Mikrotjänster för Frontend: Strategier för Tjänsteupptäckt och Kommunikation

Mikrotjänstarkitekturen har revolutionerat backend-utveckling och möjliggjort för team att bygga skalbara, motståndskraftiga och oberoende driftsättningsbara tjänster. Nu anammas detta arkitekturmönster i allt högre grad på frontend-sidan, vilket ger upphov till mikrotjänster för frontend, även kända som micro frontends. Denna artikel fördjupar sig i de avgörande aspekterna av tjänsteupptäckt och kommunikation inom en frontend-mikrotjänstarkitektur.

Vad är Mikrotjänster för Frontend?

Mikrotjänster för frontend (eller micro frontends) är ett arkitektoniskt tillvägagångssätt där en frontend-applikation delas upp i mindre, oberoende driftsättningsbara och underhållbara enheter. Varje micro frontend ägs vanligtvis av ett separat team, vilket möjliggör större autonomi, snabbare utvecklingscykler och enklare skalning. Till skillnad från monolitiska frontends, där alla funktioner är tätt kopplade, främjar micro frontends modularitet och lös koppling.

Fördelar med Mikrotjänster för Frontend:

• Oberoende driftsättning: Team kan driftsätta sina micro frontends utan att påverka andra delar av applikationen, vilket minskar driftsättningsrisker och möjliggör snabbare iterationer.
• Teknisk mångfald: Varje team kan välja den bästa teknikstacken för sin specifika micro frontend, vilket möjliggör experiment och innovation.
• Förbättrad skalbarhet: Micro frontends kan skalas oberoende baserat på deras specifika behov, vilket optimerar resursanvändningen.
• Ökad teamautonomi: Team har fullt ägande av sina micro frontends, vilket leder till ökad autonomi och snabbare beslutsfattande.
• Enklare underhåll: Mindre kodbaser är enklare att underhålla och förstå, vilket minskar risken för att introducera buggar.

Utmaningar med Mikrotjänster för Frontend:

• Ökad komplexitet: Att hantera flera micro frontends kan vara mer komplext än att hantera en enda monolitisk frontend.
• Tjänsteupptäckt och kommunikation: Att implementera effektiva mekanismer för tjänsteupptäckt och kommunikation är avgörande för framgången med en micro frontend-arkitektur.
• Delade komponenter: Att hantera delade komponenter och beroenden över flera micro frontends kan vara utmanande.
• Prestandaoptimering: Att optimera prestanda över flera micro frontends kräver noggrant övervägande av laddningsstrategier och dataöverföringsmekanismer.
• Integrationstestning: Integrationstestning kan vara mer komplex i en micro frontend-arkitektur, eftersom det kräver testning av interaktionen mellan flera oberoende enheter.

Tjänsteupptäckt i Mikrotjänster för Frontend

Tjänsteupptäckt är processen att automatiskt lokalisera och ansluta till tjänster i ett distribuerat system. I en frontend-mikrotjänstarkitektur är tjänsteupptäckt avgörande för att möjliggöra kommunikation mellan micro frontends och med backend-tjänster. Det finns flera metoder för tjänsteupptäckt i mikrotjänster för frontend, var och en med sina egna för- och nackdelar.

Metoder för Tjänsteupptäckt:

1. Statisk konfiguration:

Med denna metod är platsen för varje micro frontend hårdkodad i en konfigurationsfil eller en miljövariabel. Detta är den enklaste metoden, men också den minst flexibla. Om platsen för en micro frontend ändras måste du uppdatera konfigurationsfilen och driftsätta applikationen på nytt.

Exempel:

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

              
                Copy
              
            
          

Fördelar:

• Enkel att implementera.

Nackdelar:

• Inte skalbar.
• Kräver ny driftsättning vid konfigurationsändringar.
• Inte motståndskraftig mot fel.

2. DNS-baserad tjänsteupptäckt:

Denna metod använder DNS för att matcha platsen för micro frontends. Varje micro frontend tilldelas en DNS-post, och klienter kan använda DNS-frågor för att hitta dess plats. Denna metod är mer flexibel än statisk konfiguration, eftersom du kan uppdatera DNS-posterna utan att driftsätta applikationen på nytt.

