میکروسرویس‌های تایپ‌اسکریپت: دستیابی به ایمنی نوع در ارتباطات سرویس

معماری میکروسرویس مزایای بسیاری از جمله افزایش مقیاس‌پذیری، استقرار مستقل و تنوع فناوری را ارائه می‌دهد. با این حال، هماهنگی چندین سرویس مستقل پیچیدگی‌هایی را به همراه دارد، به ویژه در تضمین یکپارچگی داده‌ها و ارتباط قابل اعتماد. تایپ‌اسکریپت، با سیستم تایپ قوی خود، ابزارهای قدرتمندی برای مقابله با این چالش‌ها و افزایش پایداری تعاملات میکروسرویس ارائه می‌کند.

اهمیت ایمنی نوع در میکروسرویس‌ها

در یک برنامه یکپارچه (Monolithic)، انواع داده معمولاً در یک پایگاه کد واحد تعریف و اجرا می‌شوند. اما میکروسرویس‌ها اغلب شامل تیم‌ها، فناوری‌ها و محیط‌های استقرار متفاوت هستند. بدون یک مکانیزم سازگار و قابل اعتماد برای اعتبارسنجی داده‌ها، خطر خطاهای ادغام و خرابی‌های زمان اجرا به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. ایمنی نوع با اعمال بررسی دقیق نوع در زمان کامپایل، این خطرات را کاهش می‌دهد و تضمین می‌کند که داده‌های مبادله شده بین سرویس‌ها از قراردادهای از پیش تعریف شده پیروی می‌کنند.

مزایای ایمنی نوع:

• کاهش خطاها: بررسی نوع، خطاهای احتمالی را در اوایل چرخه عمر توسعه شناسایی می‌کند و از غافلگیری‌های زمان اجرا و تلاش‌های پرهزینه برای اشکال‌زدایی جلوگیری می‌کند.
• بهبود کیفیت کد: حاشیه‌نویسی‌های نوع (Type annotations) خوانایی و قابلیت نگهداری کد را افزایش می‌دهند و درک و اصلاح رابط‌های سرویس را برای توسعه‌دهندگان آسان‌تر می‌کنند.
• همکاری پیشرفته: تعاریف نوع شفاف به عنوان یک قرارداد بین سرویس‌ها عمل می‌کنند و همکاری بی‌وقفه بین تیم‌های مختلف را تسهیل می‌کنند.
• افزایش اعتماد: ایمنی نوع اعتماد بیشتری را در صحت و قابلیت اطمینان تعاملات میکروسرویس فراهم می‌کند.

استراتژی‌هایی برای ارتباط سرویس نوع‌امن در تایپ‌اسکریپت

چندین رویکرد را می‌توان برای دستیابی به ارتباط سرویس نوع‌امن در میکروسرویس‌های مبتنی بر تایپ‌اسکریپت به کار گرفت. استراتژی بهینه به پروتکل ارتباطی و معماری خاص بستگی دارد.

۱. تعاریف نوع مشترک

یکی از رویکردهای ساده، تعریف تعاریف نوع مشترک در یک مخزن مرکزی (به عنوان مثال، یک بسته npm اختصاصی یا یک مخزن گیت مشترک) و وارد کردن آنها به هر میکروسرویس است. این کار تضمین می‌کند که همه سرویس‌ها درک یکسانی از ساختارهای داده‌ای که مبادله می‌شوند، داشته باشند.

مثال:

دو میکروسرویس را در نظر بگیرید: یک سرویس سفارش و یک سرویس پرداخت. آنها باید اطلاعاتی در مورد سفارشات و پرداخت‌ها مبادله کنند. یک بسته تعریف نوع مشترک می‌تواند شامل موارد زیر باشد:

// shared-types/src/index.ts

export interface Order {
  orderId: string;
  customerId: string;
  items: { productId: string; quantity: number; }[];
  totalAmount: number;
  status: 'pending' | 'processing' | 'completed' | 'cancelled';
}

export interface Payment {
  paymentId: string;
  orderId: string;
  amount: number;
  paymentMethod: 'credit_card' | 'paypal' | 'bank_transfer';
  status: 'pending' | 'completed' | 'failed';
}

سرویس سفارش و سرویس پرداخت می‌توانند این رابط‌ها را وارد کرده و از آنها برای تعریف قراردادهای API خود استفاده کنند.

