Frontendi teenuste avastamine: Navigeerimine mikroteenuste arhitektuurides registri ja otsinguga

Kaasaegses tarkvaraarenduse maastikus on mikroteenused muutunud skaleeritavate, vastupidavate ja paindlike rakenduste ehitamise nurgakiviks. Kuid mikroteenuste kasvuga kaasneb suurem keerukus. Mikroteenuste arhitektuuri haldamise üks kõige kriitilisemaid aspekte on teenuste avastamine. See ajaveebipostitus sukeldub sügavuti frontend teenuste avastamisse, uurides mikroteenuste registrite ja otsingumehhanismide rolli ning pakkudes praktilisi teadmisi robustsete süsteemide ehitamiseks. Selle juhendi eesmärk on olla globaalsele publikule universaalselt ligipääsetav, vältides võimalusel tehnilist žargooni ja keskendudes selgetele selgitustele ning praktilistele näidetele.

Mõista teenuste avastamise vajadust

Kujutage ette globaalset e-kaubanduse platvormi, kus erinevad teenused vastutavad erinevate funktsioonide eest – tootekataloog, kasutajakontod, tellimuste töötlemine, makseväravad ja saatmine. Iga teenus on sõltumatult juurutatud ja suudab nõudluse põhjal dünaamiliselt skaleeruda. Kuidas need frontend komponendid, nagu veebirakendus või mobiilirakendus, teavad, kus leida vajalikke spetsiifilisi teenuseid? Siin tulebki mängu teenuste avastamine. Teenuste avastamine pakub mehhanismi frontend rakendustele, et leida ja suhelda õigete taustteenuste eksemplaridega, isegi kui need teenused dünaamiliselt skaleeruvad, liiguvad või ebaõnnestuvad.

Ilma teenuste avastamiseta peaksid frontend rakendused iga taustteenuse aadressid kõvasti koodima. See on uskumatult paindumatu. Teenuste asukohtade muutused, teenuse eksemplaride värskendused ja skaleerimisoperatsioonid nõuaksid frontend rakenduse uuesti juurutamist. See lähenemisviis on aeganõudev, veaohtlik ja jätkusuutmatu.

Mis on mikroteenuste register?

Mikroteenuste register, tuntud ka kui teenuseregister, on tsentraalne hoidla, kus säilitatakse teavet saadaolevate teenuste eksemplaride kohta. See toimib mikroteenuste kataloogina, säilitades teenuste nimede ja nende vastavate võrguasukohtade (nt IP-aadressid ja pordid) vahelise vastavuse. Mõelge sellele kui telefoniraamatule mikroteenustele. Kui teenuse eksemplar käivitub, registreerib see end teenuseregistris, esitades üksikasju, nagu selle asukoht, tervislik seisund ja mis tahes muu asjakohane metaandmed. Vastupidi, kui teenuse eksemplar peatub või muutub ebatervislikuks, eemaldab see oma registreeringu registrist.

Teenuse registri peamised omadused hõlmavad:

• Registreerimine: Teenused registreerivad end automaatselt (või registreeritakse automaatse protsessi käigus) registrisse käivitamisel. See sisaldab tavaliselt teenuse nime, võrgu aadressi ja porti.
• Tervisekontrollid: Teenuse eksemplaride kättesaadavuse ja reageerimisvõime jälgimiseks viiakse läbi regulaarsed tervisekontrollid. See tagab, et teenuseotsinguks on saadaval ainult terved eksemplarid.
• Otsing/Päring: Frontend rakendused saavad teenuse eksemplaride võrguasukohtade leidmiseks registrit päringutega uurida.
• Haldusliides: Liides (tavaliselt veebipõhine armatuurlaud või API) teenuse registreeringute, tervisekontrollide ja muude registriseadete vaatamiseks ja haldamiseks.
• Kõrge kättesaadavus ja skaleeritavus: Loodud olema kõrge kättesaadavusega ja skaleeritav, et toime tulla suure hulga teenuste ja samaaegsete päringutega.