Exempel:

Antag att du har konfigurerat DNS-poster så här:

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

Din frontend-kod kan se ut så här:

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

              
                Copy
              
            
          

Fördelar:

• Mer flexibel än statisk konfiguration.
• Kan integreras med befintlig DNS-infrastruktur.

Nackdelar:

• Kräver hantering av DNS-poster.
• Kan vara långsamt att sprida ändringar.
• Beroende av DNS-infrastrukturens tillgänglighet.

3. Tjänstregister:

Denna metod använder ett dedikerat tjänstregister för att lagra platsen för micro frontends. Micro frontends registrerar sig själva i tjänstregistret när de startar, och klienter kan fråga tjänstregistret för att hitta deras plats. Detta är den mest dynamiska och motståndskraftiga metoden, eftersom tjänstregistret automatiskt kan upptäcka och ta bort micro frontends som inte fungerar.

Populära tjänstregister inkluderar:

• Consul
• Eureka
• etcd
• ZooKeeper

Exempel (med Consul):

Först registrerar en mikrotjänst för frontend sig hos Consul vid uppstart. Detta innebär vanligtvis att man anger mikrotjänstens namn, IP-adress, port och annan relevant metadata.

            // Exempel med Node.js och biblioteket 'node-consul'
const consul = require('consul')({
  host: 'consul.example.com', // Adress till Consul-server
  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('Registrerad hos Consul');
});
            

              
                Copy
              
            
          

Sedan kan andra micro frontends eller huvudapplikationen fråga Consul för att hitta platsen för produktkatalogtjänsten.

            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('Produktkatalogens URL:', productCatalogUrl);
  } else {
    console.log('Produktkatalogtjänsten hittades inte');
  }
});
            

              
                Copy
              
            
          

Fördelar:

• Mycket dynamisk och motståndskraftig.
• Stödjer hälsokontroller och automatisk failover.
• Ger en central punkt för tjänstehantering.

Nackdelar:

• Kräver driftsättning och hantering av ett tjänstregister.
• Ökar komplexiteten i arkitekturen.

4. API Gateway:

En API-gateway fungerar som en enda ingångspunkt för alla förfrågningar till backend-tjänsterna. Den kan hantera tjänsteupptäckt, routing, autentisering och auktorisering. I samband med mikrotjänster för frontend kan API-gatewayen användas för att dirigera förfrågningar till rätt micro frontend baserat på URL-sökvägen eller andra kriterier. API-gatewayen abstraherar bort komplexiteten hos de enskilda tjänsterna från klienten. Företag som Netflix och Amazon använder API-gateways i stor utsträckning.

Exempel:

Låt oss tänka oss att du använder en omvänd proxy som Nginx som en API-gateway. Du kan konfigurera Nginx för att dirigera förfrågningar till olika micro frontends baserat på URL-sökvägen.

            # nginx-konfiguration

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
              
            
          

I denna konfiguration dirigeras förfrågningar till `/product-catalog/*` till `product_catalog`-upstream, och förfrågningar till `/shopping-cart/*` dirigeras till `shopping_cart`-upstream. Upstream-blocken definierar de backend-servrar som hanterar förfrågningarna.

Fördelar:

• Centraliserad ingångspunkt för alla förfrågningar.
• Hanterar routing, autentisering och auktorisering.
• Förenklar tjänsteupptäckt för klienter.

Nackdelar:

• Kan bli en flaskhals om den inte skalas korrekt.
• Ökar komplexiteten i arkitekturen.
• Kräver noggrann konfiguration och hantering.

5. Backend for Frontend (BFF):

Mönstret Backend for Frontend (BFF) innebär att man skapar en separat backend-tjänst för varje frontend. Varje BFF är ansvarig för att aggregera data från flera backend-tjänster och skräddarsy svaret för frontendens specifika behov. I en micro frontend-arkitektur kan varje micro frontend ha sin egen BFF, vilket förenklar datahämtning och minskar komplexiteten i frontend-koden. Detta tillvägagångssätt är särskilt användbart när man hanterar olika typer av klienter (t.ex. webb, mobil) som kräver olika dataformat eller aggregeringar.

