Backends for Frontends: API-lüüsi mustrid kaasaegsetes arhitektuurides

Tänapäeva keerulisel rakendusmaastikul, kus erinevad esirakendused (veeb, mobiil, asjade interneti seadmed jne) peavad suhtlema mitmete tagarakenduse teenustega, on Backends for Frontends (BFF) ja API-lüüsi mustrid kujunenud olulisteks arhitektuurikomponentideks. Need mustrid pakuvad abstraktsioonikihti, mis lihtsustab suhtlust, parandab jõudlust ja täiustab üldist kasutajakogemust. See artikkel uurib neid mustreid üksikasjalikult, arutledes nende eeliste, rakendusstrateegiate ja kasutusjuhtude üle.

Mis on Backends for Frontends (BFF) muster?

BFF-muster propageerib eraldi tagarakenduse teenuse loomist igat tüüpi esirakenduse jaoks. Selle asemel, et kasutada monoliitset tagarakendust, mis teenindab kõiki kliente, on igal esirakendusel oma spetsiifilistele vajadustele kohandatud tagarakendus. See võimaldab suuremat paindlikkust ja optimeerimist iga kliendi jaoks.

BFF-mustri eelised:

• Parem jõudlus: Iga BFF-i saab optimeerida vastavalt oma esirakenduse spetsiifilistele andme- ja töötlemisnõuetele. See vähendab edastatavate andmete hulka ja töötlemise koormust kliendi poolel, mis viib kiiremate laadimisaegade ja sujuvama kasutajakogemuseni. Näiteks võib mobiilne BFF koondada andmeid mitmest mikroteenusest üheks lühikeseks vastuseks, minimeerides võrgu latentsust.
• Lihtsustatud esirakenduse arendus: Esirakendused ei pea enam tegelema keerulise tagarakenduse loogika või andmete teisendamisega. BFF tegeleb kõige sellega, pakkudes puhast ja järjepidevat API-d. Esirakenduse arendajad saavad keskenduda kasutajaliideste ja funktsioonide ehitamisele, muretsemata tagarakenduse keerukuse pärast.
• Suurem paindlikkus: Iga BFF-i saab arendada ja kasutusele võtta iseseisvalt, mis võimaldab kiiremaid iteratsioonitsükleid ja vähendab riske. Ühe BFF-i muudatused ei mõjuta teisi esirakendusi. See on eriti kasulik organisatsioonides, kus mitu esirakenduse meeskonda töötab erinevatel platvormidel.
• Täiustatud turvalisus: BFF-id saavad rakendada igale esirakendusele spetsiifilisi turvapoliitikaid. Näiteks võib mobiilne BFF kasutada teistsuguseid autentimis- ja autoriseerimismehhanisme kui veebirakenduse BFF. See võimaldab tundlikele andmetele juurdepääsu peenemat kontrolli.
• Tehnoloogiline mitmekesisus: BFF-id võimaldavad valida konkreetse esirakenduse nõuetele vastava parima tehnoloogiapaki. Üks BFF võib olla kirjutatud Node.js-is selle mitteblokeerivate I/O võimekuste tõttu, samas kui teine võib olla kirjutatud Javas selle robustsuse ja skaleeritavuse tõttu.

Näidisstsenaarium:

Kujutage ette e-kaubanduse rakendust veebi- ja mobiilse esirakendusega. Veebirakendus kuvab üksikasjalikku tooteinfot, sealhulgas arvustusi, hinnanguid ja seotud tooteid. Mobiilne esirakendus keskendub seevastu sujuvale ostukogemusele lihtsama tootekuvaga. Veebirakenduse BFF hangiks ja vormindaks kõik vajalikud tooteandmed, samas kui mobiilne BFF hangiks ainult mobiilirakenduse jaoks olulise teabe. See väldib tarbetut andmeedastust ja parandab mõlema esirakenduse jõudlust.

Mis on API-lüüsi muster?

API-lüüs toimib ühtse sisenemispunktina kõikidele kliendipäringutele tagarakenduse teenustesse. See asub mikroteenuste ees ja tegeleb selliste ülesannetega nagu marsruutimine, autentimine, autoriseerimine, päringute piiramine ja päringute teisendamine.

API-lüüsi mustri eelised:

• Tsentraliseeritud sisenemispunkt: Pakub ühtset sisenemispunkti kõikidele kliendipäringutele, lihtsustades kliendipoolset integratsiooni. Kliendid ei pea teadma tagarakenduse teenuste asukohta ega arvu.
• Päringute marsruutimine: Marsruudib päringud vastavasse tagarakenduse teenusesse päringu tee, päiste või muude kriteeriumide alusel.
• Autentimine ja autoriseerimine: Jõustab turvapoliitikaid ja kontrollib juurdepääsu tagarakenduse teenustele.
• Päringute piiramine: Hoiab ära kuritarvitamist ja kaitseb tagarakenduse teenuseid liigse liikluse eest.
• Päringute teisendamine: Teisendab päringuid ja vastuseid vastavalt kliendi või tagarakenduse teenuste vajadustele. See võib hõlmata andmevormingu konverteerimist, protokolli tõlkimist ja andmete rikastamist.
• Monitooring ja logimine: Pakub keskset punkti API-liikluse monitoorimiseks ja logimiseks, võimaldades paremat nähtavust süsteemi jõudluse ja turvalisuse osas.
• Lahtisidestamine: Eraldab esirakendused tagarakenduse teenustest, võimaldades tagarakenduse teenustel areneda iseseisvalt kliente mõjutamata.