Teenuse registrite näited:

• Consul: Populaarne teenuste avastamise ja konfigureerimise tööriist, mis on tuntud oma robustsete funktsioonide poolest, sealhulgas tervisekontrollid ja võtme-väärtuse salvestus.
• etcd: Jaotatud võtme-väärtuse salvestus, mida sageli kasutatakse teenuseregistrina, eriti Kubernetes keskkondades.
• ZooKeeper: Tsentraliseeritud teenus konfigureerimisteabe säilitamiseks, nimeandmiseks, jaotatud sünkroonimise pakkumiseks ning teenuste rühmitamiseks.
• Eureka: Netflixi pakutav teenuseregister, mida sageli kasutatakse Spring Cloud rakendustes.
• Kubernetes (oma teenuse abstraktsiooniga): Pakub sisseehitatud mehhanismi teenuste avastamiseks ja koormuse tasakaalustamiseks, mis on konteineriseeritud mikroteenuste jaoks hädavajalik.

Teenuseotsingu protsess: Kuidas frontend rakendused taustteenuseid leiavad

Teenuseotsingu protsess kirjeldab, kuidas frontend rakendus (nt veebibrauser või mobiilirakendus) leiab ja suhtleb taust mikroteenustega. Protsess hõlmab tavaliselt järgmisi samme:

1. Frontend rakendus pärib teenust: Frontend rakendus peab kutsuma konkreetset taustteenust, ütleme näiteks „user-profile“ teenust.
2. Frontend uurib teenuseregistrit: Frontend rakendus uurib teenuseregistrit „user-profile“ teenuse võrguasukoha (IP-aadressi ja pordi) leidmiseks. Rakendus kasutab teenuse nime, mitte kõvasti kooditud IP-aadressi.
3. Teenuseregister vastab: Teenuseregister tagastab „user-profile“ teenuse ühe või mitme eksemplari võrguasukohad, kui need on saadaval ja terved.
4. Frontend rakendus teeb kõne: Frontend rakendus kasutab saadud teavet, et teha päring taustteenusele (nt HTTP või gRPC abil).
5. Koormuse tasakaalustamine (valikuline): Kui teenuse eksemplare on saadaval mitu, saab koormuse tasakaalustajat kasutada päringute jaotamiseks eksemplaride vahel. Seda haldab sageli API Gateway või teenuseregister ise.

Näide: Kaaluge mobiilipanga rakendust. Kui rakendus peab kuvama kasutaja konto saldot, uurib see teenuseregistrit „account-balance“ teenuse leidmiseks. Teenuseregister võib tagastada teenuse konkreetse eksemplari IP-aadressi ja pordi. Rakendus kasutab seda teavet seejärel API kõne tegemiseks konto saldouuringu saamiseks.

Frontend teenuseotsingu meetodid

Frontend rakendustel on teenuseotsingu tegemiseks mitmeid viise:

• Kliendipoolne teenuste avastamine: Frontend rakendus suhtleb otse teenuseregistriga. See pakub rohkem kontrolli, kuid nõuab, et frontend haldaks otsingumehhanismi ja tegeleks võimalike probleemidega (nt registri kättesaamatus).
• API Gateway: API Gateway toimib vahendajana frontend rakenduse ja taust mikroteenuste vahel. Frontend rakendus teeb kõik oma päringud API Gatewayle, mis seejärel kasutab teenuseregistrit päringute suunamiseks õigetele taustteenustele. See tsentraliseerib marsruutimise ja koormuse tasakaalustamise, pakkudes abstraktsiooni ja turvalisust.
• DNS-põhine teenuste avastamine: Teenuseregister värskendab DNS-i kirjeid teenuse eksemplaride võrguasukohtadega. Frontend rakendus saab seejärel kasutada DNS-i teenuse nime IP-aadressiks lahendamiseks. See lähenemisviis lihtsustab otsingumehhanismi, kuid võib olla vähem dünaamiline kui teised meetodid.

Igal meetodil on oma eelised ja puudused. Parim valik sõltub rakenduse spetsiifilistest nõuetest.

Frontend teenuste avastamise rakendamine: Praktilised näited

Vaatame mõningaid praktilisi näiteid, kuidas implementeerida frontend teenuste avastamist erinevate tehnoloogiate abil.

Näide 1: Consul ja kliendipoolse rakenduse kasutamine (Lihtsustatud näide)

Olukord: Lihtne veebirakendus (frontend) peab kutsuma taust mikroteenust nimega 'product-service', et saada toote üksikasju. Kasutame meie teenuseregistrina Consuli ja frontendis lihtsat HTTP klienti.

