Pozadinski sustavi za korisnička sučelja (BFF): Obrasci API pristupnika za moderne arhitekture

U današnjem složenom aplikacijskom okruženju, gdje različita korisnička sučelja (web, mobilni uređaji, IoT uređaji itd.) trebaju komunicirati s višestrukim pozadinskim servisima, obrasci Pozadinski sustavi za korisnička sučelja (BFF) i API pristupnik (API Gateway) postali su ključne arhitektonske komponente. Ovi obrasci pružaju sloj apstrakcije koji pojednostavljuje komunikaciju, poboljšava performanse i unapređuje cjelokupno korisničko iskustvo. Ovaj članak detaljno istražuje te obrasce, raspravljajući o njihovim prednostima, strategijama implementacije i slučajevima upotrebe.

Što je obrazac Pozadinski sustav za korisničko sučelje (BFF)?

Obrazac BFF zagovara stvaranje zasebnog pozadinskog servisa za svaku vrstu korisničke aplikacije. Umjesto monolitnog pozadinskog sustava koji opslužuje sve klijente, svako korisničko sučelje ima vlastiti namjenski pozadinski sustav prilagođen svojim specifičnim potrebama. To omogućuje veću fleksibilnost i optimizaciju za svakog klijenta.

Prednosti BFF obrasca:

Poboljšane performanse: Svaki BFF može biti optimiziran za specifične zahtjeve obrade podataka svojeg korisničkog sučelja. To smanjuje količinu prenesenih podataka i opterećenje obrade na strani klijenta, što dovodi do bržeg učitavanja i fluidnijeg korisničkog iskustva. Na primjer, mobilni BFF može agregirati podatke iz više mikroservisa u jedan, sažet odgovor, minimizirajući mrežnu latenciju.
Pojednostavljen razvoj korisničkog sučelja: Korisnička sučelja više se ne moraju baviti složenom pozadinskom logikom ili transformacijama podataka. BFF se bavi svime time, pružajući čist i dosljedan API. Razvojni inženjeri korisničkih sučelja mogu se usredotočiti na izgradnju korisničkih sučelja i funkcionalnosti bez brige o složenosti pozadinskog sustava.
Povećana agilnost: Svaki BFF može se razvijati i implementirati neovisno, što omogućuje brže iteracijske cikluse i smanjeni rizik. Promjene na jednom BFF-u ne utječu na druga korisnička sučelja. To je posebno korisno u organizacijama s više timova za korisnička sučelja koji rade na različitim platformama.
Poboljšana sigurnost: BFF-ovi mogu implementirati sigurnosne politike specifične za svako korisničko sučelje. Na primjer, mobilni BFF može koristiti različite mehanizme provjere autentičnosti i autorizacije od web BFF-a. To omogućuje granularniju kontrolu nad pristupom osjetljivim podacima.
Tehnološka raznolikost: BFF-ovi vam omogućuju odabir najboljeg tehnološkog skupa za zahtjeve određenog korisničkog sučelja. Jedan BFF može biti napisan u Node.js-u zbog svojih neblokirajućih I/O sposobnosti, dok drugi može biti napisan u Javi zbog svoje robusnosti i skalabilnosti.

Primjer scenarija:

Razmotrimo aplikaciju za e-trgovinu s web i mobilnim korisničkim sučeljem. Web sučelje prikazuje detaljne informacije o proizvodu, uključujući recenzije, ocjene i povezane proizvode. Mobilno sučelje, s druge strane, usredotočeno je na pojednostavljeno iskustvo kupnje s jednostavnijim prikazom proizvoda. BFF za web sučelje dohvaćao bi i formatirao sve potrebne detalje o proizvodu, dok bi mobilni BFF dohvatio samo bitne informacije potrebne za mobilnu aplikaciju. Time se izbjegava nepotreban prijenos podataka i poboljšavaju performanse oba korisnička sučelja.

Što je obrazac API pristupnik (API Gateway)?

API pristupnik djeluje kao jedinstvena ulazna točka za sve zahtjeve klijenata prema pozadinskim servisima. Nalazi se ispred mikroservisa i obavlja zadatke kao što su usmjeravanje, provjera autentičnosti, autorizacija, ograničavanje broja zahtjeva (rate limiting) i transformacija zahtjeva.

Prednosti obrasca API pristupnik:

Centralizirana ulazna točka: Pruža jedinstvenu ulaznu točku za sve zahtjeve klijenata, pojednostavljujući integraciju na strani klijenta. Klijenti ne moraju znati lokaciju ili broj pozadinskih servisa.
Usmjeravanje zahtjeva: Usmjerava zahtjeve na odgovarajući pozadinski servis na temelju putanje zahtjeva, zaglavlja ili drugih kriterija.
Provjera autentičnosti i autorizacija: Provedba sigurnosnih politika i kontrola pristupa pozadinskim servisima.
Ograničavanje broja zahtjeva: Sprječava zloupotrebu i štiti pozadinske servise od preopterećenja prekomjernim prometom.
Transformacija zahtjeva: Transformira zahtjeve i odgovore kako bi odgovarali potrebama klijenta ili pozadinskih servisa. To može uključivati konverziju formata podataka, prijevod protokola i obogaćivanje podataka.
Nadzor i zapisivanje (logging): Pruža središnju točku za nadzor i zapisivanje API prometa, omogućujući bolji uvid u performanse i sigurnost sustava.
Razdvajanje (Decoupling): Razdvaja korisnička sučelja od pozadinskih servisa, omogućujući pozadinskim servisima da se neovisno razvijaju bez utjecaja na klijente.