Näidisstsenaarium:

Kujutage ette pangandusrakendust mikroteenustega kontohalduse, tehingute töötlemise ja klienditoe jaoks. API-lüüs tegeleks kõigi sissetulevate päringutega mobiili- ja veebirakendustest. See autentiks kasutajaid, autoriseeriks juurdepääsu konkreetsetele ressurssidele ja marsruudiks päringud vastavasse mikroteenusesse vastavalt soovitud lõpp-punktile. Näiteks võidakse päring `/accounts` marsruutida kontohalduse mikroteenusesse, samas kui päring `/transactions` võidakse marsruutida tehingute töötlemise mikroteenusesse.

BFF-i ja API-lüüsi kombineerimine: võimas sünergia

BFF ja API-lüüsi mustreid saab kombineerida, et luua robustne ja skaleeritav API arhitektuur. API-lüüs tegeleb üldotstarbeliste ülesannetega nagu marsruutimine, autentimine ja päringute piiramine, samal ajal kui BFF-id kohandavad API iga esirakenduse spetsiifilistele vajadustele.

Selles kombineeritud lähenemises toimib API-lüüs sisenemispunktina kõikidele kliendipäringutele ja marsruudib seejärel päringud vastavasse BFF-i. BFF omakorda suhtleb tagarakenduse mikroteenustega, et hankida ja teisendada esirakenduse jaoks vajalikke andmeid. See arhitektuur pakub mõlema mustri eeliseid: tsentraliseeritud sisenemispunkt, lihtsustatud esirakenduse arendus ja optimeeritud jõudlus.

Rakendamise kaalutlused:

• Tehnoloogiapakk: Valige oma BFF-ide ja API-lüüsi jaoks tehnoloogiapakk, mis sobib teie meeskonna oskuste ja rakenduse nõuetega. Populaarsed valikud on Node.js, Java, Python ja Go.
• API haldus: Kasutage oma API-lüüsi ja BFF-ide haldamiseks API haldusplatvormi. See pakub funktsioone nagu API dokumentatsioon, analüütika ja turvalisus. API haldusplatvormide näideteks on Kong, Tyk, Apigee ja Azure API Management.
• Turvalisus: Rakendage robustseid turvapoliitikaid, et kaitsta oma API-sid volitamata juurdepääsu eest. See hõlmab autentimist, autoriseerimist ja sisendi valideerimist. Kaaluge OAuth 2.0 või OpenID Connecti kasutamist autentimiseks ja autoriseerimiseks.
• Monitooring ja logimine: Jälgige oma API-sid hoolikalt, et tuvastada jõudluse kitsaskohti ja turvaprobleeme. Kasutage logimist API-liikluse jälgimiseks ja vigade silumiseks. Kasulikud võivad olla tööriistad nagu Prometheus, Grafana ja ELK stack.
• Kasutuselevõtt: Võtke oma BFF-id ja API-lüüs kasutusele skaleeritaval ja usaldusväärsel viisil. Kaaluge konteineriseerimistehnoloogiate nagu Docker ja Kubernetes kasutamist.

Arhitektuuri näited

Siin on mõned näidisarhitektuurid, mis kombineerivad BFF ja API-lüüsi mustreid:

1. Põhiline BFF koos API-lüüsiga

Selles stsenaariumis tegeleb API-lüüs põhilise marsruutimise ja autentimisega, suunates liikluse konkreetsetesse BFF-idesse vastavalt kliendi tüübile (veeb, mobiil jne). Iga BFF orkestreerib seejärel päringuid mitmele mikroteenusele ja teisendab andmeid konkreetse esirakenduse jaoks.

2. API-lüüs kui pöördpuhverserver

API-lüüs toimib pöördpuhverserverina, marsruutides päringuid erinevatesse tagarakenduse teenustesse, sealhulgas BFF-idesse. BFF-id vastutavad endiselt vastuse kohandamise eest iga esirakenduse jaoks, kuid API-lüüs tegeleb koormuse jaotamise ja muude läbivate ülesannetega.

3. Teenusvõrgu integreerimine

Keerulisemas arhitektuuris saab API-lüüsi integreerida teenusvõrguga nagu Istio või Linkerd. Teenusvõrk tegeleb teenuste avastamise, liikluse haldamise ja turvapoliitikatega, samas kui API-lüüs keskendub välisele API haldusele ja päringute teisendamisele. BFF-id saavad seejärel kasutada teenusvõrku sisemiseks suhtluseks ja turvalisuseks.