Sammud:

1. Installige Consul: Saate Consuli alla laadida ja kohapeal käivitada või selle klasterisse juurutada (üksikasjade saamiseks vt Consuli dokumentatsiooni).
2. Registreerige 'product-service': 'product-service' mikroteenus registreerib end käivitamisel Consulisse. See registreering sisaldab teenuse nime, IP-aadressi ja porti.

               
      // Näide registreerimisest (Consuli API abil):
      curl --request PUT \
   	 --data '{ "ID": "product-service", "Name": "product-service", "Address": "192.168.1.100", "Port": 8080 }' \
   	 http://localhost:8500/v1/agent/service/register
      
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

3. Frontend rakenduse otsing (JavaScript näide): Frontend rakendus uurib Consuli, et leida 'product-service'.

               
     async function getProductDetails(productId) {
       try {
         const registryResponse = await fetch('http://localhost:8500/v1/catalog/service/product-service');
         const registryData = await registryResponse.json();
         // Eeldades, et teenuseregister tagastab teenuse teabe
         // sealhulgas teenuse IP-aadressi ja pordi (nt teenuste loend)
         const serviceAddress = registryData[0].ServiceAddress;
         const servicePort = registryData[0].ServicePort;
         const productDetailsResponse = await fetch(`http://${serviceAddress}:${servicePort}/products/${productId}`);
         const productDetails = await productDetailsResponse.json();
         return productDetails;
       } catch (error) {
         console.error('Viga toote üksikasjade hankimisel:', error);
         return null;
       }
     }
     
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

Selgitus:

• Frontend rakendus kasutab teenuse üksikasjade hankimiseks Consuli API-t.
• Seejärel koostab URL-i taust mikroteenuse kutsumiseks, kasutades Consuli tagastatud teenuse üksikasju.
• Ülaltoodud näited on lihtsustatud, et illustreerida kontseptsiooni. Tootmisrakendused tavaliselt sisaldaksid veatöötlust, vahemälu ja keerukamaid otsingumehhanisme.

Näide 2: API Gateway kasutamine (nt Kong, Tyk või AWS API Gateway)

Olukord: Frontend rakendused suhtlevad taust mikroteenustega API Gateway kaudu.

Sammud (Kontseptuaalne - Kongi kasutades):

1. Seadistage API Gateway: Installige ja konfigureerige API Gateway (nt Kong).
2. Registreerige teenused Gatewayga: Teenused registreerivad end Gatewayga, sageli teenuseregistri või Gateway administraatori API kaudu. See loob marsruudid.
3. Frontend kutsub Gatewayd: Frontend rakendused saadavad päringud API Gatewayle, kasutades tavaliselt hästi määratletud API lõpp-punkte.
4. Gateway suunab päringu: API Gateway konsulteerib teenuseregistriga (või oma sisemise konfiguratsiooniga), et määrata õige taustteenuse eksemplar URL-i või tee põhjal. See edastab päringu vastavale eksemplarile. Gateway võib käsitleda ka täiendavaid muresid, nagu autentimine, autoriseerimine ja kiiruse piirangud.

API Gateway kasutamise eelised:

• Tsentraliseeritud marsruutimine ja koormuse tasakaalustamine: Lihtsustatud teenuste avastamine frontendile.
• Turvalisus: Autentimine, autoriseerimine ja kiiruse piiramine saab rakendada Gateway tasandil.
• Jälgitavus: Pakub tsentraalset punkti API päringute logimiseks, jälgimiseks ja jälitamiseks.
• Abstraktsioon: Peidab taustal olevate mikroteenuste keerukuse frontendilt.

Näide 3: Kubernetes ja teenuste avastamine

Kubernetes (K8s) pakub sisseehitatud teenuste avastamise funktsioone. Kui te juurutate teenust Kubernetesis, luuakse vastav teenuse objekt. See teenuse objekt toimib koormuse tasakaalustajana ja stabiilse lõpp-punktina teie podidele juurdepääsuks. Podid registreeritakse dünaamiliselt teenuseobjektiga sisemise DNS-i kaudu. Teenuseobjekt abstraheerib podide dünaamilise olemuse (mis võivad olla loodud, skaleeritud või peatatud) ja pakub ühte juurdepääsupunkti.

Olukord: Teil on Kubernetes klasteris juurutatud 'user-service'.

