Išnagrinėkite kritiškai svarbų taikomosios programos ribų užtikrinimo vaidmenį „frontend“ mikroservisų architektūrose. Sužinokite apie įvairias izoliacijos technikas.
Frontend mikroservisų izoliacija: taikomosios programos ribų užtikrinimas
Mikroservisai (angl. micro-frontends) siūlo galingą metodą kuriant mastelį keičiančias ir lengvai palaikomas išorinės sąsajos (frontend) taikomąsias programas. Tačiau sėkmingam šio architektūrinio modelio pritaikymui reikia atidžiai apsvarstyti taikomosios programos ribų užtikrinimą. Be tinkamos izoliacijos mikroservisai gali lengvai tapti glaudžiai susiję, paneigdami moduliškumo ir nepriklausomo diegimo privalumus. Šiame straipsnyje gilinamasi į esminį taikomosios programos ribų užtikrinimo vaidmenį mikroservisų architektūrose, nagrinėjamos skirtingos izoliacijos technikos ir jų poveikis palaikomumui, mastelio keitimui ir saugumui. Jame pateikiamos praktinės įžvalgos ir pavyzdžiai, padėsiantys jums suprojektuoti ir įdiegti patikimas mikroservisų sistemas.
Kas yra mikroservisai (Micro-Frontends)?
Mikroservisai yra architektūrinis stilius, kai viena išorinės sąsajos taikomoji programa yra sudaryta iš kelių mažesnių, nepriklausomų programų, kurias kuria ir diegia atskiros komandos. Pagalvokite apie tai kaip apie mikroservisų architektūrą, bet pritaikytą išorinei sąsajai. Kiekvienas mikroservisas yra atsakingas už tam tikrą funkciją ar sritį ir gali būti kuriamas naudojant skirtingas technologijas ir karkasus.
Pagrindiniai mikroservisų privalumai:
- Nepriklausomas kūrimas ir diegimas: Komandos gali dirbti autonomiškai su savo atitinkamais mikroservisais, nedarydamos įtakos kitoms.
- Technologijų įvairovė: Kiekvienas mikroservisas gali pasirinkti geriausią technologijų rinkinį savo specifiniams poreikiams, leisdamas eksperimentuoti ir diegti naujoves. Pavyzdžiui, vienas mikroservisas gali naudoti React, kitas Vue.js, o trečias Angular.
- Mastelio keitimas ir našumas: Mikroservisus galima keisti nepriklausomai, atsižvelgiant į jų specifinius srauto modelius. Jie taip pat gali būti optimizuoti našumui, atsižvelgiant į individualius reikalavimus. Pavyzdžiui, paieškos mikroservisui gali prireikti kitokių spartinimo strategijų nei paskyros valdymo mikroservisui.
- Geresnis palaikomumas: Mažesnes, labiau koncentruotas kodo bazes lengviau suprasti, testuoti ir prižiūrėti.
- Padidintas atsparumas: Jei vienas mikroservisas sugenda, tai nebūtinai paveikia visą taikomąją programą.
Kodėl taikomosios programos ribų užtikrinimas yra itin svarbus?
Nors mikroservisai siūlo didelių pranašumų, jie taip pat kelia naujų iššūkių. Vienas iš svarbiausių yra užtikrinti tinkamą izoliaciją tarp mikroservisų. Be aiškių ribų mikroservisai gali tapti glaudžiai susiję, o tai lemia:
- Kodo konfliktai: Skirtingos komandos gali netyčia įdiegti prieštaringus stilius ar JavaScript kodą, kuris sugadina kitus mikroservisus.
- Našumo problemos: Prastai veikiantis mikroservisas gali neigiamai paveikti visos taikomosios programos našumą.
- Saugumo pažeidžiamumai: Saugumo spraga viename mikroservise gali potencialiai pakenkti visai taikomajai programai.
- Diegimo priklausomybės: Pakeitimai viename mikroservise gali reikalauti iš naujo įdiegti kitus mikroservisus, paneigiant nepriklausomo diegimo pranašumą.
- Padidėjęs sudėtingumas: Tarpusavio priklausomybės tarp mikroservisų gali padaryti taikomąją programą sudėtingesnę ir sunkiau suprantamą.
