بیاموزید کشف سرویس فرانتاند در محیط میکروسرویس چگونه کار میکند. این راهنما رجیستریهای سرویس، مکانیزمهای جستجو و بهترین شیوهها برای ساخت برنامههای مقیاسپذیر و انعطافپذیر را پوشش میدهد.
کشف سرویس فرانتاند: مسیریابی معماریهای میکروسرویس با رجیستری و مکانیزم جستجو
در چشمانداز مدرن توسعه نرمافزار، میکروسرویسها به سنگ بنای ساخت برنامههای مقیاسپذیر، انعطافپذیر و چابک تبدیل شدهاند. با این حال، با ظهور میکروسرویسها، پیچیدگی نیز افزایش مییابد. یکی از حیاتیترین جنبههای مدیریت معماری میکروسرویس، کشف سرویس است. این پست وبلاگ به عمق کشف سرویس فرانتاند میپردازد، نقش رجیستریهای میکروسرویس و مکانیزمهای جستجو را بررسی میکند و بینشهای عملی برای ساخت سیستمهای قوی ارائه میدهد. این راهنما با هدف دسترسی جهانی برای مخاطبان سراسر جهان، از اصطلاحات فنی تا حد امکان اجتناب میکند و بر توضیحات واضح و مثالهای عملی تمرکز دارد.
درک نیاز به کشف سرویس
یک پلتفرم تجارت الکترونیک جهانی را تصور کنید که در آن سرویسهای مختلفی عملکردهای متفاوتی را مدیریت میکنند – کاتالوگ محصولات، حسابهای کاربری، پردازش سفارش، درگاههای پرداخت و حملونقل. هر سرویس بهطور مستقل مستقر میشود و میتواند بر اساس تقاضا به صورت پویا مقیاسبندی شود. چگونه این مؤلفههای فرانتاند، مانند یک برنامه وب یا یک برنامه موبایل، میدانند که سرویسهای خاص مورد نیاز خود را کجا پیدا کنند؟ اینجا است که کشف سرویس وارد عمل میشود. کشف سرویس مکانیزمی را برای برنامههای فرانتاند فراهم میکند تا نمونههای صحیح سرویسهای بکاند را مکانیابی کرده و با آنها تعامل داشته باشند، حتی در شرایطی که این سرویسها به صورت پویا مقیاسبندی، جابهجا یا دچار خرابی میشوند.
بدون کشف سرویس، برنامههای فرانتاند باید آدرس هر سرویس بکاند را به صورت کد سختگذاری شده داشته باشند. این بسیار غیرقابل انعطاف است. تغییرات در مکانهای سرویس، بهروزرسانی نمونههای سرویس و عملیات مقیاسبندی، نیاز به استقرار مجدد برنامه فرانتاند دارد. این رویکرد زمانبر، مستعد خطا و ناپایدار است.
رجیستری میکروسرویس چیست؟
رجیستری میکروسرویس، که با نام رجیستری سرویس نیز شناخته میشود، یک مخزن مرکزی است که اطلاعات مربوط به نمونههای سرویس موجود را ذخیره میکند. این به عنوان یک دایرکتوری برای میکروسرویسها عمل میکند و نگاشت نام سرویسها به مکانهای شبکه مربوطه (مانند آدرسهای IP و پورتها) را حفظ میکند. آن را به عنوان یک دفترچه تلفن برای میکروسرویسها در نظر بگیرید. هنگامی که یک نمونه سرویس شروع به کار میکند، خود را در رجیستری سرویس ثبت میکند و جزئیاتی مانند مکان، وضعیت سلامت و هرگونه فراداده مرتبط دیگر را ارائه میدهد. برعکس، هنگامی که یک نمونه سرویس خاموش میشود یا ناسالم میگردد، ثبت خود را از رجیستری حذف میکند.
ویژگیهای کلیدی یک رجیستری سرویس عبارتند از:
- ثبت: سرویسها بهطور خودکار (یا توسط یک فرآیند خودکار) هنگام راهاندازی، خود را در رجیستری ثبت میکنند. این معمولاً شامل نام سرویس، آدرس شبکه و پورت آن است.