Sammud (Kontseptuaalne):

1. Juurutage 'user-service' podid: Looge juurutused teenust sisaldavate konteinerpiltidega.
2. Looge Kubernetes Service: Määrake Kubernetes Service, mis valib 'user-service' podid. Sellele teenusele määratakse klastri IP-aadress ja DNS-nimi.
3. Frontend rakenduse juurdepääs: Frontend rakendus saab 'user-service' juurde pääseda, kasutades Kubernetes teenuse DNS-nime (nt 'user-service.default.svc.cluster.local'). Kubernetes haldab teenuste avastamist, koormuse tasakaalustamist ja liikluse marsruutimist automaatselt.

Kubernetes teenuste avastamise eelised:

• Lihtsustatud juurutamine ja haldus: Kubernetes haldab teenuste avastamist automaatselt.
• Skaleeritavus: Teenuseid saab hõlpsasti skaleerida, ilma et oleks vaja frontend muutusi.
• Vastupidavus: Kubernetes haldab automaatselt tervisekontrolle ja koormuse tasakaalustamist, et tagada kõrge kättesaadavus.

Parimad tavad frontend teenuste avastamiseks

Teenuste avastamise tõhusaks rakendamiseks on vaja hoolikat planeerimist ja parimate tavade kaalumist.

• Valige õige register: Valige teenuseregister, mis vastab rakenduse vajadustele, kaaludes funktsioone nagu tervisekontrollid, skaleeritavus ja integratsioon olemasoleva infrastruktuuriga. Hinnake valikuid nagu Consul, etcd, ZooKeeper, Eureka või sisseehitatud Kubernetes teenuste avastamine.
• Rakendage robustsed tervisekontrollid: Veenduge, et teenused rakendaksid põhjalikke tervisekontrolle. Teenuseregister peaks kasutama neid tervisekontrolle teenuse kättesaadavuse määramiseks. Tervisekontrollid peaksid katma kriitilised teenuse sõltuvused ja näitama, kas teenus on valmis liiklust vastu võtma. Kasutage lõpp-punkti testimist.
• Kaaluge koormuse tasakaalustamise strateegiaid: Rakendage koormuse tasakaalustamine, et jaotada liiklust ühtlaselt teenuse mitme eksemplari vahel. See parandab jõudlust ja kättesaadavust. API Gatewayd ja Service Mesh pakuvad paindlikke valikuid koormuse tasakaalustamiseks.
• Rakendage vahemälu: Vahemällu salvestage teenuste otsingute tulemused, et vähendada koormust teenuseregistrile ja parandada jõudlust. Rakendage vahemälus olevatele kirjetele TTL (Time-To-Live), et vältida aegunud andmeid. Kaaluge kohalikku vahemälu frontend rakenduses või kasutage spetsiaalset vahemälu lahendust.
• Käsitsege teenuse tõrkeid graatsiliselt: Frontend rakendused peaksid olema vastupidavad teenuste avastamise tõrgetele. Rakendage tagasilöögimehhanismid koos eksponentsiaalse tagasilöögiga, et käsitleda ajutisi probleeme. Pakkuge varumehhanisme või veateateid, et teavitada kasutajaid teenuse kättesaamatusest. Rakendage kaitselüliteid, et vältida kaskaadtõrkeid.
• Jälgige teenuseregistrit: Jälgige teenuseregistri tervist ja jõudlust. Seadistage hoiatused tervisekontrolli tõrgete ja muude kriitiliste sündmuste kohta. Jälgige registreeritud teenuste arvu, otsingu aegu ja üldist ressursside kasutamist.
• Kaaluge API Gateway keerukate süsteemide jaoks: Keerukate mikroteenuste arhitektuuride jaoks pakub API Gateway tsentraalset punkti teenuste avastamise, marsruutimise, koormuse tasakaalustamise, turvalisuse ja muude ristlõikehalduse haldamiseks.
• Rakendage ühtsed nimekonventsioonid: Kasutage teenuste jaoks ühtset ja loogilist nimekonventsiooni. See lihtsustab teenuste avastamist ja süsteemi haldamist. Kasutage DNS-i kirjeid ja nimeruume tõhusalt.
• Automatiseerige teenuste registreerimine ja deregisteerimine: Automatiseerige teenuste registreerimine ja deregisteerimine, et kõrvaldada käsitsi konfiguratsioon ja tagada järjepidevus. Integreerige teenuste registreerimine juurutusprotsessiga. Tagage teenuse registreerimise nõuetekohane puhastamine teenuse peatustamisel.
• Kasutage versioonimist: Mikroteenuseid värskendades kasutage versioonimist ja sobivaid juurutamisstrateegiaid, et minimeerida seisakuid ja vältida murdvaid muudatusi. Register peaks suutma jälgida saadaolevate teenuste versioone.