// order-service/src/index.ts
import { Order } from 'shared-types';

async function createOrder(orderData: Order): Promise<Order> {
  // ...
  return orderData;
}

// payment-service/src/index.ts
import { Payment } from 'shared-types';

async function processPayment(paymentData: Payment): Promise<Payment> {
  // ...
  return paymentData;
}

مزایا:

• پیاده‌سازی و درک آسان.
• تضمین سازگاری در سراسر سرویس‌ها.

معایب:

• همبستگی تنگاتنگ بین سرویس‌ها – تغییرات در انواع مشترک نیازمند استقرار مجدد تمام سرویس‌های وابسته است.
• احتمال بروز تضادهای نسخه‌بندی در صورت عدم به‌روزرسانی همزمان سرویس‌ها.

۲. زبان‌های تعریف API (مانند OpenAPI/Swagger)

زبان‌های تعریف API مانند OpenAPI (که قبلاً Swagger نامیده می‌شد) راهی استاندارد برای توصیف APIهای RESTful ارائه می‌دهند. کد تایپ‌اسکریپت را می‌توان از مشخصات OpenAPI تولید کرد که ایمنی نوع را تضمین کرده و کدهای تکراری را کاهش می‌دهد.

مثال:

یک مشخصات OpenAPI برای سرویس سفارش ممکن است به این شکل باشد:

openapi: 3.0.0
info:
  title: Order Service API
  version: 1.0.0
paths:
  /orders:
    post:
      summary: Create a new order
      requestBody:
        required: true
        content:
          application/json:
            schema:
              $ref: '#/components/schemas/Order'
      responses:
        '201':
          description: Order created successfully
          content:
            application/json:
              schema:
                $ref: '#/components/schemas/Order'
components:
  schemas:
    Order:
      type: object
      properties:
        orderId:
          type: string
        customerId:
          type: string
        items:
          type: array
          items:
            type: object
            properties:
              productId:
                type: string
              quantity:
                type: integer
        totalAmount:
          type: number
        status:
          type: string
          enum: [pending, processing, completed, cancelled]

ابزارهایی مانند openapi-typescript را می‌توان برای تولید انواع تایپ‌اسکریپت از این مشخصات استفاده کرد:

npx openapi-typescript order-service.yaml > order-service.d.ts

این کار یک فایل order-service.d.ts حاوی انواع تایپ‌اسکریپت برای API سفارش تولید می‌کند که می‌تواند در سایر سرویس‌ها برای اطمینان از ارتباط نوع‌امن استفاده شود.

مزایا:

• مستندسازی استاندارد API و تولید کد.
• بهبود قابلیت کشف سرویس‌ها.
• کاهش کدهای تکراری.

معایب:

• نیازمند یادگیری و نگهداری مشخصات OpenAPI است.
• می‌تواند پیچیده‌تر از تعاریف نوع مشترک ساده باشد.

۳. gRPC با پروتکل بافرها

gRPC یک چارچوب RPC متن‌باز با عملکرد بالا است که از پروتکل بافرها به عنوان زبان تعریف رابط خود استفاده می‌کند. پروتکل بافرها به شما امکان می‌دهد ساختارهای داده و رابط‌های سرویس را به روشی مستقل از پلتفرم تعریف کنید. کد تایپ‌اسکریپت را می‌توان از تعاریف پروتکل بافر با استفاده از ابزارهایی مانند ts-proto یا @protobuf-ts/plugin تولید کرد که ایمنی نوع و ارتباط کارآمد را تضمین می‌کند.