Primjer scenarija:

Zamislite bankarsku aplikaciju s mikroservisima za upravljanje računima, obradu transakcija i korisničku podršku. API pristupnik bi obrađivao sve dolazne zahtjeve s mobilnih i web aplikacija. Autentificirao bi korisnike, autorizirao pristup određenim resursima i usmjeravao zahtjeve na odgovarajući mikroservis na temelju tražene krajnje točke (endpoint). Na primjer, zahtjev na `/accounts` mogao bi biti usmjeren na mikroservis za upravljanje računima, dok bi zahtjev na `/transactions` bio usmjeren na mikroservis za obradu transakcija.

Kombiniranje BFF-a i API pristupnika: Moćna sinergija

Obrasci BFF i API pristupnik mogu se kombinirati kako bi se stvorila robusna i skalabilna API arhitektura. API pristupnik obrađuje opće probleme usmjeravanja, provjere autentičnosti i ograničavanja broja zahtjeva, dok BFF-ovi prilagođavaju API specifičnim potrebama svakog korisničkog sučelja.

U ovom kombiniranom pristupu, API pristupnik djeluje kao ulazna točka za sve zahtjeve klijenata, a zatim usmjerava zahtjeve na odgovarajući BFF. BFF zatim komunicira s pozadinskim mikroservisima kako bi dohvatio i transformirao podatke potrebne korisničkom sučelju. Ova arhitektura pruža prednosti oba obrasca: centraliziranu ulaznu točku, pojednostavljen razvoj korisničkog sučelja i optimizirane performanse.

Razmatranja pri implementaciji:

Tehnološki skup (Technology Stack): Odaberite tehnološki skup za svoje BFF-ove i API pristupnik koji odgovara vještinama vašeg tima i zahtjevima vaše aplikacije. Popularni izbori uključuju Node.js, Javu, Python i Go.
Upravljanje API-jima: Koristite platformu za upravljanje API-jima za upravljanje vašim API pristupnikom i BFF-ovima. To će pružiti značajke kao što su API dokumentacija, analitika i sigurnost. Primjeri platformi za upravljanje API-jima uključuju Kong, Tyk, Apigee i Azure API Management.
Sigurnost: Implementirajte robusne sigurnosne politike kako biste zaštitili svoje API-je od neovlaštenog pristupa. To uključuje provjeru autentičnosti, autorizaciju i provjeru valjanosti ulaznih podataka. Razmislite o korištenju OAuth 2.0 ili OpenID Connecta za provjeru autentičnosti i autorizaciju.
Nadzor i zapisivanje: Pažljivo nadzirite svoje API-je kako biste identificirali uska grla u performansama i sigurnosne probleme. Koristite zapisivanje za praćenje API prometa i otklanjanje pogrešaka. Alati poput Prometheusa, Grafane i ELK stacka mogu biti korisni.
Implementacija (Deployment): Implementirajte svoje BFF-ove i API pristupnik na skalabilan i pouzdan način. Razmislite o korištenju tehnologija kontejnerizacije poput Dockera i Kubernetesa.

Primjeri arhitektura

Evo nekoliko primjera arhitektura koje kombiniraju obrasce BFF i API pristupnika:

1. Osnovni BFF s API pristupnikom

U ovom scenariju, API pristupnik obavlja osnovno usmjeravanje i provjeru autentičnosti, usmjeravajući promet prema specifičnim BFF-ovima na temelju vrste klijenta (web, mobilni itd.). Svaki BFF zatim orkestrira pozive prema više mikroservisa i transformira podatke za specifično korisničko sučelje.

2. API pristupnik kao obrnuti proxy (Reverse Proxy)

API pristupnik djeluje kao obrnuti proxy, usmjeravajući zahtjeve na različite pozadinske servise, uključujući BFF-ove. BFF-ovi su i dalje odgovorni za prilagodbu odgovora za svako korisničko sučelje, ali API pristupnik upravlja balansiranjem opterećenja i drugim zajedničkim aspektima.

3. Integracija sa servisnom mrežom (Service Mesh)

U naprednijoj arhitekturi, API pristupnik može se integrirati sa servisnom mrežom poput Istio ili Linkerd. Servisna mreža upravlja otkrivanjem servisa, upravljanjem prometom i sigurnosnim politikama, dok se API pristupnik usredotočuje na vanjsko upravljanje API-jima i transformaciju zahtjeva. BFF-ovi tada mogu iskoristiti servisnu mrežu za internu komunikaciju i sigurnost.