Taikomosios programos ribų užtikrinimas yra procesas, kurio metu apibrėžiamos ir įgyvendinamos aiškios ribos tarp mikroservisų, siekiant išvengti šių problemų. Tai užtikrina, kad kiekvienas mikroservisas veiktų nepriklausomai ir neturėtų neigiamos įtakos kitoms taikomosios programos dalims.
Mikroservisų izoliavimo technikos
Mikroservisų architektūrose taikomosios programos riboms užtikrinti galima naudoti kelias technikas. Kiekviena technika turi savo kompromisus sudėtingumo, našumo ir lankstumo atžvilgiu. Štai keletas labiausiai paplitusių metodų apžvalga:
1. Izoliavimas naudojant IFrame
Aprašymas: IFrames suteikia stipriausią izoliacijos formą, įterpiant kiekvieną mikroservisą į savo nepriklausomą naršyklės kontekstą. Tai užtikrina, kad kiekvienas mikroservisas turėtų savo atskirą DOM, JavaScript aplinką ir CSS stilius.
Privalumai:
- Stipri izoliacija: IFrames suteikia visišką izoliaciją, užkertant kelią kodo konfliktams ir našumo problemoms.
- Technologijų agnostiškumas: Mikroservisai IFrames viduje gali naudoti bet kokį technologijų rinkinį, nepaveikdami vienas kito.
- Senų sistemų integracija: IFrames gali būti naudojami integruoti senas taikomąsias programas į mikroservisų architektūrą. Įsivaizduokite, kad seną Java applet'ą įkeliate į IFrame, kad jį integruotumėte į modernią React programą.
Trūkumai:
- Komunikacijos pridėtinės išlaidos: Komunikacija tarp mikroservisų IFrames viduje reikalauja naudoti `postMessage` API, kas gali būti sudėtinga ir sukelti našumo pridėtinių išlaidų.
- SEO iššūkiai: Turinį IFrames viduje paieškos sistemoms gali būti sunku indeksuoti.
- Prieinamumo problemos: IFrames gali kelti prieinamumo iššūkių, jei neįgyvendinami atsargiai.
- Vartotojo patirties apribojimai: Sukurti sklandžią vartotojo patirtį per kelis IFrames gali būti sunku, ypač tvarkant naršymą ir bendrą būseną.
Pavyzdys: Didelė el. prekybos platforma gali naudoti IFrames, kad izoliuotų savo atsiskaitymo procesą nuo likusios taikomosios programos. Tai užtikrina, kad bet kokios problemos atsiskaitymo procese nepaveiktų pagrindinio produktų katalogo ar naršymo patirties.
2. Web Components (Tinklo komponentai)
Aprašymas: Web Components (Tinklo komponentai) yra žiniatinklio standartų rinkinys, leidžiantis kurti daugkartinio naudojimo pasirinktinius HTML elementus su inkapsuliuotu stiliumi ir elgsena. Jie siūlo gerą pusiausvyrą tarp izoliacijos ir sąveikumo.
Privalumai:
- Inkapsuliacija: Web Components inkapsuliuoja savo vidinį stilių ir elgseną, užkertant kelią konfliktams su kitais komponentais. Shadow DOM yra pagrindinė šio proceso dalis.
- Daugkartinis naudojimas: Web Components gali būti naudojami įvairiuose mikroservisuose ir net skirtingose taikomosiose programose.
- Sąveikumas: Web Components gali būti naudojami su bet kuriuo JavaScript karkasu ar biblioteka.
- Našumas: Web Components paprastai pasižymi geru našumu, palyginti su IFrames.
Trūkumai:
- Sudėtingumas: Kurti Web Components gali būti sudėtingiau nei kurti tradicinius JavaScript komponentus.
- Naršyklių palaikymas: Nors palaikymas yra platus, senesnėms naršyklėms gali prireikti polifilų (polyfills).
- Stiliaus iššūkiai: Nors Shadow DOM suteikia stiliaus inkapsuliaciją, tai taip pat gali apsunkinti globalių stilių ar temų taikymą. Apsvarstykite galimybę naudoti CSS kintamuosius.
