Frontend Microservices: Service Discovery en Communicatiestrategieën

De microservice architectuur heeft de backend ontwikkeling gerevolutioneerd, waardoor teams schaalbare, veerkrachtige en onafhankelijk inzetbare services kunnen bouwen. Nu wordt dit architectonische patroon steeds vaker toegepast op de frontend, wat leidt tot frontend microservices, ook wel bekend als micro frontends. Dit artikel duikt in de cruciale aspecten van service discovery en communicatie binnen een frontend microservice architectuur.

Wat zijn Frontend Microservices?

Frontend microservices (of micro frontends) zijn een architectonische aanpak waarbij een frontend applicatie wordt ontleed in kleinere, onafhankelijk inzetbare en onderhoudbare eenheden. Elke micro frontend is doorgaans eigendom van een apart team, wat zorgt voor meer autonomie, snellere ontwikkelcycli en eenvoudigere schaalbaarheid. In tegenstelling tot monolithische frontends, waar alle functies nauw met elkaar verbonden zijn, bevorderen micro frontends modulariteit en losse koppeling.

Voordelen van Frontend Microservices:

• Onafhankelijke Inzet: Teams kunnen hun micro frontends inzetten zonder andere delen van de applicatie te beïnvloeden, wat implementatierisico's vermindert en snellere iteraties mogelijk maakt.
• Technologische Diversiteit: Elk team kan de beste technologie stack kiezen voor hun specifieke micro frontend, wat ruimte biedt voor experimenten en innovatie.
• Verbeterde Schaalbaarheid: Micro frontends kunnen onafhankelijk worden geschaald op basis van hun specifieke behoeften, waardoor het gebruik van bronnen wordt geoptimaliseerd.
• Verhoogde Teamautonomie: Teams hebben volledige eigendom van hun micro frontends, wat leidt tot meer autonomie en snellere besluitvorming.
• Eenvoudiger Onderhoud: Kleinere codebases zijn gemakkelijker te onderhouden en te begrijpen, waardoor het risico op het introduceren van bugs wordt verminderd.

Uitdagingen van Frontend Microservices:

• Verhoogde Complexiteit: Het beheren van meerdere micro frontends kan complexer zijn dan het beheren van één monolithische frontend.
• Service Discovery en Communicatie: Het implementeren van effectieve service discovery en communicatiemechanismen is cruciaal voor het succes van een micro frontend architectuur.
• Gedeelde Componenten: Het beheren van gedeelde componenten en afhankelijkheden tussen micro frontends kan uitdagend zijn.
• Prestatieoptimalisatie: Prestatieoptimalisatie over meerdere micro frontends vereist zorgvuldige overweging van laadstrategieën en datatransmissiemechanismen.
• Integratietesten: Integratietesten kunnen complexer zijn in een micro frontend architectuur, omdat het de interactie tussen meerdere onafhankelijke eenheden vereist.

Service Discovery in Frontend Microservices

Service discovery is het proces van het automatisch lokaliseren en verbinden met services in een gedistribueerd systeem. In een frontend microservice architectuur is service discovery essentieel om micro frontends in staat te stellen met elkaar en met backend services te communiceren. Er zijn verschillende benaderingen voor service discovery in frontend microservices, elk met zijn eigen voor- en nadelen.

Benaderingen voor Service Discovery:

1. Statische Configuratie:

Bij deze aanpak wordt de locatie van elke micro frontend vastgelegd in een configuratiebestand of omgevingsvariabele. Dit is de eenvoudigste aanpak, maar ook de minst flexibele. Als de locatie van een micro frontend verandert, moet u het configuratiebestand bijwerken en de applicatie opnieuw inzetten.

Voorbeeld:

            const microFrontendConfig = {
  "productCatalog": "https://product-catalog.example.com",
  "shoppingCart": "https://shopping-cart.example.com",
  "userProfile": "https://user-profile.example.com"
};

            

              
                Copy
              
            
          

Voordelen:

• Eenvoudig te implementeren.

Nadelen:

• Niet schaalbaar.
• Herinzet vereist voor configuratiewijzigingen.
• Niet veerkrachtig tegen storingen.

2. DNS-gebaseerde Service Discovery:

Deze aanpak gebruikt DNS om de locatie van micro frontends op te lossen. Elke micro frontend krijgt een DNS-record toegewezen en clients kunnen DNS-queries gebruiken om de locatie ervan te ontdekken. Deze aanpak is flexibeler dan statische configuratie, omdat u de DNS-records kunt bijwerken zonder de applicatie opnieuw in te zetten.

