalog/;
    }

    location /shopping-cart/ {
      proxy_pass http://shopping_cart/;
    }
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

I denne konfiguration dirigeres anmodninger til `/product-catalog/*` til `product_catalog` upstream, og anmodninger til `/shopping-cart/*` dirigeres til `shopping_cart` upstream. De upstream-blokke definerer de backend-servere, der håndterer anmodningerne.

Fordele:

• Centraliseret indgangspunkt for alle anmodninger.
• Håndterer routing, autentificering og autorisering.
• Forenkler tjenestedetektion for klienter.

Ulemper:

• Kan blive en flaskehals, hvis den ikke er korrekt skaleret.
• Tilføjer kompleksitet til arkitekturen.
• Kræver omhyggelig konfiguration og administration.

5. Backend for Frontend (BFF):

Backend for Frontend-mønsteret (BFF) involverer oprettelse af en separat backend-tjeneste for hver frontend. Hver BFF er ansvarlig for at samle data fra flere backend-tjenester og skræddersy svaret til de specifikke behov i frontenden. I en mikro-frontend-arkitektur kan hver mikro-frontend have sin egen BFF, hvilket forenkler datahentning og reducerer kompleksiteten af frontend-koden. Denne tilgang er især nyttig, når man beskæftiger sig med forskellige typer klienter (f.eks. web, mobil), der kræver forskellige dataformater eller sammenlægninger.

Eksempel:

Forestil dig, at en webapplikation og en mobilapp begge skal vise produktoplysninger, men de kræver lidt forskellige data og formatering. I stedet for at frontenden direkte kalder flere backend-tjenester og håndterer datatransformationen selv, opretter du en BFF for hver frontend.

Web-BFF'en kan samle data fra `ProductCatalogService`, `ReviewService` og `RecommendationService` og returnere et svar, der er optimeret til visning på en stor skærm. Mobil-BFF'en kan derimod kun hente de mest væsentlige data fra `ProductCatalogService` og `ReviewService` for at minimere dataforbruget og optimere ydeevnen på mobile enheder.

Fordele:

• Optimeret til specifikke frontend-behov.
• Reducerer kompleksiteten på frontenden.
• Giver mulighed for uafhængig udvikling af frontends og backends.

Ulemper:

• Kræver udvikling og vedligeholdelse af flere backend-tjenester.
• Kan føre til kode-duplikering, hvis det ikke administreres korrekt.
• Øger driftsomkostningerne.

Kommunikationsstrategier i Frontend-mikroservices

Når mikro-frontends er blevet opdaget, skal de kommunikere med hinanden for at give en problemfri brugeroplevelse. Der er flere kommunikationsmønstre, der kan bruges i en frontend-mikroservicearkitektur.

Kommunikationsmønstre:

1. Direkte kommunikation:

I dette mønster kommunikerer mikro-frontends direkte med hinanden ved hjælp af HTTP-anmodninger eller andre protokoller. Dette er det enkleste kommunikationsmønster, men det kan føre til tæt kobling og øget kompleksitet. Det kan også føre til ydelsesproblemer, hvis mikro-frontends er placeret i forskellige netværk eller regioner.

Eksempel:

En mikro-frontend (f.eks. en produktliste-mikro-frontend) skal vise den aktuelle brugers indkøbskurvantal, som administreres af en anden mikro-frontend (indkøbskurv-mikro-frontend). Produktliste-mikro-frontenden kan direkte foretage en HTTP-anmodning til indkøbskurv-mikro-frontenden for at hente kurvantallet.

            // I produktliste-mikro-frontenden:

async function getCartCount() {
  const response = await fetch('https://shopping-cart.example.com/cart/count');
  const data = await response.json();
  return data.count;
}

// ... vis kurvantallet i produktlisten

            

              
                Copy
              
            
          

Fordele:

• Simpel at implementere.

Ulemper:

• Tæt kobling mellem mikro-frontends.
• Øget kompleksitet.
• Potentielle ydelsesproblemer.
• Vanskeligt at administrere afhængigheder.