Pavyzdys: Finansinių paslaugų įmonė gali naudoti Web Components, kad sukurtų daugkartinio naudojimo diagramos komponentą, kuris būtų naudojamas įvairiuose mikroservisuose finansiniams duomenims rodyti. Tai užtikrina nuoseklumą ir sumažina kodo dubliavimą.
3. Module Federation (Modulių federacija)
Aprašymas: Module Federation, Webpack 5 funkcija, leidžia dinamiškai įkelti JavaScript modulius iš kitų taikomųjų programų vykdymo metu. Tai leidžia mikroservisams dalytis kodu ir priklausomybėmis, nereikalaujant, kad jie būtų sukompiliuoti kartu.
Privalumai:
- Kodo bendrinimas: Module Federation leidžia mikroservisams dalytis kodu ir priklausomybėmis, sumažinant kodo dubliavimą ir gerinant našumą.
- Dinaminiai atnaujinimai: Mikroservisus galima atnaujinti nepriklausomai, nereikalaujant visos taikomosios programos perkompiliavimo.
- Supaprastinta komunikacija: Module Federation leidžia mikroservisams tiesiogiai bendrauti tarpusavyje, nepasikliaujant sudėtingais komunikacijos mechanizmais.
Trūkumai:
- Sudėtingumas: Konfigūruoti Module Federation gali būti sudėtinga, ypač didelėse ir sudėtingose taikomosiose programose.
- Priklausomybių valdymas: Valdyti bendras priklausomybes gali būti iššūkis, nes skirtingiems mikroservisams gali prireikti skirtingų tos pačios priklausomybės versijų. Labai svarbu atidžiai fiksuoti versijas ir naudoti semantinį versijavimą.
- Vykdymo laiko pridėtinės išlaidos: Dinaminis modulių įkėlimas gali sukelti vykdymo laiko pridėtinių išlaidų, ypač jei nėra tinkamai optimizuotas.
Pavyzdys: Didelė žiniasklaidos įmonė gali naudoti Module Federation, kad leistų skirtingoms komandoms kurti ir diegti nepriklausomus mikroservisus skirtingoms turinio kategorijoms (pvz., naujienoms, sportui, pramogoms). Šie mikroservisai gali dalytis bendrais komponentais ir paslaugomis, pvz., vartotojo autentifikavimo moduliu.
4. Single-SPA
Aprašymas: Single-SPA yra JavaScript karkasas, leidžiantis valdyti kelis JavaScript karkasus viename puslapyje. Jis suteikia mechanizmą registruoti ir atjungti mikroservisus, remiantis URL maršrutais ar kitais kriterijais.
Privalumai:
- Karkasų agnostiškumas: Single-SPA galima naudoti su bet kuriuo JavaScript karkasu ar biblioteka.
- Laipsniškas pritaikymas: Single-SPA leidžia palaipsniui perkelti esamą monolitinę taikomąją programą į mikroservisų architektūrą.
- Centralizuotas maršrutų parinkimas: Single-SPA suteikia centralizuotą maršrutų parinkimo mechanizmą, skirtą valdyti navigaciją tarp mikroservisų.
Trūkumai:
- Sudėtingumas: Nustatyti ir konfigūruoti Single-SPA gali būti sudėtinga, ypač didelėse taikomosiose programose.
- Bendra vykdymo aplinka: Single-SPA remiasi bendra vykdymo aplinka, kuri gali sukelti galimus konfliktus tarp mikroservisų, jei nėra atidžiai valdoma.
- Našumo pridėtinės išlaidos: Kelių JavaScript karkasų valdymas gali sukelti našumo pridėtinių išlaidų, ypač pradinio puslapio įkėlimo metu.
Pavyzdys: Didelė švietimo platforma gali naudoti Single-SPA, kad integruotų skirtingus mokymosi modulius, kuriuos sukūrė skirtingos komandos, naudodamos skirtingas technologijas. Tai leidžia jiems palaipsniui perkelti savo esamą platformą į mikroservisų architektūrą, netrikdant vartotojo patirties.
5. Integracija kompiliavimo metu (pvz., naudojant npm paketus)
Aprašymas: Šis metodas apima mikroservisų publikavimą kaip daugkartinio naudojimo komponentus ar bibliotekas (pvz., npm paketus) ir jų importavimą į pagrindinę taikomąją programą kompiliavimo metu. Nors techniškai tai yra mikroservisų metodas, jam dažnai trūksta vykdymo laiko izoliacijos pranašumų, būdingų kitiems metodams.