Exempel:

Tänk dig en webbapplikation och en mobilapp som båda behöver visa produktinformation, men de kräver något olika data och formatering. Istället för att låta frontend direkt anropa flera backend-tjänster och hantera datatransformationen själv, skapar du en BFF för varje frontend.

Webb-BFF:en kan aggregera data från `ProductCatalogService`, `ReviewService` och `RecommendationService` och returnera ett svar som är optimerat för visning på en stor skärm. Mobil-BFF:en, å andra sidan, kan bara hämta den mest nödvändiga datan från `ProductCatalogService` och `ReviewService` för att minimera dataanvändningen och optimera prestandan på mobila enheter.

Fördelar:

• Optimerad för specifika frontend-behov.
• Minskar komplexiteten på frontend-sidan.
• Möjliggör oberoende utveckling av frontends och backends.

Nackdelar:

• Kräver utveckling och underhåll av flera backend-tjänster.
• Kan leda till kodduplicering om den inte hanteras korrekt.
• Ökar den operativa bördan.

Kommunikationsstrategier i Mikrotjänster för Frontend

När micro frontends har upptäckts behöver de kommunicera med varandra för att ge en sömlös användarupplevelse. Det finns flera kommunikationsmönster som kan användas i en frontend-mikrotjänstarkitektur.

Kommunikationsmönster:

1. Direktkommunikation:

I detta mönster kommunicerar micro frontends direkt med varandra med hjälp av HTTP-förfrågningar eller andra protokoll. Detta är det enklaste kommunikationsmönstret, men det kan leda till tät koppling och ökad komplexitet. Det kan också leda till prestandaproblem om micro frontends är placerade i olika nätverk eller regioner.

Exempel:

En micro frontend (t.ex. en micro frontend för produktlistning) behöver visa antalet varor i den aktuella användarens varukorg, vilket hanteras av en annan micro frontend (varukorgens micro frontend). Produktlistningens micro frontend kan direkt göra en HTTP-förfrågan till varukorgens micro frontend för att hämta antalet.

            // I produktlistningens micro frontend:

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

// ... visa antalet i varukorgen i produktlistningen

            

              
                Copy
              
            
          

Fördelar:

• Enkel att implementera.

Nackdelar:

• Tät koppling mellan micro frontends.
• Ökad komplexitet.
• Potentiella prestandaproblem.
• Svårt att hantera beroenden.

2. Händelser (Publicera/Prenumerera):

I detta mönster kommunicerar micro frontends med varandra genom att publicera och prenumerera på händelser. När en micro frontend publicerar en händelse får alla andra micro frontends som prenumererar på den händelsen en avisering. Detta mönster främjar lös koppling och gör det möjligt för micro frontends att reagera på förändringar i andra delar av applikationen utan att känna till detaljerna i dessa förändringar.

Exempel:

När en användare lägger till en artikel i varukorgen (hanteras av varukorgens micro frontend) publicerar den en händelse som kallas "cartItemAdded". Produktlistningens micro frontend, som prenumererar på denna händelse, uppdaterar det visade antalet i varukorgen utan att direkt anropa varukorgens micro frontend.

            // Varukorgens Micro Frontend (Publicerare):

function addItemToCart(item) {
  // ... lägg till artikel i varukorgen
  publishEvent('cartItemAdded', { itemId: item.id });
}

function publishEvent(eventName, data) {
  // ... publicera händelsen med en meddelandekö eller anpassad händelsebuss
}

// Produktlistningens Micro Frontend (Prenumerant):

subscribeToEvent('cartItemAdded', (data) => {
  // ... uppdatera det visade antalet i varukorgen baserat på händelsedata
});

function subscribeToEvent(eventName, callback) {
  // ... prenumerera på händelsen med en meddelandekö eller anpassad händelsebuss
}
            

              
                Copy
              
            
          

Fördelar:

• Lös koppling mellan micro frontends.
• Ökad flexibilitet.
• Förbättrad skalbarhet.

Nackdelar:

• Kräver implementering av en meddelandekö eller händelsebuss.
• Kan vara svårt att felsöka.
• Eventuell konsistens kan vara en utmaning.