Voorbeeld:

• product-catalog.microfrontends.example.com IN A 192.0.2.10
• shopping-cart.microfrontends.example.com IN A 192.0.2.11

            const microFrontendUrls = {
  "productCatalog": `http://${new URL("product-catalog.microfrontends.example.com").hostname}`,
  "shoppingCart": `http://${new URL("shopping-cart.microfrontends.example.com").hostname}`
};

            

              
                Copy
              
            
          

Voordelen:

• Flexibeler dan statische configuratie.
• Kan worden geïntegreerd met bestaande DNS-infrastructuur.

Nadelen:

• Vereist beheer van DNS-records.
• Wijzigingen kunnen traag propageren.
• Afhankelijk van de beschikbaarheid van de DNS-infrastructuur.

3. Service Registry:

Deze aanpak maakt gebruik van een speciale service registry om de locatie van micro frontends op te slaan. Micro frontends registreren zichzelf bij de service registry wanneer ze opstarten, en clients kunnen de service registry bevragen om hun locatie te ontdekken. Dit is de meest dynamische en veerkrachtige aanpak, omdat de service registry ongezonde micro frontends automatisch kan detecteren en verwijderen.

• Consul
• Eureka
• etcd
• ZooKeeper

Voorbeeld (met Consul):

            // Voorbeeld met Node.js en de 'node-consul' bibliotheek
const consul = require('consul')({
  host: 'consul.example.com', // Consul server adres
  port: 8500
});

const serviceRegistration = {
  name: 'product-catalog',
  id: 'product-catalog-1',
  address: '192.168.1.10',
  port: 3000,
  check: {
    http: 'http://192.168.1.10:3000/health',
    interval: '10s',
    timeout: '5s'
  }
};

consul.agent.service.register(serviceRegistration, function(err) {
  if (err) throw err;
  console.log('Geregistreerd bij Consul');
});

            

              
                Copy
              
            
          

            consul.agent.service.list(function(err, result) {
  if (err) throw err;
  const productCatalogService = Object.values(result).find(service => service.Service === 'product-catalog');

  if (productCatalogService) {
    const productCatalogUrl = `http://${productCatalogService.Address}:${productCatalogService.Port}`;
    console.log('Product Catalog URL:', productCatalogUrl);
  } else {
    console.log('Product Catalog service niet gevonden');
  }
});

            

              
                Copy
              
            
          

Voordelen:

• Zeer dynamisch en veerkrachtig.
• Ondersteunt health checks en automatische failover.
• Biedt een centraal controlepunt voor servicebeheer.

Nadelen:

• Vereist het implementeren en beheren van een service registry.
• Voegt complexiteit toe aan de architectuur.

4. API Gateway:

Een API gateway fungeert als één enkel toegangspunt voor alle verzoeken naar de backend services. Het kan service discovery, routing, authenticatie en autorisatie afhandelen. In de context van frontend microservices kan de API gateway worden gebruikt om verzoeken naar de juiste micro frontend te routeren op basis van het URL-pad of andere criteria. De API Gateway abstraheert de complexiteit van de individuele services van de client. Bedrijven als Netflix en Amazon maken veelvuldig gebruik van API Gateways.

Voorbeeld:

            # nginx configuratie

http {
  upstream product_catalog {
    server product-catalog.example.com:8080;
  }

  upstream shopping_cart {
    server shopping-cart.example.com:8081;
  }

  server {
    listen 80;

    location /product-catalog/ {
      proxy_pass http://product_catalog/;
    }

    location /shopping-cart/ {
      proxy_pass http://shopping_cart/;
    }
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Voordelen:

• Gecentraliseerd toegangspunt voor alle verzoeken.
• Handelt routing, authenticatie en autorisatie af.
• Vereenvoudigt service discovery voor clients.

Nadelen:

• Kan een knelpunt worden als het niet correct wordt geschaald.
• Voegt complexiteit toe aan de architectuur.
• Vereist zorgvuldige configuratie en beheer.

5. Backend for Frontend (BFF):

Het Backend for Frontend (BFF) patroon omvat het creëren van een aparte backend service voor elke frontend. Elke BFF is verantwoordelijk voor het aggregeren van gegevens van meerdere backend services en het afstemmen van de respons op de specifieke behoeften van de frontend. In een micro frontend architectuur kan elke micro frontend zijn eigen BFF hebben, wat het ophalen van gegevens vereenvoudigt en de complexiteit van de frontend code vermindert. Deze aanpak is met name nuttig bij het omgaan met verschillende soorten clients (bijv. web, mobiel) die verschillende dataformaten of aggregaties nodig hebben.