- بررسیهای سلامت: بررسیهای سلامت منظم برای نظارت بر در دسترس بودن و پاسخگویی نمونههای سرویس انجام میشود. این اطمینان میدهد که فقط نمونههای سالم برای جستجوی سرویس در دسترس هستند.
- جستجو/پرس و جو: برنامههای فرانتاند میتوانند از رجیستری برای یافتن مکانهای شبکه نمونههای سرویس پرس و جو کنند.
- رابط مدیریت: یک رابط (معمولاً یک داشبورد مبتنی بر وب یا API) برای مشاهده و مدیریت ثبتنامهای سرویس، بررسیهای سلامت و سایر تنظیمات رجیستری.
- دسترسپذیری بالا و مقیاسپذیری: برای اینکه بسیار دسترسپذیر و مقیاسپذیر باشد تا تعداد زیادی سرویس و درخواستهای همزمان را مدیریت کند، طراحی شده است.
نمونههایی از رجیستریهای سرویس:
- Consul: یک ابزار محبوب کشف سرویس و پیکربندی که به دلیل ویژگیهای قوی خود، از جمله بررسیهای سلامت و ذخیرهسازی کلید-مقدار، شناخته شده است.
- etcd: یک ذخیرهسازی کلید-مقدار توزیعشده که اغلب به عنوان یک رجیستری سرویس، بهویژه در محیطهای کوبرنتیس، استفاده میشود.
- ZooKeeper: یک سرویس متمرکز برای حفظ اطلاعات پیکربندی، نامگذاری، فراهم کردن همگامسازی توزیعشده و خدمات گروهی.
- Eureka: یک رجیستری سرویس که توسط نتفلیکس ارائه شده و اغلب در برنامههای Spring Cloud استفاده میشود.
- Kubernetes (با انتزاع سرویس خود): مکانیزم داخلی برای کشف سرویس و توازن بار را فراهم میکند که برای میکروسرویسهای کانتینری ضروری است.
فرآیند جستجوی سرویس: چگونه برنامههای فرانتاند، سرویسهای بکاند را پیدا میکنند
فرآیند جستجوی سرویس توضیح میدهد که چگونه یک برنامه فرانتاند (به عنوان مثال، یک مرورگر وب یا یک برنامه موبایل) سرویسهای بکاند را پیدا کرده و با آنها تعامل دارد. این فرآیند معمولاً شامل مراحل زیر است:
- برنامه فرانتاند درخواست سرویس میدهد: یک برنامه فرانتاند نیاز دارد تا یک سرویس بکاند خاص، مثلاً سرویس “user-profile” را فراخوانی کند.
- برنامه فرانتاند از رجیستری سرویس پرس و جو میکند: برنامه فرانتاند از رجیستری سرویس برای مکان شبکه (آدرس IP و پورت) سرویس “user-profile” پرس و جو میکند. برنامه از نام سرویس استفاده میکند، نه یک آدرس IP سختگذاری شده.
- رجیستری سرویس پاسخ میدهد: رجیستری سرویس مکانهای شبکه یک یا چند نمونه از سرویس “user-profile” را در صورت موجود بودن و سالم بودن، بازمیگرداند.
- برنامه فرانتاند فراخوانی را انجام میدهد: برنامه فرانتاند از اطلاعات بازگردانده شده برای ارسال درخواست به سرویس بکاند (به عنوان مثال، با استفاده از HTTP یا gRPC) استفاده میکند.
- توازن بار (اختیاری): اگر چندین نمونه از سرویس در دسترس باشند، میتوان از یک توازندهنده بار برای توزیع درخواستها بین نمونهها استفاده کرد. این اغلب توسط یک گیتوی API یا خود رجیستری سرویس مدیریت میشود.
مثال: یک برنامه بانکداری همراه را در نظر بگیرید. هنگامی که برنامه نیاز به نمایش موجودی حساب کاربر دارد، از رجیستری سرویس برای سرویس “account-balance” پرس و جو میکند. رجیستری سرویس ممکن است آدرس IP و پورت یک نمونه خاص از سرویس را برگرداند. سپس برنامه از این اطلاعات برای انجام یک فراخوانی API برای بازیابی موجودی حساب استفاده میکند.