2. Begivenheder (Udgiv/Abonner):

I dette mønster kommunikerer mikro-frontends med hinanden ved at udgive og abonnere på begivenheder. Når en mikro-frontend udgiver en begivenhed, modtager alle andre mikro-frontends, der abonnerer på den begivenhed, en meddelelse. Dette mønster fremmer løs kobling og giver mikro-frontends mulighed for at reagere på ændringer i andre dele af applikationen uden at kende detaljerne i disse ændringer.

Eksempel:

Når en bruger tilføjer en vare til indkøbskurven (administreret af indkøbskurv-mikro-frontenden), udgiver den en begivenhed kaldet "cartItemAdded". Produktliste-mikro-frontenden, som abonnerer på denne begivenhed, opdaterer det viste kurvantal uden direkte at kalde indkøbskurv-mikro-frontenden.

            // Indkøbskurv Mikro Frontend (Udgiver):

function addItemToCart(item) {
  // ... tilføj vare til indkøbskurv
  publishEvent('cartItemAdded', { itemId: item.id });
}

function publishEvent(eventName, data) {
  // ... udgiv begivenheden ved hjælp af en message broker eller brugerdefineret event bus
}

// Produktliste Mikro Frontend (Abonnent):

subscribeToEvent('cartItemAdded', (data) => {
  // ... opdater det viste kurvantal baseret på begivenhedsdataene
});

function subscribeToEvent(eventName, callback) {
  // ... abonner på begivenheden ved hjælp af en message broker eller brugerdefineret event bus
}

            

              
                Copy
              
            
          

Fordele:

• Løs kobling mellem mikro-frontends.
• Øget fleksibilitet.
• Forbedret skalerbarhed.

Ulemper:

• Kræver implementering af en message broker eller event bus.
• Kan være vanskelig at debugge.
• Eventuel konsistens kan være en udfordring.

3. Delt tilstand:

I dette mønster deler mikro-frontends en fælles tilstand, der er gemt på en central placering, f.eks. en browsercookie, lokal lagring eller en delt database. Mikro-frontends kan få adgang til og ændre den delte tilstand, hvilket giver dem mulighed for at kommunikere med hinanden indirekte. Dette mønster er nyttigt til at dele små mængder data, men det kan føre til ydelsesproblemer og datainkonsistenser, hvis det ikke administreres korrekt. Overvej at bruge et tilstandshåndteringsbibliotek som Redux eller Vuex til at administrere delt tilstand.

Eksempel:

Mikro-frontends kan dele brugerens autentificeringstoken, der er gemt i en cookie. Hver mikro-frontend kan få adgang til cookien for at bekræfte brugerens identitet uden at skulle kommunikere direkte med en autentificeringstjeneste.

            // Indstilling af autentificeringstokenet (f.eks. i autentificeringsmikro-frontenden)

document.cookie = "authToken=your_auth_token; path=/";

// Adgang til autentificeringstokenet (f.eks. i andre mikro-frontends)

function getAuthToken() {
  const cookies = document.cookie.split(';');
  for (let i = 0; i < cookies.length; i++) {
    const cookie = cookies[i].trim();
    if (cookie.startsWith('authToken=')) {
      return cookie.substring('authToken='.length);
    }
  }
  return null;
}

const authToken = getAuthToken();
if (authToken) {
  // ... brug autentificeringstokenet til at autentificere brugeren
}

            

              
                Copy
              
            
          

Fordele:

• Simpel at implementere for små mængder data.

Ulemper:

• Kan føre til ydelsesproblemer.
• Datainkonsistenser kan forekomme.
• Vanskeligt at administrere tilstandsændringer.
• Sikkerhedsrisici, hvis det ikke håndteres omhyggeligt (f.eks. lagring af følsomme data i cookies).

4. Vinduesbegivenheder (Brugerdefinerede begivenheder):

Mikro-frontends kan kommunikere ved hjælp af brugerdefinerede begivenheder, der sendes på `window`-objektet. Dette giver mikro-frontends mulighed for at interagere, selvom de er indlæst i forskellige iframes eller webkomponenter. Det er en browser-nativ tilgang, men kræver omhyggelig administration af begivenhedsnavne og dataformater for at undgå konflikter og opretholde konsistens.

