Frontend API lüüs: teenusvõrk ja marsruutimine kaasaegsete veebirakenduste jaoks

Tänapäeva keerulisel veebirakenduste maastikul on hästi määratletud arhitektuur skaleeritavuse, hooldatavuse ja turvalisuse jaoks ülioluline. Üks selle arhitektuuri põhikomponente on Frontend API lüüs (mõnikord nimetatud ka Backend for Frontend ehk BFF). See blogipostitus süveneb Frontend API lüüside kontseptsiooni, uurides nende rolli teenusvõrgus ja erinevaid marsruutimisstrateegiaid.

Mis on Frontend API lüüs?

Frontend API lüüs toimib pöördproksina ja ühtse sisenemispunktina kliendirakendustele (nt veebibrauserid, mobiilirakendused), et suhelda mitme taustateenusega. See eraldab esiosa (frontend) taustasüsteemi (backend) arhitektuuri keerukusest, lihtsustades arendust ja parandades kasutajakogemust.

Selle asemel, et esiosa rakendus kutsuks otse välja mitut taustateenust, teeb see ühe päringu API lüüsile. Lüüs suunab seejärel päringu sobivale taustateenusele (või -teenustele), koondab vajadusel vastused ja tagastab kliendile ühtse vastuse.

Frontend API lüüsi peamised vastutusalad:

• Päringute marsruutimine: Sissetulevate päringute suunamine sobivatele taustateenustele eelnevalt määratletud reeglite alusel.
• Päringu teisendamine: Päringu vormingu muutmine, et see ühilduks taustateenusega.
• Vastuste koondamine: Mitme taustateenuse vastuste kombineerimine kliendile üheks vastuseks.
• Autentimine ja autoriseerimine: Kasutaja identiteedi kontrollimine ja tagamine, et neil on vajalikud õigused taotletud ressurssidele juurdepääsuks.
• Päringute arvu piiramine ja drosseldamine: Taustateenuste kaitsmine ülekoormuse eest, piirates ühe kliendi või IP-aadressi päringute arvu.
• Vahemällu salvestamine (Caching): Sageli kasutatavate andmete salvestamine latentsuse vähendamiseks ja jõudluse parandamiseks.
• Jälgitavus: Mõõdikute, logide ja jälgimisandmete pakkumine süsteemi seisundi ja jõudluse jälgimiseks.
• Protokolli tõlkimine: Erinevate protokollide vahel tõlkimine (nt HTTP/1.1-st HTTP/2-ks, REST-ist gRPC-ks).
• Turvalisus: Turvapoliitikate, nagu CORS, SSL-i lõpetamine ja sisendi valideerimine, rakendamine.

Teenusvõrgu roll

Teenusvõrk on infrastruktuurikiht, mis haldab teenustevahelist suhtlust mikroteenuste arhitektuuris. See pakub funktsioone nagu liikluse haldamine, jälgitavus ja turvalisus, ilma et oleks vaja muuta rakenduse koodi.

Kuigi Frontend API lüüs tegeleb suhtlusega kliendirakenduse ja taustasüsteemi vahel, keskendub teenusvõrk sisesuhtlusele mikroteenuste *vahel*. Nad töötavad koos, et pakkuda terviklikku lahendust liikluse haldamiseks ja kogu süsteemi töökindluse tagamiseks.

Kuidas teenusvõrk täiendab Frontend API lüüsi:

• Täiustatud jälgitavus: Teenusvõrk pakub üksikasjalikke mõõdikuid ja jälgimisandmeid kogu teenustevahelise suhtluse kohta, võimaldades teil tuvastada jõudluse kitsaskohti ja lahendada probleeme lihtsamalt. Frontend API lüüs pakub ülevaadet kliendipoolsest jõudlusest ja päringumustritest.
• Parem turvalisus: Teenusvõrk saab rakendada turvapoliitikaid, nagu vastastikune TLS ja juurdepääsukontroll teenuse tasandil, parandades veelgi süsteemi üldist turvalisust. Frontend API lüüs tegeleb autentimise ja autoriseerimisega süsteemi serval.
• Täiustatud liikluse haldamine: Teenusvõrk võimaldab rakendada täiustatud liikluse haldamise tehnikaid, nagu 'canary' kasutuselevõtud, sinise-rohelise (blue-green) kasutuselevõtud ja A/B testimine. Frontend API lüüs saab suunata liiklust rakenduse erinevatele versioonidele kasutaja atribuutide või geograafilise asukoha alusel.
• Vastupidavus: Teenusvõrk pakub funktsioone nagu korduskatsed, kaitselülitid ja koormuse tasakaalustamine süsteemi vastupidavuse parandamiseks. Frontend API lüüs saab rakendada varumehhanisme taustateenuste rikete käsitlemiseks.

Populaarsed teenusvõrgu tehnoloogiad hõlmavad Istio, Linkerd ja Consul Connect.

Marsruutimisstrateegiad Frontend API lüüsidele

Õige marsruutimisstrateegia valimine on jõudluse, turvalisuse ja hooldatavuse optimeerimiseks ülioluline. Siin on mõned levinumad marsruutimisstrateegiad, mida kasutatakse Frontend API lüüsides:

1. Teepõhine marsruutimine (Path-Based Routing)

See on kõige lihtsam marsruutimisstrateegia, kus päringud suunatakse URL-i tee alusel. Näiteks:

• /users -> Kasutajateenus
• /products -> Tooteteenus
• /orders -> Tellimusteenus

Teepõhist marsruutimist on lihtne rakendada ja mõista, kuid see võib muutuda keeruliseks, kui URL-i struktuur ei ole hästi määratletud või kui teed kattuvad.

2. Päisepõhine marsruutimine (Header-Based Routing)

See strateegia suunab päringuid HTTP päiste väärtuste alusel. See võib olla kasulik päringute suunamiseks kasutaja seadme tüübi, keele või autentimisoleku alusel. Näiteks võite kasutada Accept-Language päist, et suunata päringud rakenduse lokaliseeritud versioonile.

Näide:

Kui päringu päises on X-Region: EU, suunatakse päring Euroopa andmekeskusesse. Kui seal on X-Region: US, suunatakse see USA andmekeskusesse. See võimaldab tagada andmete suveräänsuse vastavuse.

3. Päringuparameetritel põhinev marsruutimine (Query Parameter-Based Routing)

See strateegia suunab päringuid URL-is olevate päringuparameetrite väärtuste alusel. See võib olla kasulik päringute suunamiseks rakenduse konkreetsete funktsioonide või eksperimentaalsete versioonide alusel.

Näide:

Mänguplatvorm võib seda kasutada. URL https://example.com/game?version=beta võib suunata kasutaja mängu beetatesti serverisse, samas kui https://example.com/game?version=stable viiks tootmiskeskkonda.

4. Meetodipõhine marsruutimine (Method-Based Routing)

See strateegia suunab päringuid HTTP meetodi (nt GET, POST, PUT, DELETE) alusel. Seda kasutatakse tavaliselt RESTful API-des, et vastendada erinevaid meetodeid erinevatele taustateenustele või toimingutele.

5. Sisupõhine marsruutimine (Content-Based Routing)

See strateegia suunab päringuid päringu keha sisu alusel. See võib olla kasulik päringute suunamiseks andmevormingu (nt JSON, XML) või päringu tüübi (nt kasutaja loomine, toote uuendamine) alusel. See hõlmab tavaliselt keerukamat parsimist ja võib lisada latentsust.

Näide:

E-kaubanduse platvorm võib suunata ostukorvi andmeid sisaldavad päringud 'Kassateenusesse' (Checkout), samas kui tooteandmeid sisaldavad päringud suunatakse 'Tooteinfo' teenusesse.