روشهای جستجوی سرویس فرانتاند
چندین روش برای برنامههای فرانتاند جهت انجام جستجوی سرویس وجود دارد:
- کشف سرویس سمت کلاینت: برنامه فرانتاند مستقیماً با رجیستری سرویس تعامل دارد. این کنترل بیشتری را فراهم میکند اما مستلزم آن است که فرانتاند فرآیند جستجو را مدیریت کرده و مسائل احتمالی (مثلاً عدم در دسترس بودن رجیستری) را حل کند.
- گیتوی API: یک گیتوی API به عنوان یک واسطه بین برنامه فرانتاند و میکروسرویسهای بکاند عمل میکند. برنامه فرانتاند تمام درخواستهای خود را به گیتوی API ارسال میکند، که سپس از رجیستری سرویس برای مسیریابی درخواستها به سرویسهای بکاند صحیح استفاده میکند. این عمل مسیریابی و توازن بار را متمرکز کرده و انتزاع و امنیت را فراهم میکند.
- کشف سرویس مبتنی بر DNS: رجیستری سرویس رکوردهای DNS را با مکانهای شبکه نمونههای سرویس بهروزرسانی میکند. برنامه فرانتاند سپس میتواند از DNS برای حل نام سرویس به یک آدرس IP استفاده کند. این رویکرد فرآیند جستجو را ساده میکند اما میتواند نسبت به سایر روشها پویایی کمتری داشته باشد.
هر روش مزایا و معایب خاص خود را دارد. بهترین انتخاب بستگی به الزامات خاص برنامه دارد.
پیادهسازی کشف سرویس فرانتاند: مثالهای عملی
بیایید به چند مثال عملی از نحوه پیادهسازی کشف سرویس فرانتاند با استفاده از فناوریهای مختلف نگاهی بیندازیم.
مثال 1: استفاده از Consul و یک برنامه سمت کلاینت (مثال ساده شده)
سناریو: یک برنامه وب ساده (فرانتاند) نیاز به فراخوانی یک میکروسرویس بکاند به نام 'product-service' برای دریافت جزئیات محصول دارد. ما از Consul به عنوان رجیستری سرویس خود و یک کلاینت HTTP ساده در فرانتاند استفاده خواهیم کرد.
مراحل:
- نصب Consul: میتوانید Consul را به صورت محلی دانلود و اجرا کنید یا آن را در یک کلاستر مستقر کنید (برای جزئیات به مستندات Consul مراجعه کنید).
- ثبت 'product-service': میکروسرویس 'product-service' خود را در طول راهاندازی با Consul ثبت میکند. این ثبت شامل نام سرویس، آدرس IP و پورت آن است.
// Example registration (using Consul's API): curl --request PUT \\n\t --data '{ "ID": "product-service", "Name": "product-service", "Address": "192.168.1.100", "Port": 8080 }' \\n\t http://localhost:8500/v1/agent/service/register - جستجوی برنامه فرانتاند (مثال جاوااسکریپت): برنامه فرانتاند از Consul برای یافتن 'product-service' پرس و جو میکند.
async function getProductDetails(productId) { try { const registryResponse = await fetch('http://localhost:8500/v1/catalog/service/product-service'); const registryData = await registryResponse.json(); // Assuming the service registry returns the service information // including the service's IP address and port (e.g., a list of services) 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('Error fetching product details:', error); return null; } }
توضیح:
- برنامه فرانتاند از API کنسول برای واکشی جزئیات سرویس استفاده میکند.
- سپس با استفاده از جزئیات سرویس بازگردانده شده توسط کنسول، URL را برای فراخوانی میکروسرویس بکاند میسازد.
- مثالهای فوق برای نشان دادن مفهوم ساده شدهاند. برنامههای تولیدی معمولاً شامل مدیریت خطا، کشینگ و مکانیزمهای جستجوی پیچیدهتری هستند.
مثال 2: استفاده از یک گیتوی API (مانند Kong، Tyk یا AWS API Gateway)
سناریو: برنامههای فرانتاند از طریق یک گیتوی API با میکروسرویسهای بکاند ارتباط برقرار میکنند.