مثال:

یک تعریف پروتکل بافر برای سرویس سفارش ممکن است به این شکل باشد:

// order.proto
syntax = "proto3";

package order;

message Order {
  string order_id = 1;
  string customer_id = 2;
  repeated OrderItem items = 3;
  double total_amount = 4;
  OrderStatus status = 5;
}

message OrderItem {
  string product_id = 1;
  int32 quantity = 2;
}

enum OrderStatus {
  PENDING = 0;
  PROCESSING = 1;
  COMPLETED = 2;
  CANCELLED = 3;
}

service OrderService {
  rpc CreateOrder (CreateOrderRequest) returns (Order) {}
}

message CreateOrderRequest {
    Order order = 1;
}

ابزار ts-proto را می‌توان برای تولید کد تایپ‌اسکریپت از این تعریف استفاده کرد:

tsx ts-proto --filename=order.proto --output=src/order.ts

این کار یک فایل src/order.ts حاوی انواع تایپ‌اسکریپت و stubs سرویس برای API سفارش تولید می‌کند که می‌تواند در سایر سرویس‌ها برای اطمینان از ارتباط gRPC نوع‌امن و کارآمد استفاده شود.

مزایا:

• عملکرد بالا و ارتباط کارآمد.
• ایمنی نوع قوی از طریق پروتکل بافرها.
• مستقل از زبان – از چندین زبان پشتیبانی می‌کند.

معایب:

• نیازمند یادگیری مفاهیم پروتکل بافرها و gRPC است.
• تنظیم آن می‌تواند پیچیده‌تر از APIهای RESTful باشد.

۴. صفوف پیام و معماری رویدادمحور با تعاریف نوع

در معماری‌های رویدادمحور، میکروسرویس‌ها به صورت ناهمزمان از طریق صفوف پیام (مانند RabbitMQ، Kafka) با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. برای تضمین ایمنی نوع، رابط‌های تایپ‌اسکریپت را برای پیام‌های مبادله شده تعریف کنید و از یک کتابخانه اعتبارسنجی طرح (مانند joi یا ajv) برای اعتبارسنجی پیام‌ها در زمان اجرا استفاده کنید.

مثال:

یک سرویس موجودی کالا را در نظر بگیرید که هنگامی که سطح موجودی یک محصول تغییر می‌کند، یک رویداد منتشر می‌کند. پیام رویداد را می‌توان به صورت زیر تعریف کرد:

// inventory-event.ts

export interface InventoryEvent {
  productId: string;
  newStockLevel: number;
  timestamp: Date;
}

export const inventoryEventSchema = Joi.object({
    productId: Joi.string().required(),
    newStockLevel: Joi.number().integer().required(),
    timestamp: Joi.date().required(),
});

سرویس موجودی کالا پیام‌هایی مطابق با این رابط منتشر می‌کند و سایر سرویس‌ها (به عنوان مثال، سرویس اعلان) می‌توانند در این رویدادها مشترک شوند و آنها را به روشی نوع‌امن پردازش کنند.

// notification-service.ts
import { InventoryEvent, inventoryEventSchema } from './inventory-event';
import Joi from 'joi';

async function handleInventoryEvent(message: any) {
  const { value, error } = inventoryEventSchema.validate(message);
  if (error) {
    console.error('Invalid inventory event:', error);
    return;
  }

  const event: InventoryEvent = value;

  // Process the event...
  console.log(`Product ${event.productId} stock level changed to ${event.newStockLevel}`);
}

مزایا:

• سرویس‌های جداگانه و مقیاس‌پذیری بهبود یافته.
• ارتباط ناهمزمان.
• ایمنی نوع از طریق اعتبارسنجی طرح.

معایب:

• افزایش پیچیدگی در مقایسه با ارتباط همزمان.
• نیازمند مدیریت دقیق صفوف پیام و طرح‌های رویداد است.