Frontend teenuste avastamise mõju: Eelised ja puudused

Frontend teenuste avastamine pakub märkimisväärseid eeliseid, kuid toob kaasa ka teatud keerukusi.

Eelised:

• Parem skaleeritavus: Võimaldab teenuste horisontaalset skaleerimist ilma frontend muudatusi nõudmata.
• Täiustatud vastupidavus: Automaatne tõrkesiire tervete teenuse eksemplarideni.
• Suurem paindlikkus: Võimaldab uute teenuste ja funktsioonide kiiret arendamist ja juurutamist.
• Vähendatud keerukus: Lihtsustab frontend suhtlemist taustteenustega.
• Parem ressursikasutus: Koormuse tasakaalustamine jaotab liiklust tõhusalt.

Puudused:

• Suurenenud keerukus: Lisab arhitektuurile veel ühe keerukuse kihi.
• Üksik tõrkepunkt: Teenuseregister võib muutuda üksikuks tõrkepunktiks, kui seda ei kavandata ja hallata õigesti. Seda lahendatakse replikatsiooni ja kõrge kättesaadavuse konfiguratsioonide kaudu.
• Jõudlus ülekoormus: Teenuste otsing võib põhjustada jõudlus ülekoormust, kui seda ei vahemällu salvestata korralikult. Vahemälu leevendab seda riski.
• Operatiivne keerukus: Nõuab teenuseregistri ja tervisekontrollide hoolikat haldamist.
• Jaotatud süsteemide väljakutsed: Tutvustab kõiki jaotatud süsteemide väljakutseid (nt lõplik konsistents, võrgu latentsus)

Järeldus: Frontend teenuste avastamise tulevik

Frontend teenuste avastamine on kaasaegsete mikroteenuste arhitektuuride oluline komponent. Kuna mikroteenused jätkavad arengut ja rakendused muutuvad üha enam jaotatuks, kasvab usaldusväärsete ja tõhusate teenuste avastamise mehhanismide tähtsus ainult. Teenuseregistrite ja otsingumehhanismide põhimõtete mõistmise ning parimate tavade rakendamise kaudu saavad organisatsioonid ehitada skaleeritavaid, vastupidavaid ja paindlikke frontend rakendusi, mis suhtlevad taustteenustega sujuvalt. Teenusvõrkude ja täiustatud API väravate kasutuselevõtt pakub nende protsesside edasist keerukust.

Õige teenuseregistri, sobivate koormuse tasakaalustamise strateegiate ja robustsete tervisekontrollide valik on edu võti. Kuna pilvandmetöötluse ja konteineriseerimise tehnoloogiate kasutuselevõtt jätkuvalt kasvab, jääb tõhusate ja usaldusväärsete teenuste avastamise vajadus tarkvaraarhitektide ja arendajate jaoks prioriteediks kogu maailmas. Frontend teenuste avastamise tulevik hõlmab tõenäoliselt suuremat automatiseerimist, intelligentsemat marsruutimist ja sujuvat integratsiooni esilekerkivate tehnoloogiatega.

Rakenduse nõudeid hoolikalt kaaludes, parimaid tavasid omaks võttes ning sobivaid tööriistu ja tehnoloogiaid valides saavad arendajad tõhusalt kasutada teenuste avastamist, et ehitada väga skaleeritavaid ja vastupidavaid mikroteenustel põhinevaid rakendusi, mis suudavad teenindada globaalset kasutajaskonda.

Lisalugemine ja ressursid

• Consul Dokumentatsioon: https://www.consul.io/docs
• etcd Dokumentatsioon: https://etcd.io/docs
• ZooKeeper Dokumentatsioon: https://zookeeper.apache.org/doc/current/
• Eureka Dokumentatsioon (Netflix): https://github.com/Netflix/eureka
• Kubernetes Dokumentatsioon: https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/service/
• Kong API Gateway: https://konghq.com/products/kong-gateway
• Tyk API Gateway: https://tyk.io/
• AWS API Gateway: https://aws.amazon.com/api-gateway/
• Teenusvõrgu tehnoloogiad (nt Istio, Linkerd): uurige teenusvõrke täpsemate teenuste avastamise ja liikluse haldamise jaoks.