Privalumai:
- Paprastumas: Santykinai paprasta įgyvendinti, ypač jei komandos jau yra susipažinusios su paketų valdymu.
- Kodo pakartotinis naudojimas: Skatina kodo pakartotinį naudojimą ir komponentizavimą.
Trūkumai:
- Ribota izoliacija: Mažesnė vykdymo laiko izoliacija nei kitų metodų. Pakeitus vieną mikroservisą, reikia perkompiliuoti ir iš naujo įdiegti pagrindinę taikomąją programą.
- Galimi priklausomybių konfliktai: Reikalauja atidaus bendrų priklausomybių valdymo, siekiant išvengti konfliktų.
Pavyzdys: Įmonė, kurianti vidinių įrankių rinkinį, gali sukurti bendrus vartotojo sąsajos komponentus (pvz., mygtukus, formas, duomenų tinklelius) kaip npm paketus. Kiekvienas įrankis gali importuoti ir naudoti šiuos komponentus, užtikrindamas nuoseklią išvaizdą ir veikimą visame rinkinyje.
Tinkamos izoliacijos technikos pasirinkimas
Geriausia izoliacijos technika jūsų mikroservisų architektūrai priklauso nuo kelių veiksnių, įskaitant:
- Reikalingas izoliacijos lygis: Kiek svarbu visiškai izoliuoti mikroservisus vieną nuo kito?
- Taikomosios programos sudėtingumas: Kiek mikroservisų yra ir kokie jie sudėtingi?
- Technologijų rinkinys: Kokios technologijos naudojamos kuriant mikroservisus?
- Komandos patirtis: Kokią patirtį komanda turi su skirtingomis izoliacijos technikomis?
- Našumo reikalavimai: Kokie yra taikomosios programos našumo reikalavimai?
Štai lentelė, apibendrinanti kiekvienos technikos kompromisus:
| Technika | Izoliacijos lygis | Sudėtingumas | Našumas | Lankstumas |
|---|---|---|---|---|
| IFrames | Aukštas | Vidutinis | Žemas | Aukštas |
| Web Components | Vidutinis | Vidutinis | Vidutinis | Vidutinis |
| Module Federation | Žemas iki vidutinio | Aukštas | Vidutinis iki aukšto | Vidutinis |
| Single-SPA | Žemas iki vidutinio | Aukštas | Vidutinis | Aukštas |
| Integracija kompiliavimo metu | Žemas | Žemas | Aukštas | Žemas |
Geriausios taikomosios programos ribų užtikrinimo praktikos
Nepriklausomai nuo pasirinktos izoliacijos technikos, yra keletas geriausių praktikų, kurios gali padėti užtikrinti tinkamą taikomosios programos ribų užtikrinimą:
- Apibrėžkite aiškias ribas: Aiškiai apibrėžkite kiekvieno mikroserviso atsakomybes ir ribas. Tai padės išvengti dubliavimosi ir painiavos. Apsvarstykite galimybę naudoti srities valdomo projektavimo (DDD) principus.
- Nustatykite komunikacijos protokolus: Apibrėžkite aiškius komunikacijos protokolus tarp mikroservisų. Venkite tiesioginių priklausomybių ir naudokite gerai apibrėžtas API arba įvykiais pagrįstą komunikaciją.
- Įgyvendinkite griežtą versijavimą: Naudokite griežtą bendrų komponentų ir priklausomybių versijavimą. Tai padės išvengti suderinamumo problemų, kai mikroservisai atnaujinami nepriklausomai. Labai rekomenduojama naudoti semantinį versijavimą (SemVer).
- Automatizuokite testavimą: Įgyvendinkite automatinį testavimą, kad užtikrintumėte, jog mikroservisai yra tinkamai izoliuoti ir nesukelia regresijų kitose taikomosios programos dalyse. Įtraukite vienetų testus, integracijos testus ir „end-to-end“ testus.
- Stebėkite našumą: Stebėkite kiekvieno mikroserviso našumą, kad nustatytumėte ir pašalintumėte galimas našumo problemas. Naudokite įrankius, tokius kaip Google PageSpeed Insights, WebPageTest ar New Relic.