3. Delat tillstånd:

I detta mönster delar micro frontends ett gemensamt tillstånd som lagras på en central plats, till exempel en webbläsarcookie, lokal lagring eller en delad databas. Micro frontends kan komma åt och ändra det delade tillståndet, vilket gör att de kan kommunicera med varandra indirekt. Detta mönster är användbart för att dela små mängder data, men det kan leda till prestandaproblem och datainkonsistenser om det inte hanteras korrekt. Överväg att använda ett bibliotek för tillståndshantering som Redux eller Vuex för att hantera delat tillstånd.

Exempel:

Micro frontends kan dela användarens autentiseringstoken som lagras i en cookie. Varje micro frontend kan komma åt cookien för att verifiera användarens identitet utan att behöva kommunicera direkt med en autentiseringstjänst.

            // Sätta autentiseringstoken (t.ex. i autentiseringens micro frontend)

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

// Åtkomst till autentiseringstoken (t.ex. i andra 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) {
  // ... använd autentiseringstoken för att autentisera användaren
}
            

              
                Copy
              
            
          

Fördelar:

• Enkelt att implementera för små mängder data.

Nackdelar:

• Kan leda till prestandaproblem.
• Datainkonsistenser kan uppstå.
• Svårt att hantera tillståndsändringar.
• Säkerhetsrisker om det inte hanteras varsamt (t.ex. att lagra känslig data i cookies).

4. Fönsterhändelser (Custom Events):

Micro frontends kan kommunicera med hjälp av anpassade händelser som skickas på `window`-objektet. Detta gör det möjligt för micro frontends att interagera även om de laddas i olika iframes eller webbkomponenter. Det är en webbläsar-nativ metod, men kräver noggrann hantering av händelsenamn och dataformat för att undvika konflikter och bibehålla konsistens.

Exempel:

            // Micro Frontend A (Publicerare)

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

// Micro Frontend B (Prenumerant)

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

              
                Copy
              
            
          

Fördelar:

• Nativt webbläsarstöd.
• Relativt enkelt att implementera för grundläggande kommunikation.

Nackdelar:

• Globalt namnrymd kan leda till konflikter.
• Svårt att hantera komplexa händelsestrukturer.
• Begränsad skalbarhet för stora applikationer.
• Kräver noggrann samordning mellan team för att undvika namnkonflikter.

5. Module Federation (Webpack 5):

Module federation gör det möjligt för en JavaScript-applikation att dynamiskt ladda kod från en annan applikation vid körtid. Det möjliggör delning av kod och beroenden mellan olika micro frontends utan att behöva publicera och konsumera npm-paket. Detta är en kraftfull metod för att bygga komponerbara och utbyggbara frontends, men det kräver noggrann planering och konfiguration.

Exempel:

Micro Frontend A (Värd) laddar en komponent från Micro Frontend B (Fjärr).

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

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

module.exports = {
  // ... andra webpack-konfigurationer
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'MicroFrontendA',
      remotes: {
        'MicroFrontendB': 'MicroFrontendB@http://localhost:3001/remoteEntry.js',
      },
      shared: ['react', 'react-dom'], // Dela beroenden för att undvika dubbletter
    }),
  ],
};

// Micro Frontend A (Komponent)

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 = {
  // ... andra webpack-konfigurationer
  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 
Hello from Micro Frontend B!
;
};

export default Component;
            

              
                Copy
              
            
          

Fördelar:

• Koddelning och återanvändning utan npm-paket.
• Dynamisk laddning av komponenter vid körtid.
• Förbättrade byggtider och driftsättningseffektivitet.

Nackdelar:

• Kräver Webpack 5 eller senare.
• Kan vara komplext att konfigurera.
• Versionskompatibilitetsproblem med delade beroenden kan uppstå.

6. Web Components:

Web Components är en uppsättning webbstandarder som gör att du kan skapa återanvändbara anpassade HTML-element med inkapslad stil och beteende. De erbjuder ett plattformsoberoende sätt att bygga micro frontends som kan integreras i vilken webbapplikation som helst, oavsett det underliggande ramverket. Även om de erbjuder utmärkt inkapsling, kan de kräva ytterligare verktyg eller ramverk för att hantera komplex tillståndshantering eller databindningsscenarier.