مراحل (مفهومی – با استفاده از Kong):
- راهاندازی گیتوی API: یک گیتوی API (مانند Kong) را نصب و پیکربندی کنید.
- ثبت سرویسها با گیتوی: سرویسها با گیتوی ثبت میشوند، اغلب از طریق رجیستری سرویس یا از طریق API مدیریتی گیتوی. این کار مسیرها را ایجاد میکند.
- فراخوانی گیتوی توسط فرانتاند: برنامههای فرانتاند درخواستها را به گیتوی API ارسال میکنند، معمولاً با استفاده از نقاط پایانی API با تعریف خوب.
- مسیریابی درخواست توسط گیتوی: گیتوی API برای تعیین نمونه صحیح سرویس بکاند بر اساس URL یا مسیر، با رجیستری سرویس (یا پیکربندی داخلی خود) مشورت میکند. سپس درخواست را به نمونه مناسب فوروارد میکند. گیتوی ممکن است نگرانیهای اضافی مانند احراز هویت، مجوز و محدودیت نرخ را نیز مدیریت کند.
مزایای استفاده از گیتوی API:
- مسیریابی متمرکز و توازن بار: کشف سرویس ساده شده برای فرانتاند.
- امنیت: احراز هویت، مجوز و محدودیت نرخ را میتوان در سطح گیتوی پیادهسازی کرد.
- قابلیت مشاهده: یک نقطه مرکزی برای ثبت، نظارت و ردیابی درخواستهای API فراهم میکند.
- انتزاع: پیچیدگی میکروسرویسهای زیرین را از فرانتاند پنهان میکند.
مثال 3: کوبرنتیس و کشف سرویس
کوبرنتیس (K8s) ویژگیهای کشف سرویس داخلی را فراهم میکند. هنگامی که یک سرویس را در کوبرنتیس مستقر میکنید، یک آبجکت سرویس متناظر ایجاد میشود. این آبجکت سرویس به عنوان یک توازندهنده بار و یک نقطه پایانی پایدار برای دسترسی به پادهای شما عمل میکند. پادها به صورت پویا با آبجکت سرویس از طریق DNS داخلی ثبت میشوند. آبجکت سرویس ماهیت پویا پادها (که ممکن است ایجاد، مقیاسبندی یا خاتمه یابند) را انتزاع میکند و یک نقطه دسترسی واحد را فراهم میکند.
سناریو: شما یک 'user-service' را در یک کلاستر کوبرنتیس مستقر کردهاید.
مراحل (مفهومی):
- استقرار پادهای 'user-service': استقرارها را با ایمیجهای کانتینر حاوی سرویس خود ایجاد کنید.
- ایجاد یک سرویس کوبرنتیس: یک سرویس کوبرنتیس تعریف کنید که پادهای 'user-service' را انتخاب کند. به این سرویس یک آدرس IP کلاستر و یک نام DNS اختصاص داده خواهد شد.
- دسترسی برنامه فرانتاند: برنامه فرانتاند میتواند با استفاده از نام DNS سرویس کوبرنتیس (به عنوان مثال، 'user-service.default.svc.cluster.local') به 'user-service' دسترسی پیدا کند. کوبرنتیس کشف سرویس، توازن بار و مسیریابی ترافیک را به صورت خودکار مدیریت میکند.
مزایای کشف سرویس کوبرنتیس:
- استقرار و مدیریت ساده: کوبرنتیس کشف سرویس را به صورت خودکار مدیریت میکند.
- مقیاسپذیری: سرویسها میتوانند به راحتی بدون نیاز به تغییرات فرانتاند مقیاسبندی شوند.
- انعطافپذیری: کوبرنتیس به صورت خودکار بررسیهای سلامت و توازن بار را برای اطمینان از دسترسپذیری بالا مدیریت میکند.
بهترین شیوهها برای کشف سرویس فرانتاند
پیادهسازی مؤثر کشف سرویس نیازمند برنامهریزی دقیق و در نظر گرفتن بهترین شیوهها است.
- رجیستری مناسب را انتخاب کنید: یک رجیستری سرویس را انتخاب کنید که نیازهای برنامه را برآورده کند، با در نظر گرفتن ویژگیهایی مانند بررسیهای سلامت، مقیاسپذیری و ادغام با زیرساخت موجود. گزینههایی مانند Consul، etcd، ZooKeeper، Eureka یا کشف سرویس داخلی کوبرنتیس را ارزیابی کنید.