Kasutusjuhud

BFF ja API-lüüsi mustrid sobivad eriti hästi järgmistel kasutusjuhtudel:

• Mikroteenuste arhitektuurid: Mikroteenustega rakenduste ehitamisel aitavad BFF ja API-lüüsi mustrid lihtsustada suhtlust esirakenduste ja tagarakenduse teenuste vahel.
• Mitmeplatvormilised rakendused: Mitme esirakenduse (veeb, mobiil, asjade internet jne) toetamisel aitab BFF-muster optimeerida kasutajakogemust iga platvormi jaoks.
• Pärandsüsteemi moderniseerimine: Pärandsüsteemi moderniseerimisel võib API-lüüsi muster pakkuda abstraktsioonikihti, mis võimaldab pärandsüsteemi integreerida uute mikroteenustega.
• API-keskne arendus: API-keskse arenduslähenemise kasutuselevõtmisel aitab API-lüüsi muster määratleda ja hallata API-sid, mida esirakendused kasutavad.
• Turvalisus ja vastavus: Turvapoliitikate tsentraliseerimiseks ja valdkonna regulatsioonidele vastavuse tagamiseks.

Levinud väljakutsed ja lahendused

Kuigi võimsad, kaasnevad BFF ja API-lüüsi mustrite rakendamisega ka omad väljakutsed:

• Suurenenud keerukus: Uute abstraktsioonikihtide lisamine võib suurendada süsteemi üldist keerukust. Lahendus: Hoolikas planeerimine ja disain on üliolulised. Alustage lihtsa rakendusega ja lisage keerukust järk-järgult vastavalt vajadusele. Korralik dokumentatsioon ja monitooring on samuti võtmetähtsusega.
• Halduskoormus: Mitme BFF-i haldamine võib olla aeganõudev. Lahendus: Automatiseerige BFF-ide kasutuselevõtt ja haldus. Kasutage infrastruktuur-kui-kood tööriistu ja CI/CD torujuhtmeid.
• Jõudluse kitsaskohad: API-lüüs võib muutuda jõudluse kitsaskohaks, kui seda ei skaleerita korralikult. Lahendus: Skaleerige API-lüüsi horisontaalselt, et tulla toime suurenenud liiklusega. Kasutage vahemälu, et vähendada koormust tagarakenduse teenustele. Valige API-lüüsi implementatsioon, mis on jõudluselt hea ja skaleeritav.
• Turvariskid: API-lüüs ja BFF-id võivad olla haavatavad turvarünnakutele, kui neid ei ole korralikult turvatud. Lahendus: Rakendage robustseid turvapoliitikaid, sealhulgas autentimist, autoriseerimist ja sisendi valideerimist. Auditeerige oma API-sid regulaarselt turvaaukude suhtes. Hoidke end kursis viimaste turvapaikade ja parimate tavadega.
• Lisakoormus ja latentsus: Lisakihtide lisamine võib suurendada latentsust. Lahendus: Optimeerige suhtlust BFF-ide ja tagarakenduse teenuste vahel. Kasutage tõhusaid andmete serialiseerimise formaate ja vahemälu tehnikaid. BFF-ide asukoht kasutajate lähedal võib samuti latentsust vähendada.

Tööriistad ja tehnoloogiad

BFF ja API-lüüsi mustrite rakendamiseks saab kasutada mitmeid tööriistu ja tehnoloogiaid:

• API-lüüsid: Kong, Tyk, Apigee, Azure API Management, AWS API Gateway, Mulesoft, Express Gateway, Ambassador.
• BFF raamistikud: Node.js koos Express.js või Fastify'ga, Java koos Spring Boot'iga, Python koos Flask või Django'ga, Go koos Gin või Echo'ga.
• Teenusvõrgud: Istio, Linkerd, Consul Connect.
• API haldusplatvormid: Need platvormid pakuvad funktsioone nagu API dokumentatsioon, analüütika ja turvalisus. Näideteks on Kong, Tyk, Apigee ja Azure API Management.
• Monitooringu ja logimise tööriistad: Prometheus, Grafana, ELK stack (Elasticsearch, Logstash, Kibana).
• Konteineriseerimine ja orkestreerimine: Docker, Kubernetes.

Kokkuvõte

Backends for Frontends (BFF) ja API-lüüsi mustrid on võimsad tööriistad kaasaegsete, skaleeritavate ja hooldatavate mikroteenuste arhitektuuride ehitamiseks. Pakkudes abstraktsioonikihti esirakenduste ja tagarakenduse teenuste vahel, võivad need mustrid lihtsustada arendust, parandada jõudlust ja suurendada turvalisust. Kuigi rakendamine võib olla väljakutse, kaaluvad nende mustrite eelised kulud üles, eriti keerukates ja erinevate esirakendustega rakendustes. Hoolikalt oma arhitektuuri planeerides ja õigeid tööriistu valides saate kasutada BFF ja API-lüüsi mustreid, et luua robustne ja paindlik API, mis vastab teie kasutajate ja äri vajadustele.

Tehnoloogia arenedes kohanduvad ja arenevad kahtlemata ka need mustrid, kinnistades veelgi oma tähtsust kaasaegses rakendusarenduses.