Eksempel:

            // Mikro Frontend A (Udgiver)

const event = new CustomEvent('custom-event', { detail: { message: 'Hello from Micro Frontend A' } });
window.dispatchEvent(event);

// Mikro Frontend B (Abonnent)

window.addEventListener('custom-event', (event) => {
  console.log('Modtaget begivenhed:', event.detail.message);
});
            

              
                Copy
              
            
          

Fordele:

• Nativ browserunderstøttelse.
• Relativt enkel at implementere til grundlæggende kommunikation.

Ulemper:

• Globalt navnerum kan føre til konflikter.
• Vanskeligt at administrere komplekse begivenhedsstrukturer.
• Begrænset skalerbarhed til store applikationer.
• Kræver omhyggelig koordinering mellem teams for at undgå navnesammenstød.

5. Module Federation (Webpack 5):

Module Federation giver en JavaScript-applikation mulighed for dynamisk at indlæse kode fra en anden applikation ved kørsel. Det muliggør deling af kode og afhængigheder mellem forskellige mikro-frontends uden at skulle udgive og forbruge npm-pakker. Dette er en kraftfuld tilgang til at bygge komponerbare og udvidelige frontends, men det kræver omhyggelig planlægning og konfiguration.

Eksempel:

Mikro Frontend A (Host) indlæser en komponent fra Mikro Frontend B (Remote).

            // Mikro Frontend A (webpack.config.js)

const ModuleFederationPlugin = require('webpack/lib/container/ModuleFederationPlugin');

module.exports = {
  // ... andre webpack-konfigurationer
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'MicroFrontendA',
      remotes: {
        'MicroFrontendB': 'MicroFrontendB@http://localhost:3001/remoteEntry.js',
      },
      shared: ['react', 'react-dom'], // Del afhængigheder for at undgå dubletter
    }),
  ],
};

// Mikro Frontend A (Komponent)

import React from 'react';
import RemoteComponent from 'MicroFrontendB/Component';

const App = () => {
  return (
    

      
Micro Frontend A
      
    
  );
};

export default App;

// Mikro Frontend B (webpack.config.js)

const ModuleFederationPlugin = require('webpack/lib/container/ModuleFederationPlugin');

module.exports = {
  // ... andre webpack-konfigurationer
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'MicroFrontendB',
      exposes: {
        './Component': './src/Component',
      },
      shared: ['react', 'react-dom'],
    }),
  ],
};

// Mikro Frontend B (src/Component.js)

import React from 'react';

const Component = () => {
  return <h2>Hello from Micro Frontend B!</h2>;
};

export default Component;
            

              
                Copy
              
            
          

Fordele:

• Kodedeling og genbrug uden npm-pakker.
• Dynamisk indlæsning af komponenter ved kørsel.
• Forbedrede byggetider og implementeringseffektivitet.

Ulemper:

• Kræver Webpack 5 eller nyere.
• Kan være kompleks at konfigurere.
• Versionskompatibilitetsproblemer med delte afhængigheder kan opstå.

6. Webkomponenter:

Webkomponenter er et sæt webstandarder, der giver dig mulighed for at oprette genanvendelige, brugerdefinerede HTML-elementer med indkapslet styling og adfærd. De giver en platformagnostisk måde at bygge mikro-frontends, der kan integreres i enhver webapplikation, uanset det underliggende framework. Selvom de tilbyder fremragende indkapsling, kan de kræve yderligere værktøjer eller frameworks for at håndtere kompleks tilstandsstyring eller databindingsscenarier.

Eksempel:

            // Mikro Frontend A (Webkomponent)

class MyCustomElement extends HTMLElement {
  constructor() {
    super();
    this.attachShadow({ mode: 'open' }); // Indkapslet skygge-DOM
    this.shadowRoot.innerHTML = `
      <style>
        :host {
          display: block;
          border: 1px solid black;
          padding: 10px;
        }
      </style>
      <p>Hello from Web Component!</p>
    `;
  }
}

customElements.define('my-custom-element', MyCustomElement);

// Brug af webkomponenten på enhver HTML-side

<my-custom-element></my-custom-element>
            

              
                Copy
              
            
          

Fordele:

• Framework-agnostisk og genanvendelig på tværs af forskellige applikationer.
• Indkapslet styling og adfærd.
• Standardiseret webteknologi.