- بررسیهای سلامت قوی را پیادهسازی کنید: اطمینان حاصل کنید که سرویسها بررسیهای سلامت جامع را پیادهسازی میکنند. رجیستری سرویس باید از این بررسیهای سلامت برای تعیین در دسترس بودن سرویس استفاده کند. بررسیهای سلامت باید وابستگیهای حیاتی سرویس را پوشش داده و نشان دهند که آیا سرویس آماده دریافت ترافیک است. از تست نقطه پایانی استفاده کنید.
- استراتژیهای توازن بار را در نظر بگیرید: توازن بار را برای توزیع یکنواخت ترافیک در چندین نمونه از یک سرویس پیادهسازی کنید. این کار عملکرد و دسترسپذیری را بهبود میبخشد. گیتویهای API و سرویس مش گزینههای انعطافپذیری برای توازن بار ارائه میدهند.
- کشینگ را پیادهسازی کنید: نتایج جستجوی سرویس را کش کنید تا بار روی رجیستری سرویس را کاهش داده و عملکرد را بهبود بخشید. برای جلوگیری از دادههای منسوخ، TTL (زمان-به-زندگی) را برای ورودیهای کش شده پیادهسازی کنید. یک کش محلی در برنامه فرانتاند یا استفاده از یک راهکار کشینگ اختصاصی را در نظر بگیرید.
- خطاهای سرویس را به آرامی مدیریت کنید: برنامههای فرانتاند باید در برابر خطاهای کشف سرویس مقاوم باشند. مکانیزمهای تلاش مجدد با بازگشت نمایی را برای مدیریت مسائل موقتی پیادهسازی کنید. مکانیزمهای جایگزین یا پیامهای خطا را برای اطلاع کاربران از عدم در دسترس بودن سرویس ارائه دهید. مدارهای شکن را برای جلوگیری از خطاهای آبشاری پیادهسازی کنید.
- رجیستری سرویس را نظارت کنید: رجیستری سرویس را نظارت کنید تا از سلامت و عملکرد آن اطمینان حاصل کنید. هشدارها را برای خرابیهای بررسی سلامت و سایر رویدادهای حیاتی تنظیم کنید. تعداد سرویسهای ثبت شده، زمان جستجو و استفاده کلی از منابع را نظارت کنید.
- گیتوی API را برای سیستمهای پیچیده در نظر بگیرید: برای معماریهای پیچیده میکروسرویس، یک گیتوی API یک نقطه مرکزی برای مدیریت کشف سرویس، مسیریابی، توازن بار، امنیت و سایر نگرانیهای فراگیر فراهم میکند.
- قراردادهای نامگذاری سازگار را پیادهسازی کنید: از یک قرارداد نامگذاری سازگار و منطقی برای سرویسها استفاده کنید. این کار کشف سرویس را ساده میکند و مدیریت سیستم را آسانتر میسازد. از رکوردهای DNS و فضاهای نام به طور مؤثر استفاده کنید.
- ثبت و عدم ثبت خودکار سرویس: ثبت و عدم ثبت سرویسها را خودکار کنید تا پیکربندی دستی حذف شده و از سازگاری اطمینان حاصل شود. ثبت سرویس را با فرآیند استقرار ادغام کنید. از پاکسازی صحیح ثبتنامهای سرویس در طول خاموش شدن سرویس اطمینان حاصل کنید.
- از نسخهبندی استفاده کنید: هنگام بهروزرسانی میکروسرویسها، از نسخهبندی و استراتژیهای استقرار مناسب برای به حداقل رساندن زمان خرابی و جلوگیری از تغییرات ناسازگار استفاده کنید. رجیستری باید قادر به ردیابی نسخههای سرویسهای موجود باشد.
تأثیر کشف سرویس فرانتاند: مزایا و معایب
کشف سرویس فرانتاند مزایای قابل توجهی دارد، اما پیچیدگیهای خاصی را نیز معرفی میکند.