Voorbeeld:

Voordelen:

• Geoptimaliseerd voor specifieke frontend behoeften.
• Vermindert complexiteit aan de frontend.
• Maakt onafhankelijke evolutie van frontends en backends mogelijk.

Nadelen:

• Vereist het ontwikkelen en onderhouden van meerdere backend services.
• Kan leiden tot code duplicatie indien niet correct beheerd.
• Verhoogt de operationele overhead.

Communicatiestrategieën in Frontend Microservices

Zodra micro frontends zijn ontdekt, moeten ze met elkaar communiceren om een naadloze gebruikerservaring te bieden. Er zijn verschillende communicatiepatronen die kunnen worden gebruikt in een frontend microservice architectuur.

Communicatiepatronen:

1. Directe Communicatie:

Bij dit patroon communiceren micro frontends direct met elkaar via HTTP-verzoeken of andere protocollen. Dit is het eenvoudigste communicatiepatroon, maar kan leiden tot nauwe koppeling en verhoogde complexiteit. Het kan ook leiden tot prestatieproblemen als micro frontends zich in verschillende netwerken of regio's bevinden.

Voorbeeld:

            // In de productlijst micro frontend:

async function getCartCount() {
  const response = await fetch('https://shopping-cart.example.com/cart/count');
  const data = await response.json();
  return data.count;
}

// ... toon het winkelwagen aantal in de productlijst

            

              
                Copy
              
            
          

Voordelen:

• Eenvoudig te implementeren.

Nadelen:

• Nauwe koppeling tussen micro frontends.
• Verhoogde complexiteit.
• Potentiële prestatieproblemen.
• Moeilijk te beheren afhankelijkheden.

2. Events (Publish/Subscribe):

Bij dit patroon communiceren micro frontends met elkaar door events te publiceren en erop te abonneren. Wanneer een micro frontend een event publiceert, ontvangen alle andere micro frontends die zich op dat event hebben geabonneerd een melding. Dit patroon bevordert losse koppeling en stelt micro frontends in staat te reageren op wijzigingen in andere delen van de applicatie zonder de details van die wijzigingen te kennen.

Voorbeeld:

            // Winkelwagen Micro Frontend (Publisher):

function addItemToCart(item) {
  // ... voeg item toe aan winkelwagen
  publishEvent('cartItemAdded', { itemId: item.id });
}

function publishEvent(eventName, data) {
  // ... publiceer het event met een message broker of custom event bus
}

// Productlijst Micro Frontend (Subscriber):

subscribeToEvent('cartItemAdded', (data) => {
  // ... werk het weergegeven winkelwagen aantal bij op basis van de event data
});

function subscribeToEvent(eventName, callback) {
  // ... abonneer op het event met een message broker of custom event bus
}

            

              
                Copy
              
            
          

Voordelen:

• Losse koppeling tussen micro frontends.
• Verhoogde flexibiliteit.
• Verbeterde schaalbaarheid.

Nadelen:

• Vereist de implementatie van een message broker of event bus.
• Kan moeilijk te debuggen zijn.
• Eventual consistency kan een uitdaging zijn.

3. Gedeelde Staat:

Bij dit patroon delen micro frontends een gemeenschappelijke staat die op een centrale locatie wordt opgeslagen, zoals een browser cookie, lokale opslag of een gedeelde database. Micro frontends kunnen de gedeelde staat benaderen en wijzigen, waardoor ze indirect met elkaar kunnen communiceren. Dit patroon is nuttig voor het delen van kleine hoeveelheden gegevens, maar kan leiden tot prestatieproblemen en gegevensinconsistenties als het niet correct wordt beheerd. Overweeg het gebruik van een state management bibliotheek zoals Redux of Vuex voor het beheren van gedeelde staat.

Voorbeeld:

            // Het instellen van de authenticatie token (bijv. in de authenticatie micro frontend)

document.cookie = "authToken=your_auth_token; path=/";

// Toegang krijgen tot de authenticatie token (bijv. in andere micro frontends)

function getAuthToken() {
  const cookies = document.cookie.split(';');
  for (let i = 0; i < cookies.length; i++) {
    const cookie = cookies[i].trim();
    if (cookie.startsWith('authToken=')) {
      return cookie.substring('authToken='.length);
    }
  }
  return null;
}

const authToken = getAuthToken();
if (authToken) {
  // ... gebruik de auth token om de gebruiker te authenticeren
}

            

              
                Copy
              
            
          

Voordelen:

• Eenvoudig te implementeren voor kleine hoeveelheden gegevens.