Exempel:

            // Micro Frontend A (Webbkomponent)

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

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

// Använda webbkomponenten på valfri HTML-sida


            

              
                Copy
              
            
          

Fördelar:

• Ramverksoberoende och återanvändbar över olika applikationer.
• Inkapslad stil och beteende.
• Standardiserad webbteknik.

Nackdelar:

• Kan vara omständligt att skriva utan ett hjälpbibliotek.
• Kan kräva polyfills för äldre webbläsare.
• Tillståndshantering och databindning kan vara mer komplexa jämfört med ramverksbaserade lösningar.

Att Välja Rätt Strategi

Den bästa strategin för tjänsteupptäckt och kommunikation för din frontend-mikrotjänstarkitektur beror på flera faktorer, inklusive:

• Storleken och komplexiteten på din applikation. För mindre applikationer kan en enkel metod som statisk konfiguration eller direktkommunikation vara tillräcklig. För större, mer komplexa applikationer rekommenderas en mer robust metod som ett tjänstregister eller en händelsedriven arkitektur.
• Nivån av autonomi som dina team kräver. Om team behöver vara mycket autonoma föredras ett löst kopplat kommunikationsmönster som händelser. Om team kan samordna sig närmare kan ett mer tätt kopplat mönster som direktkommunikation vara acceptabelt.
• Prestandakraven för din applikation. Vissa kommunikationsmönster, som direktkommunikation, kan vara mer högpresterande än andra, som händelser. Prestandafördelarna med direktkommunikation kan dock uppvägas av den ökade komplexiteten och täta kopplingen.
• Din befintliga infrastruktur. Om du redan har ett tjänstregister eller en meddelandekö på plats är det meningsfullt att utnyttja den infrastrukturen för dina mikrotjänster för frontend.

Bästa Praxis

Här är några bästa praxis att följa när du implementerar tjänsteupptäckt och kommunikation i din frontend-mikrotjänstarkitektur:

• Håll det enkelt. Börja med den enklaste metoden som uppfyller dina behov och öka gradvis komplexiteten vid behov.
• Föredra lös koppling. Lös koppling gör din applikation mer flexibel, motståndskraftig och enklare att underhålla.
• Använd ett konsekvent kommunikationsmönster. Att använda ett konsekvent kommunikationsmönster över dina micro frontends gör din applikation enklare att förstå och felsöka.
• Övervaka dina tjänster. Övervaka hälsan och prestandan hos dina micro frontends för att säkerställa att de fungerar korrekt.
• Implementera robust felhantering. Hantera fel på ett elegant sätt och ge informativa felmeddelanden till användarna.
• Dokumentera din arkitektur. Dokumentera de mönster för tjänsteupptäckt och kommunikation som används i din applikation för att hjälpa andra utvecklare att förstå och underhålla den.

Slutsats

Mikrotjänster för frontend erbjuder betydande fördelar när det gäller skalbarhet, underhållbarhet och teamautonomi. Men att implementera en framgångsrik micro frontend-arkitektur kräver noggrant övervägande av strategier för tjänsteupptäckt och kommunikation. Genom att välja rätt metoder och följa bästa praxis kan du bygga en robust och flexibel frontend som uppfyller behoven hos dina användare och dina utvecklingsteam.

Nyckeln till en framgångsrik implementering av micro frontends ligger i att förstå avvägningarna mellan olika mönster för tjänsteupptäckt och kommunikation. Medan statisk konfiguration erbjuder enkelhet saknar den dynamiken hos ett tjänstregister. Direktkommunikation kan verka enkel men kan leda till tät koppling, medan händelsedrivna arkitekturer främjar lös koppling men introducerar komplexitet i form av meddelandeköer och eventuell konsistens. Module federation erbjuder ett kraftfullt sätt att dela kod men kräver en modern byggverktygskedja. På samma sätt ger webbkomponenter ett standardiserat tillvägagångssätt, men de kan behöva kompletteras med ramverk vid hantering av tillstånd och databindning.

I slutändan beror det optimala valet på projektets specifika krav, teamets expertis och de övergripande arkitektoniska målen. En välplanerad strategi, i kombination med efterlevnad av bästa praxis, kan resultera i en robust och skalbar micro frontend-arkitektur som levererar en överlägsen användarupplevelse.