Ulemper:

• Kan være verbose at skrive uden et hjælpebibliotek.
• Kan kræve polyfills til ældre browsere.
• Tilstandsstyring og databinding kan være mere kompleks sammenlignet med framework-baserede løsninger.

Valg af den rigtige strategi

Den bedste tjenestedetektions- og kommunikationsstrategi for din frontend-mikroservicearkitektur afhænger af flere faktorer, herunder:

• Størrelsen og kompleksiteten af din applikation. For mindre applikationer kan en simpel tilgang som statisk konfiguration eller direkte kommunikation være tilstrækkelig. For større, mere komplekse applikationer anbefales en mere robust tilgang som et tjenesteregister eller en begivenhedsdrevet arkitektur.
• Det niveau af autonomi, der kræves af dine teams. Hvis teams skal være meget autonome, foretrækkes et løst koblet kommunikationsmønster som begivenheder. Hvis teams kan koordinere tættere, kan et mere tæt koblet mønster som direkte kommunikation være acceptabelt.
• Ydeevnekravene til din applikation. Nogle kommunikationsmønstre, som direkte kommunikation, kan være mere performante end andre, som begivenheder. Ydeevnefordelene ved direkte kommunikation kan dog opvejes af den øgede kompleksitet og tætte kobling.
• Din eksisterende infrastruktur. Hvis du allerede har et tjenesteregister eller en message broker på plads, giver det mening at udnytte den infrastruktur til dine frontend-mikroservices.

Bedste praksis

Her er nogle bedste fremgangsmåder, du kan følge, når du implementerer tjenestedetektion og kommunikation i din frontend-mikroservicearkitektur:

• Hold det simpelt. Start med den enkleste tilgang, der opfylder dine behov, og øg gradvist kompleksiteten efter behov.
• Favoriser løs kobling. Løs kobling gør din applikation mere fleksibel, robust og lettere at vedligeholde.
• Brug et konsistent kommunikationsmønster. Brug af et konsistent kommunikationsmønster på tværs af dine mikro-frontends gør din applikation lettere at forstå og debugge.
• Overvåg dine tjenester. Overvåg dine mikro-frontends helbred og ydeevne for at sikre, at de fungerer korrekt.
• Implementer robust fejlhåndtering. Håndter fejl på en elegant måde, og giv informative fejlmeddelelser til brugerne.
• Dokumenter din arkitektur. Dokumenter de tjenestedetektions- og kommunikationsmønstre, der bruges i din applikation, for at hjælpe andre udviklere med at forstå og vedligeholde den.

Konklusion

Frontend-mikroservices tilbyder betydelige fordele med hensyn til skalerbarhed, vedligeholdelighed og teamautonomi. Implementering af en vellykket mikro-frontend-arkitektur kræver dog omhyggelig overvejelse af tjenestedetektions- og kommunikationsstrategier. Ved at vælge de rigtige tilgange og følge bedste fremgangsmåder kan du bygge en robust og fleksibel frontend, der opfylder behovene hos dine brugere og dine udviklingsteams.

Nøglen til vellykket implementering af mikro-frontends ligger i at forstå kompromiserne mellem forskellige tjenestedetektions- og kommunikationsmønstre. Mens statisk konfiguration tilbyder enkelhed, mangler den dynamikken i et tjenesteregister. Direkte kommunikation kan virke ligetil, men kan føre til tæt kobling, hvorimod begivenhedsdrevne arkitekturer fremmer løs kobling, men introducerer kompleksitet med hensyn til message brokering og eventuel konsistens. Module Federation tilbyder en kraftfuld måde at dele kode på, men kræver en moderne build-værktøjskæde. På samme måde giver webkomponenter en standardiseret tilgang, men de kan dog være nødt til at suppleres med frameworks, når man administrerer tilstand og databinding.

I sidste ende afhænger det optimale valg af de specifikke krav til projektet, teamets ekspertise og de overordnede arkitektoniske mål. En velplanlagt strategi kombineret med overholdelse af bedste praksis kan resultere i en robust og skalerbar mikro-frontend-arkitektur, der leverer en overlegen brugeroplevelse.