بهترین شیوه‌ها برای حفظ ایمنی نوع

حفظ ایمنی نوع در معماری میکروسرویس نیازمند نظم و پایبندی به بهترین شیوه‌ها است:

• تعاریف نوع متمرکز: تعاریف نوع مشترک را در یک مخزن مرکزی که برای همه سرویس‌ها قابل دسترسی است، ذخیره کنید.
• نسخه‌بندی: از نسخه‌بندی معنایی برای تعاریف نوع مشترک برای مدیریت تغییرات و وابستگی‌ها استفاده کنید.
• تولید کد: از ابزارهای تولید کد برای تولید خودکار انواع تایپ‌اسکریپت از تعاریف API یا پروتکل بافرها بهره ببرید.
• اعتبارسنجی طرح: اعتبارسنجی طرح در زمان اجرا را برای اطمینان از یکپارچگی داده‌ها، به ویژه در معماری‌های رویدادمحور، پیاده‌سازی کنید.
• یکپارچه‌سازی مداوم: بررسی نوع و linting را در خط لوله CI/CD خود ادغام کنید تا خطاها را زودتر شناسایی کنید.
• مستندسازی: قراردادهای API و ساختارهای داده را به وضوح مستند کنید.
• نظارت و هشدار: ارتباطات سرویس را برای خطاهای نوع و ناسازگاری‌ها نظارت کنید.

ملاحظات پیشرفته

API Gateways: API Gatewayها می‌توانند نقش حیاتی در اعمال قراردادهای نوع و اعتبارسنجی درخواست‌ها قبل از رسیدن به سرویس‌های بک‌اند ایفا کنند. آنها همچنین می‌توانند برای تبدیل داده‌ها بین فرمت‌های مختلف استفاده شوند.

GraphQL: GraphQL راهی انعطاف‌پذیر و کارآمد برای کوئری گرفتن داده‌ها از چندین میکروسرویس ارائه می‌دهد. شمای GraphQL را می‌توان در تایپ‌اسکریپت تعریف کرد که ایمنی نوع را تضمین کرده و ابزارهای قدرتمندی را فعال می‌کند.

تست قرارداد: تست قرارداد بر تأیید اینکه سرویس‌ها به قراردادهای تعریف شده توسط مصرف‌کنندگان خود پایبند هستند، تمرکز دارد. این به جلوگیری از تغییرات مخرب و تضمین سازگاری بین سرویس‌ها کمک می‌کند.

معماری‌های چندزبانه (Polyglot): هنگام استفاده از ترکیبی از زبان‌ها، تعریف قراردادها و طرح‌های داده حتی حیاتی‌تر می‌شود. فرمت‌های استانداردی مانند JSON Schema یا پروتکل بافرها می‌توانند به پر کردن شکاف بین فناوری‌های مختلف کمک کنند.

نتیجه‌گیری

ایمنی نوع برای ساخت معماری‌های میکروسرویس قوی و قابل اعتماد ضروری است. تایپ‌اسکریپت ابزارها و تکنیک‌های قدرتمندی را برای اعمال بررسی نوع و تضمین یکپارچگی داده‌ها در سراسر مرزهای سرویس ارائه می‌دهد. با اتخاذ استراتژی‌ها و بهترین شیوه‌های مطرح شده در این مقاله، می‌توانید خطاهای ادغام را به طور قابل توجهی کاهش دهید، کیفیت کد را بهبود بخشید و مقاومت کلی اکوسیستم میکروسرویس خود را افزایش دهید.

چه تعاریف نوع مشترک، زبان‌های تعریف API، gRPC با پروتکل بافرها، یا صفوف پیام با اعتبارسنجی طرح را انتخاب کنید، به یاد داشته باشید که یک سیستم نوع خوب تعریف شده و اعمال شده، سنگ بنای یک معماری میکروسرویس موفق است. ایمنی نوع را بپذیرید، و میکروسرویس‌های شما از شما تشکر خواهند کرد.

این مقاله یک مرور کلی و جامع از ایمنی نوع در میکروسرویس‌های تایپ‌اسکریپت ارائه می‌دهد. این مقاله برای معماران نرم‌افزار، توسعه‌دهندگان و هر کسی که علاقه‌مند به ساخت سیستم‌های توزیع شده قوی و مقیاس‌پذیر است، در نظر گرفته شده است.