Slučajevi upotrebe

Obrasci BFF i API pristupnik posebno su prikladni za sljedeće slučajeve upotrebe:

Mikroservisne arhitekture: Prilikom izrade aplikacija s mikroservisima, obrasci BFF i API pristupnik mogu pomoći u pojednostavljenju komunikacije između korisničkih sučelja i pozadinskih servisa.
Višeplatformske aplikacije: Kada podržavate više korisničkih sučelja (web, mobilni, IoT itd.), obrazac BFF može pomoći u optimizaciji korisničkog iskustva za svaku platformu.
Modernizacija naslijeđenih sustava: Prilikom modernizacije naslijeđenog sustava, obrazac API pristupnik može pružiti sloj apstrakcije koji omogućuje integraciju naslijeđenog sustava s novim mikroservisima.
Razvoj "API-first" pristupom: Prilikom usvajanja pristupa razvoju "API-first", obrazac API pristupnik može pomoći u definiranju i upravljanju API-jima koje će koristiti korisnička sučelja.
Sigurnost i usklađenost: Za centraliziranje sigurnosnih politika i osiguravanje usklađenosti s industrijskim propisima.

Uobičajeni izazovi i rješenja

Iako su moćni, implementacija obrazaca BFF i API pristupnik donosi vlastiti skup izazova:

Povećana složenost: Uvođenje novih slojeva apstrakcije može povećati ukupnu složenost sustava. Rješenje: Pažljivo planiranje i dizajn su ključni. Počnite s jednostavnom implementacijom i postupno dodajte složenost prema potrebi. Pravilna dokumentacija i nadzor također su ključni.
Dodatni troškovi održavanja: Upravljanje s više BFF-ova može biti dugotrajno. Rješenje: Automatizirajte implementaciju i upravljanje BFF-ovima. Koristite alate za infrastrukturu kao kod (Infrastructure-as-Code) i CI/CD cjevovode.
Uska grla u performansama: API pristupnik može postati usko grlo u performansama ako nije pravilno skaliran. Rješenje: Skalirajte API pristupnik horizontalno kako biste se nosili s povećanim prometom. Koristite predmemoriranje (caching) kako biste smanjili opterećenje na pozadinskim servisima. Odaberite implementaciju API pristupnika koja je performansna i skalabilna.
Sigurnosni rizici: API pristupnik i BFF-ovi mogu biti ranjivi na sigurnosne napade ako nisu pravilno osigurani. Rješenje: Implementirajte robusne sigurnosne politike, uključujući provjeru autentičnosti, autorizaciju i provjeru valjanosti ulaznih podataka. Redovito provjeravajte svoje API-je na sigurnosne ranjivosti. Budite u toku s najnovijim sigurnosnim zakrpama i najboljim praksama.
Dodatno opterećenje i latencija: Uvođenje dodatnih slojeva može dodati latenciju. Rješenje: Optimizirajte komunikaciju između BFF-ova i pozadinskih servisa. Koristite učinkovite formate za serijalizaciju podataka i tehnike predmemoriranja. Lokacija BFF-ova blizu korisnika također može smanjiti latenciju.

Alati i tehnologije

Nekoliko alata i tehnologija može se koristiti za implementaciju obrazaca BFF i API pristupnik:

API pristupnici: Kong, Tyk, Apigee, Azure API Management, AWS API Gateway, Mulesoft, Express Gateway, Ambassador.
Okviri za BFF: Node.js s Express.js ili Fastify, Java sa Spring Boot, Python s Flask ili Django, Go s Gin ili Echo.
Servisne mreže: Istio, Linkerd, Consul Connect.
Platforme za upravljanje API-jima: Ove platforme pružaju značajke kao što su API dokumentacija, analitika i sigurnost. Primjeri uključuju Kong, Tyk, Apigee i Azure API Management.
Alati za nadzor i zapisivanje: Prometheus, Grafana, ELK stack (Elasticsearch, Logstash, Kibana).
Kontejnerizacija i orkestracija: Docker, Kubernetes.

Zaključak

Obrasci Pozadinski sustavi za korisnička sučelja (BFF) i API pristupnik moćni su alati za izgradnju modernih, skalabilnih i održivih mikroservisnih arhitektura. Pružajući sloj apstrakcije između korisničkih sučelja i pozadinskih servisa, ovi obrasci mogu pojednostaviti razvoj, poboljšati performanse i povećati sigurnost. Iako implementacija može biti izazovna, prednosti ovih obrazaca nadmašuju troškove, posebno u složenim aplikacijama s raznolikim korisničkim sučeljima. Pažljivim planiranjem arhitekture i odabirom pravih alata, možete iskoristiti obrasce BFF i API pristupnik za stvaranje robusnog i fleksibilnog API-ja koji zadovoljava potrebe vaših korisnika i vašeg poslovanja.

Kako se tehnologija nastavlja razvijati, ovi će se obrasci nesumnjivo prilagođavati i također razvijati, dodatno učvršćujući svoju važnost u modernom razvoju aplikacija.