6. Kaalutud marsruutimine (Weighted Routing)

Kaalutud marsruutimist kasutatakse liikluse jaotamiseks mitme taustateenuse vahel eelnevalt määratletud kaalude alusel. Seda kasutatakse tavaliselt 'canary' kasutuselevõttude või A/B testimise jaoks, kus soovite järk-järgult uue rakenduse versiooni kasutusele võtta väikesele protsendile kasutajatest.

Näide:

Võite suunata 90% liiklusest rakenduse olemasolevale versioonile ja 10% uuele versioonile. Jälgides uue versiooni jõudlust, saate järk-järgult kaalu suurendada, kuni see haldab kogu liiklust.

7. Geograafiline marsruutimine (Geo-Routing)

See lähenemine kasutab kliendi geograafilist asukohta (tuletatud IP-aadressist või muudest vahenditest), et suunata päringud lähimale või kõige sobivamale taustateenuse instantsile. See minimeerib latentsust ja parandab jõudlust kasutajatele erinevates piirkondades. See on ülioluline globaalselt hajutatud rakenduste jaoks.

Näide:

Voogedastusteenus võib suunata Euroopas asuvad kasutajad Euroopas asuvatesse serveritesse ja Põhja-Ameerikas asuvad kasutajad Põhja-Ameerikas asuvatesse serveritesse.

8. Kasutajapõhine marsruutimine (User-Based Routing)

Marsruutimisotsused põhinevad autenditud kasutajal. Erinevatel kasutajagruppidel võib olla juurdepääs erinevatele funktsioonidele või rakenduse versioonidele. See võimaldab personaliseeritud kogemusi ja kontrollitud funktsioonide kasutuselevõttu.

Näide:

Tasulised premium-tellijad võidakse suunata madalama latentsusega serveritesse, samas kui tasuta kasutajad suunatakse standardsele infrastruktuurile.

Frontend API lüüsi kasutamise eelised

Frontend API lüüsi rakendamine pakub mitmeid olulisi eeliseid:

• Parem jõudlus: Päringuid koondades ja andmeid vahemällu salvestades saab API lüüs vähendada taustateenustele tehtavate päringute arvu, parandades üldist jõudlust ja vähendades latentsust.
• Lihtsustatud esiosa arendus: API lüüs eraldab esiosa taustasüsteemist, võimaldades esiosa arendajatel keskenduda kasutajaliidese loomisele, muretsemata taustasüsteemi arhitektuuri keerukuse pärast.
• Täiustatud turvalisus: API lüüs saab rakendada turvapoliitikaid nagu autentimine, autoriseerimine ja päringute piiramine, kaitstes taustateenuseid pahatahtlike rünnakute eest.
• Suurem skaleeritavus: API lüüs saab jaotada liiklust mitme taustateenuse vahel, võimaldades süsteemil kergemini skaleeruda, et tulla toime suurenenud koormusega.
• Tsentraliseeritud API haldus: API lüüs pakub keskset punkti API-de haldamiseks ja jälgimiseks, muutes kasutuse jälgimise, probleemide tuvastamise ja poliitikate rakendamise lihtsamaks.
• Tehnoloogiast sõltumatu esiosa: Esiosa meeskond muutub palju paindlikumaks uute tehnoloogiate valimisel kasutajaliideste loomiseks, sest nad ei pea muretsema taustasüsteemi pärast.

Õige tehnoloogia valimine

Frontend API lüüsi rakendamiseks saab kasutada mitmeid tehnoloogiaid, millest igaühel on oma tugevused ja nõrkused. Mõned populaarsed valikud on järgmised:

• NGINX: Suure jõudlusega veebiserver ja pöördproksi, mida saab konfigureerida API lüüsina.
• HAProxy: Teine populaarne avatud lähtekoodiga koormusejaotur ja pöördproksi.
• Kong: Avatud lähtekoodiga API lüüs, mis on ehitatud NGINX-i peale.
• Tyk: Avatud lähtekoodiga API lüüs, millel on sisseehitatud API haldusfunktsioonid.
• API haldusplatvormid (nt Apigee, Mulesoft): Kommertsplatvormid, mis pakuvad laiaulatuslikku funktsioonide komplekti API-de haldamiseks ja turvamiseks. Need sisaldavad tavaliselt API analüütikat, arendajaportaale ja monetiseerimisvõimalusi.
• Pilveteenuse pakkujate lahendused (nt AWS API Gateway, Azure API Management, Google Cloud API Gateway): Suurte pilveteenuse pakkujate pakutavad pilvepõhised API lüüsi teenused. Need teenused on tihedalt integreeritud pilveteenuse pakkuja ökosüsteemiga ning pakuvad skaleeritavust, turvalisust ja kasutusmugavust.
• GraphQL lüüsid (nt Apollo Gateway, StepZen): Spetsiaalsed lüüsid, mis on mõeldud GraphQL API-de jaoks, pakkudes funktsioone nagu skeemi koostamine ja föderatsioon.

Tehnoloogia valimisel arvestage selliste teguritega nagu jõudlus, skaleeritavus, turvalisus, kasutusmugavus ja maksumus. Peaksite arvestama ka oma olemasoleva infrastruktuuri ja teadmistega. Kui kasutate juba NGINX-i muudel eesmärkidel, võib olla hea valik kasutada seda ka oma API lüüsina. Kui vajate täpsemaid API haldusfunktsioone, võib parem valik olla kommertslik API haldusplatvorm.

Rakendamise kaalutlused

Frontend API lüüsi rakendamine nõuab hoolikat planeerimist ja teostamist. Siin on mõned olulised kaalutlused:

• API disain: Kujundage oma API-d esiosa silmas pidades. Arvestage kliendirakenduste vajadustega ja kujundage API-d, mis on lihtsasti kasutatavad ja tõhusad.
• Autentimine ja autoriseerimine: Rakendage robustseid autentimis- ja autoriseerimismehhanisme, et kaitsta oma taustateenuseid volitamata juurdepääsu eest. Kaaluge tööstusharu standardprotokollide, nagu OAuth 2.0 ja OpenID Connect, kasutamist.
• Vigade käsitlemine: Rakendage korrektne vigade käsitlemine, et pakkuda kliendirakendustele informatiivseid veateateid. Kasutage järjepidevaid veakoode ja -sõnumeid, et arendajatel oleks lihtsam probleeme lahendada.
• Monitooring ja logimine: Rakendage laiaulatuslikku monitooringut ja logimist, et jälgida API lüüsi ja taustateenuste seisundit ja jõudlust. Kasutage tööriistu nagu Prometheus, Grafana ja ELK stack mõõdikute ja logide kogumiseks ning analüüsimiseks.
• Päringute arvu piiramine ja drosseldamine: Rakendage päringute arvu piiramist ja drosseldamist, et kaitsta oma taustateenuseid ülekoormuse eest. Määratlege sobivad piirangud vastavalt oma taustateenuste võimsusele ja oodatavatele liiklusmustritele.
• Vahemällu salvestamine (Caching): Rakendage vahemällu salvestamist latentsuse vähendamiseks ja jõudluse parandamiseks. Kasutage oma rakendusele sobivat vahemällu salvestamise strateegiat, näiteks sisupõhist või ajapõhist vahemällu salvestamist.
• Testimine: Testige põhjalikult API lüüsi ja taustateenuseid, et tagada nende korrektne toimimine. Kasutage automatiseeritud testimisvahendeid ühiktestide, integratsioonitestide ja otsast-lõpuni testide läbiviimiseks.
• Dokumentatsioon: Looge oma API-dele selge ja põhjalik dokumentatsioon. Kasutage tööriistu nagu Swagger/OpenAPI API dokumentatsiooni automaatseks genereerimiseks. Dokumentatsioon peaks selgelt selgitama API otspunkte, päringuparameetreid, vastusevorminguid ja veakoode.
• Turvalisuse tugevdamine: Vaadake regulaarselt üle ja uuendage API lüüsi ja taustateenuste turvakonfiguratsiooni. Rakendage turvapaiku viivitamata ja järgige turvalisuse parimaid tavasid.