مزایا:
- مقیاسپذیری بهبود یافته: امکان مقیاسبندی افقی سرویسها را بدون نیاز به تغییرات فرانتاند فراهم میکند.
- انعطافپذیری افزایش یافته: تغییر خودکار به نمونههای سرویس سالم در صورت خرابی.
- چابکی بیشتر: توسعه و استقرار سریع سرویسها و ویژگیهای جدید را تسهیل میکند.
- پیچیدگی کاهش یافته: تعامل فرانتاند با سرویسهای بکاند را ساده میکند.
- استفاده بهتر از منابع: توازن بار ترافیک را به طور مؤثر توزیع میکند.
معایب:
- افزایش پیچیدگی: یک لایه پیچیدگی دیگر به معماری اضافه میکند.
- نقطه تکی شکست: رجیستری سرویس میتواند به یک نقطه تکی شکست تبدیل شود اگر به درستی طراحی و مدیریت نشود. این مشکل از طریق تکثیر و پیکربندیهای دسترسپذیری بالا حل میشود.
- سربار عملکرد: جستجوی سرویس میتواند سربار عملکردی ایجاد کند اگر به درستی کش نشود. کشینگ این خطر را کاهش میدهد.
- سربار عملیاتی: نیازمند مدیریت دقیق رجیستری سرویس و بررسیهای سلامت است.
- چالشهای سیستمهای توزیعشده: تمام چالشهای سیستمهای توزیعشده (به عنوان مثال، سازگاری نهایی، تأخیر شبکه) را معرفی میکند.
نتیجهگیری: آینده کشف سرویس فرانتاند
کشف سرویس فرانتاند یک مؤلفه ضروری از معماریهای مدرن میکروسرویس است. با ادامه تکامل میکروسرویسها و توزیعیافتهتر شدن برنامهها، اهمیت مکانیزمهای کشف سرویس قابل اعتماد و کارآمد تنها افزایش خواهد یافت. با درک اصول رجیستریهای سرویس و فرآیندهای جستجو و با پیادهسازی بهترین شیوهها، سازمانها میتوانند برنامههای فرانتاند مقیاسپذیر، انعطافپذیر و چابکی را بسازند که به طور یکپارچه با سرویسهای بکاند تعامل دارند. پذیرش سرویس مشها و گیتویهای API پیشرفته پیچیدگی بیشتری به این فرآیندها میبخشد.
انتخاب رجیستری سرویس مناسب، استراتژیهای توازن بار متناسب و بررسیهای سلامت قوی، کلید موفقیت هستند. با افزایش مداوم پذیرش رایانش ابری و فناوریهای کانتینریسازی، نیاز به کشف سرویس کارآمد و قابل اعتماد همچنان یک اولویت اصلی برای معماران نرمافزار و توسعهدهندگان در سراسر جهان باقی خواهد ماند. آینده کشف سرویس فرانتاند به احتمال زیاد شامل اتوماسیون بیشتر، مسیریابی هوشمند و ادغام یکپارچه با فناوریهای نوظهور خواهد بود.
با در نظر گرفتن دقیق الزامات برنامه، پذیرش بهترین شیوهها و انتخاب ابزارها و فناوریهای مناسب، توسعهدهندگان میتوانند به طور مؤثر از کشف سرویس برای ساخت برنامههای مبتنی بر میکروسرویس بسیار مقیاسپذیر و انعطافپذیر که قادر به خدمترسانی به یک پایگاه کاربری جهانی هستند، بهره ببرند.
مطالعه بیشتر و منابع
- مستندات Consul: https://www.consul.io/docs
- مستندات etcd: https://etcd.io/docs
- مستندات ZooKeeper: https://zookeeper.apache.org/doc/current/
- مستندات Eureka (Netflix): https://github.com/Netflix/eureka
- مستندات Kubernetes: https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/service/
- گیتوی API Kong: https://konghq.com/products/kong-gateway
- گیتوی API Tyk: https://tyk.io/
- گیتوی API AWS: https://aws.amazon.com/api-gateway/
- فناوریهای سرویس مش (مانند Istio, Linkerd): برای کشف سرویس پیشرفته و مدیریت ترافیک، سرویس مشها را کاوش کنید.