Nadelen:

• Kan leiden tot prestatieproblemen.
• Gegevensinconsistenties kunnen optreden.
• Moeilijk te beheren staatswijzigingen.
• Veiligheidsrisico's indien niet zorgvuldig behandeld (bijv. opslaan van gevoelige gegevens in cookies).

4. Window Events (Custom Events):

Micro frontends kunnen communiceren met behulp van custom events die worden afgegeven op het `window` object. Dit stelt micro frontends in staat om te interageren, zelfs als ze in verschillende iframes of web componenten worden geladen. Het is een browser-native benadering, maar vereist zorgvuldig beheer van eventnamen en dataformaten om conflicten te voorkomen en consistentie te behouden.

Voorbeeld:

            // Micro Frontend A (Publisher)

const event = new CustomEvent('custom-event', { detail: { message: 'Hallo van Micro Frontend A' } });
window.dispatchEvent(event);

// Micro Frontend B (Subscriber)

window.addEventListener('custom-event', (event) => {
  console.log('Event ontvangen:', event.detail.message);
});

            

              
                Copy
              
            
          

Voordelen:

• Native browserondersteuning.
• Relatief eenvoudig te implementeren voor basiscommunicatie.

Nadelen:

• Globale naamruimte kan leiden tot conflicten.
• Moeilijk te beheren complexe event structuren.
• Beperkte schaalbaarheid voor grote applicaties.
• Vereist zorgvuldige coördinatie tussen teams om naamconflicten te voorkomen.

5. Module Federation (Webpack 5):

Module federation stelt een JavaScript-applicatie in staat om code dynamisch te laden vanuit een andere applicatie tijdens runtime. Het maakt het mogelijk om code en afhankelijkheden te delen tussen verschillende micro frontends zonder npm-pakketten te hoeven publiceren en consumeren. Dit is een krachtige aanpak voor het bouwen van composable en uitbreidbare frontends, maar vereist zorgvuldige planning en configuratie.

Voorbeeld:

            // Micro Frontend A (webpack.config.js)

const ModuleFederationPlugin = require('webpack/lib/container/ModuleFederationPlugin');

module.exports = {
  // ... andere webpack configuraties
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'MicroFrontendA',
      remotes: {
        'MicroFrontendB': 'MicroFrontendB@http://localhost:3001/remoteEntry.js',
      },
      shared: ['react', 'react-dom'], // Deel afhankelijkheden om duplicaten te voorkomen
    }),
  ],
};

// Micro Frontend A (Component)

import React from 'react';
import RemoteComponent from 'MicroFrontendB/Component';

const App = () => {
  return (
    

      
Micro Frontend A
      
    
  );
};

export default App;

// Micro Frontend B (webpack.config.js)

const ModuleFederationPlugin = require('webpack/lib/container/ModuleFederationPlugin');

module.exports = {
  // ... andere webpack configuraties
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'MicroFrontendB',
      exposes: {
        './Component': './src/Component',
      },
      shared: ['react', 'react-dom'],
    }),
  ],
};

// Micro Frontend B (src/Component.js)

import React from 'react';

const Component = () => {
  return 
Hallo van Micro Frontend B!
;
};

export default Component;

            

              
                Copy
              
            
          

Voordelen:

• Code delen en hergebruiken zonder npm-pakketten.
• Dynamisch laden van componenten tijdens runtime.
• Verbeterde build-tijden en implementatie-efficiëntie.

Nadelen:

• Vereist Webpack 5 of hoger.
• Kan complex zijn om te configureren.
• Versiecompatibiliteitsproblemen met gedeelde afhankelijkheden kunnen optreden.

6. Web Components:

Web Components zijn een set webstandaarden waarmee u herbruikbare aangepaste HTML-elementen kunt maken met ingekapselde styling en gedrag. Ze bieden een platform-agnostische manier om micro frontends te bouwen die in elke webapplicatie kunnen worden geïntegreerd, ongeacht de onderliggende framework. Hoewel ze uitstekende inkapseling bieden, kunnen ze aanvullende tooling of frameworks vereisen om complexe state management of data binding scenario's af te handelen.