- Užtikrinkite kodo stiliaus nuoseklumą: Naudokite linterius ir formatuotojus (pvz., ESLint ir Prettier), kad užtikrintumėte nuoseklų kodo stilių visuose mikroservisuose. Tai pagerina palaikomumą ir sumažina konfliktų riziką.
- Įdiekite patikimą CI/CD konvejerį: Automatizuokite kiekvieno mikroserviso kūrimo, testavimo ir diegimo procesus, kad užtikrintumėte nepriklausomus ir patikimus išleidimus.
- Sukurkite valdymo modelį: Apibrėžkite aiškias gaires ir politikas, skirtas mikroservisų kūrimui ir diegimui, kad užtikrintumėte nuoseklumą ir kokybę visoje organizacijoje.
Realaus pasaulio mikroservisų architektūrų pavyzdžiai
Kelios didelės įmonės sėkmingai pritaikė mikroservisų architektūras kurdamos mastelį keičiančias ir palaikomas išorinės sąsajos taikomąsias programas. Štai keletas pavyzdžių:
- Spotify: Spotify naudoja mikroservisų architektūrą savo darbalaukio programai kurti, kur skirtingos komandos yra atsakingos už skirtingas funkcijas, tokias kaip muzikos atkūrimas, tinklalaidžių naršymas ir vartotojo profilio valdymas.
- IKEA: IKEA naudoja mikroservisus skirtingoms savo el. prekybos svetainės dalims valdyti, pavyzdžiui, produktų puslapiams, pirkinių krepšeliui ir atsiskaitymui.
- DAZN: DAZN, sporto transliacijų paslauga, naudoja mikroservisus savo žiniatinklio ir mobiliosioms programoms kurti, kur skirtingos komandos yra atsakingos už skirtingas sporto lygas ir regionus.
- Klarna: Naudoja mikroservisų architektūrą, kad teiktų lanksčius ir mastelį keičiančius mokėjimo sprendimus prekybininkams ir vartotojams visame pasaulyje.
Mikroservisų izoliacijos ateitis
Mikroservisų aplinka nuolat keičiasi, nuolat atsiranda naujų įrankių ir technikų. Štai keletas pagrindinių tendencijų, kurias verta stebėti:
- Patobulinti įrankiai: Galime tikėtis pamatyti daugiau patikimų ir vartotojui draugiškų įrankių, skirtų mikroservisų taikomosioms programoms kurti ir valdyti.
- Standartizacija: Vyksta darbai siekiant standartizuoti API ir protokolus, naudojamus komunikacijai tarp mikroservisų.
- Serverio pusės atvaizdavimas (Server-side rendering): Serverio pusės atvaizdavimas tampa vis svarbesnis siekiant pagerinti mikroservisų taikomųjų programų našumą ir SEO.
- Periferinė kompiuterija (Edge computing): Periferinė kompiuterija gali būti naudojama siekiant pagerinti mikroservisų taikomųjų programų našumą ir mastelio keitimą, paskirstant jas arčiau vartotojų.
Išvada
Taikomosios programos ribų užtikrinimas yra kritiškai svarbus aspektas kuriant sėkmingas mikroservisų architektūras. Atidžiai pasirinkdami tinkamą izoliacijos techniką ir laikydamiesi geriausių praktikų, galite užtikrinti, kad jūsų mikroservisai veiktų nepriklausomai ir neturėtų neigiamos įtakos kitoms taikomosios programos dalims. Tai leis jums kurti labiau mastelį keičiančias, palaikomas ir atsparias išorinės sąsajos taikomąsias programas.
Mikroservisai siūlo patrauklų požiūrį į sudėtingų išorinės sąsajos taikomųjų programų kūrimą, tačiau reikalauja kruopštaus planavimo ir vykdymo. Norint pasiekti sėkmę, būtina suprasti skirtingas izoliacijos technikas ir jų kompromisus. Kadangi mikroservisų aplinka ir toliau vystosi, norint kurti ateities išorinės sąsajos architektūras, bus labai svarbu būti informuotam apie naujausias tendencijas ir geriausias praktikas.