Reaalse maailma näited

• E-kaubanduse platvorm: Suur e-kaubanduse platvorm kasutab Frontend API lüüsi, et koondada andmeid erinevatest taustateenustest, nagu tootekataloog, tellimuste haldamine ja maksete töötlemine. Lüüs tegeleb ka autentimise ja autoriseerimisega, tagades turvalise juurdepääsu kliendiandmetele.
• Meedia voogedastusteenus: Meedia voogedastusteenus kasutab Frontend API lüüsi, et suunata päringuid erinevatesse sisuedastusvõrkudesse (CDN) vastavalt kasutaja asukohale. Lüüs tegeleb ka transkodeerimise ja sisu optimeerimisega, tagades sujuva voogedastuskogemuse kasutajatele erinevates seadmetes.
• Finantsasutus: Finantsasutus kasutab Frontend API lüüsi, et pakkuda API-sid mobiilipanganduse rakendustele. Lüüs tegeleb autentimise, autoriseerimise ja andmete krüpteerimisega, tagades tundlike finantsandmete turvalisuse.
• Globaalne sotsiaalmeediavõrgustik: Globaalne sotsiaalmeediavõrgustik kasutab oma Frontend API lüüsiga geograafilist marsruutimist, et suunata kasutajad neile lähimasse andmekeskusesse, vähendades latentsust ja parandades kasutajakogemust, eriti piltide ja videote üleslaadimisel.

Tulevikutrendid

• Serverivabad API lüüsid: Serverivaba andmetöötluse tõus viib serverivabade API lüüside arendamiseni, mis suudavad automaatselt skaleerida ja hallata API liiklust ilma igasuguse infrastruktuuri haldamiseta. Näideteks on AWS Lambda funktsioonid, mis on integreeritud API Gateway'ga.
• GraphQL föderatsioon: GraphQL föderatsioon võimaldab teil kombineerida mitu GraphQL API-d üheks ühtseks API-ks. See võib lihtsustada esiosa arendust ja parandada jõudlust, vähendades taustateenustele tehtavate päringute arvu. Lahendused nagu Apollo Federation muutuvad üha populaarsemaks.
• Tehisintellektil põhinevad API lüüsid: Tehisintellekti (AI) kasutatakse API lüüsi funktsionaalsuse täiustamiseks, näiteks anomaaliate tuvastamiseks, ohtude tuvastamiseks ja jõudluse optimeerimiseks. Tehisintellektil põhinevad API lüüsid suudavad automaatselt tuvastada ja leevendada turvaohte ning optimeerida API jõudlust reaalajas liiklusmustrite põhjal.
• WebAssembly (Wasm) lüüsides: WebAssembly võimaldab teil käitada suure jõudlusega koodi süsteemi serval, võimaldades rakendada täiustatud funktsioone, nagu kohandatud päringu teisendamine ja turvapoliitikad, otse API lüüsis ilma märkimisväärse jõudluse vähenemiseta.

Kokkuvõte

A Frontend API lüüs on kaasaegse veebirakenduse arhitektuuri oluline komponent, pakkudes kliendirakendustele ühtset sisenemispunkti taustateenustega suhtlemiseks. Rakendades sobivaid marsruutimisstrateegiaid, turvapoliitikaid ja vahemällu salvestamise mehhanisme, saate oluliselt parandada oma rakenduste jõudlust, skaleeritavust ja turvalisust. Frontend API lüüsi integreerimine teenusvõrguga parandab veelgi jälgitavust ja vastupidavust.

Hoolikalt oma konkreetseid vajadusi arvesse võttes ja õige tehnoloogia valides saate ehitada robustse ja skaleeritava Frontend API lüüsi, mis lihtsustab arendust, parandab kasutajakogemust ja kaitseb teie taustateenuseid.