Voorbeeld:

            // Micro Frontend A (Web Component)

class MyCustomElement extends HTMLElement {
  constructor() {
    super();
    this.attachShadow({ mode: 'open' }); // Gekapselde shadow DOM
    this.shadowRoot.innerHTML = `
      
      
Hallo van Web Component!
    `;
  }
}

customElements.define('my-custom-element', MyCustomElement);

// Het gebruiken van de Web Component op elke HTML pagina



            

              
                Copy
              
            
          

Voordelen:

• Framework-agnostisch en herbruikbaar in verschillende applicaties.
• Gekapselde styling en gedrag.
• Gestandaardiseerde webtechnologie.

Nadelen:

• Kan omslachtig zijn om te schrijven zonder een hulplibrary.
• Kan polyfills vereisen voor oudere browsers.
• State management en data binding kunnen complexer zijn in vergelijking met framework-gebaseerde oplossingen.

De Juiste Strategie Kiezen

De beste service discovery en communicatiestrategie voor uw frontend microservice architectuur hangt af van verschillende factoren, waaronder:

• De grootte en complexiteit van uw applicatie. Voor kleinere applicaties kan een eenvoudige aanpak zoals statische configuratie of directe communicatie volstaan. Voor grotere, complexere applicaties wordt een robuustere aanpak zoals een service registry of event-driven architectuur aanbevolen.
• Het niveau van autonomie dat uw teams nodig hebben. Als teams zeer autonoom moeten zijn, verdient een los gekoppeld communicatiepatroon zoals events de voorkeur. Als teams nauwer kunnen coördineren, kan een nauwer gekoppeld patroon zoals directe communicatie acceptabel zijn.
• De prestatievereisten van uw applicatie. Sommige communicatiepatronen, zoals directe communicatie, kunnen prestatiebevorderender zijn dan andere, zoals events. De prestatievoordelen van directe communicatie kunnen echter teniet worden gedaan door de verhoogde complexiteit en nauwe koppeling.
• Uw bestaande infrastructuur. Als u al een service registry of message broker heeft, is het logisch om die infrastructuur te benutten voor uw frontend microservices.

Best Practices

• Houd het simpel. Begin met de eenvoudigste aanpak die aan uw behoeften voldoet en verhoog de complexiteit geleidelijk indien nodig.
• Geef de voorkeur aan losse koppeling. Losse koppeling maakt uw applicatie flexibeler, veerkrachtiger en gemakkelijker te onderhouden.
• Gebruik een consistent communicatiepatroon. Het gebruik van een consistent communicatiepatroon over uw micro frontends maakt uw applicatie gemakkelijker te begrijpen en te debuggen.
• Monitor uw services. Monitor de gezondheid en prestaties van uw micro frontends om ervoor te zorgen dat ze correct functioneren.
• Implementeer robuuste foutafhandeling. Behandel fouten gracieus en geef informatieve foutmeldingen aan gebruikers.
• Documenteer uw architectuur. Documenteer de service discovery en communicatie patronen die in uw applicatie worden gebruikt om andere ontwikkelaars te helpen deze te begrijpen en te onderhouden.

Conclusie

Frontend microservices bieden aanzienlijke voordelen op het gebied van schaalbaarheid, onderhoudbaarheid en teamautonomie. Het implementeren van een succesvolle micro frontend architectuur vereist echter zorgvuldige overweging van service discovery en communicatiestrategieën. Door de juiste benaderingen te kiezen en best practices te volgen, kunt u een robuuste en flexibele frontend bouwen die voldoet aan de behoeften van uw gebruikers en uw ontwikkelingsteams.

De sleutel tot succesvolle implementatie van micro frontends ligt in het begrijpen van de afwegingen tussen verschillende service discovery en communicatie patronen. Hoewel statische configuratie eenvoud biedt, mist het de dynamiek van een service registry. Directe communicatie lijkt eenvoudig, maar kan leiden tot nauwe koppeling, terwijl event-driven architecturen losse koppeling bevorderen, maar complexiteit introduceren op het gebied van message brokering en eventual consistency. Module federation biedt een krachtige manier om code te delen, maar vereist een moderne build toolchain. Op dezelfde manier bieden web components een gestandaardiseerde aanpak, maar ze moeten mogelijk worden aangevuld met frameworks bij het beheren van staat en data binding.

Uiteindelijk hangt de optimale keuze af van de specifieke vereisten van het project, de expertise van het team en de algemene architecturale doelen. Een goed geplande strategie, gecombineerd met naleving van best practices, kan resulteren in een robuuste en schaalbare micro frontend architectuur die een superieure gebruikerservaring levert.