Frontend Service Mesh: Взаємодія та виявлення мікросервісів

У постійно мінливому ландшафті веб-розробки мікросервіси стали потужним архітектурним шаблоном для створення масштабованих і зручних у підтримці додатків. У той час як бекенд світ легко прийняв service meshes для управління взаємодією між сервісами, frontend часто залишався позаду. У цій статті розглядається концепція frontend service mesh, досліджуються її переваги, стратегії реалізації та те, як вона може революціонізувати спосіб взаємодії frontend додатків з бекенд мікросервісами.

Що таке Service Mesh?

Перш ніж зануритися у frontend, давайте визначимо, що таке service mesh у традиційному бекенд контексті. Service mesh - це спеціальний інфраструктурний шар, який керує взаємодією між сервісами. Він вирішує такі питання, як виявлення сервісів, балансування навантаження, управління трафіком, безпека та спостережуваність, звільняючи розробників додатків від реалізації цих складних функцій у своїх сервісах.

Основні функції backend service mesh включають:

• Виявлення сервісів: Автоматичне визначення доступних екземплярів сервісів.
• Балансування навантаження: Розподіл трафіку між кількома екземплярами сервісу.
• Управління трафіком: Маршрутизація запитів на основі різних критеріїв (наприклад, версія, заголовок).
• Безпека: Реалізація аутентифікації, авторизації та шифрування.
• Спостережуваність: Надання метрик, журналів і трасування для моніторингу та налагодження.
• Стійкість: Реалізація механізмів відмовостійкості, таких як розрив ланцюга та повторні спроби.

Популярні реалізації backend service mesh включають Istio, Linkerd та Consul Connect.

Потреба у Frontend Service Mesh

Сучасні frontend додатки, особливо односторінкові додатки (SPAs), часто взаємодіють з кількома бекенд мікросервісами. Це може призвести до кількох проблем:

• Складна інтеграція API: Керування численними API кінцевими точками та форматами даних може стати громіздким.
• Проблеми з Cross-Origin Resource Sharing (CORS): SPAs часто повинні надсилати запити до різних доменів, що призводить до ускладнень, пов'язаних з CORS.
• Стійкість та відмовостійкість: Frontend додатки повинні коректно обробляти збої бекенд сервісів.
• Спостережуваність та моніторинг: Відстеження продуктивності та стану взаємодії frontend-to-backend має вирішальне значення.
• Проблеми безпеки: Захист конфіденційних даних, що передаються між frontend та backend, має першорядне значення.
• Розв'язування Frontend та Backend команд: Забезпечення незалежних циклів розробки та розгортання для frontend та backend команд.

Frontend service mesh вирішує ці проблеми, забезпечуючи єдиний і керований шар для взаємодії frontend-to-backend. Він абстрагує складність взаємодії з кількома мікросервісами, дозволяючи frontend розробникам зосередитися на створенні інтерфейсів користувача та покращенні взаємодії з користувачем. Розглянемо велику платформу електронної комерції з окремими мікросервісами для каталогу продуктів, облікових записів користувачів, кошика для покупок та платежів. Без frontend service mesh frontend додаток повинен буде безпосередньо керувати взаємодією з кожним з цих мікросервісів, що призведе до збільшення складності та потенційних проблем.

Що таке Frontend Service Mesh?

Frontend service mesh – це архітектурний шаблон та інфраструктурний шар, який керує взаємодією між frontend додатком і бекенд мікросервісами. Він має на меті забезпечити подібні переваги, як і backend service mesh, але адаптований до конкретних потреб frontend розробки.

Основні компоненти та функціональність frontend service mesh:

• API Gateway або Backend for Frontend (BFF): Центральна точка входу для всіх frontend запитів. Він може агрегувати дані з кількох бекенд сервісів, перетворювати формати даних та обробляти аутентифікацію та авторизацію.
• Edge Proxy: Легкий проксі, який перехоплює та маршрутизує frontend запити. Він може реалізувати такі функції, як балансування навантаження, управління трафіком та розрив ланцюга.
• Виявлення сервісів: Динамічне виявлення доступних екземплярів бекенд сервісів. Це може бути досягнуто за допомогою різних механізмів, таких як DNS, реєстри сервісів або файли конфігурації.
• Інструменти спостережуваності: Збір та аналіз метрик, журналів та трасування для моніторингу продуктивності та стану взаємодії frontend-to-backend.
• Політики безпеки: Застосування політик безпеки, таких як аутентифікація, авторизація та шифрування, для захисту конфіденційних даних.

Переваги Frontend Service Mesh

Впровадження frontend service mesh може надати численні переваги:

• Спрощена інтеграція API: Шаблон API Gateway або BFF спрощує інтеграцію API, надаючи єдину точку входу для frontend запитів. Це зменшує складність керування кількома API кінцевими точками та форматами даних.
• Покращена стійкість: Такі функції, як розрив ланцюга та повторні спроби, покращують стійкість frontend додатку, коректно обробляючи збої бекенд сервісів. Наприклад, якщо сервіс каталогу продуктів тимчасово недоступний, frontend service mesh може автоматично повторити запит або перенаправити трафік на резервний сервіс.
• Розширена спостережуваність: Інструменти спостережуваності надають цінну інформацію про продуктивність та стан взаємодії frontend-to-backend. Це дозволяє розробникам швидко виявляти та вирішувати проблеми. Панелі моніторингу можуть відображати ключові метрики, такі як затримка запиту, частота помилок та використання ресурсів.
• Розширена безпека: Політики безпеки забезпечують аутентифікацію, авторизацію та шифрування, захищаючи конфіденційні дані, що передаються між frontend та backend. API Gateway може обробляти аутентифікацію та авторизацію, гарантуючи, що лише авторизовані користувачі можуть отримати доступ до певних ресурсів.
• Розв'язання Frontend та Backend розробки: Frontend та backend команди можуть працювати незалежно, причому API Gateway або BFF виступають як контракт між ними. Це дозволяє прискорити цикли розробки та підвищити гнучкість. Зміни в бекенд сервісах не обов'язково вимагають змін у frontend додатку, і навпаки.
• Оптимізована продуктивність: API Gateway може агрегувати дані з кількох бекенд сервісів, зменшуючи кількість запитів, які frontend додаток повинен надсилати. Це може значно покращити продуктивність, особливо для мобільних пристроїв. Механізми кешування також можуть бути реалізовані на API Gateway для подальшого зменшення затримки.
• Спрощені міждоменні запити (CORS): Frontend service mesh може обробляти конфігурації CORS, усуваючи необхідність для розробників вручну налаштовувати заголовки CORS у кожному бекенд сервісі. Це спрощує процес розробки та зменшує ризик помилок, пов'язаних з CORS.

Стратегії реалізації

Існує кілька способів реалізації frontend service mesh, кожен зі своїми перевагами та недоліками.

1. API Gateway

Шаблон API Gateway є поширеним підходом для реалізації frontend service mesh. API Gateway виступає як центральна точка входу для всіх frontend запитів, направляючи їх до відповідних бекенд сервісів. Він також може виконувати агрегацію запитів, перетворення та аутентифікацію.

Переваги:

• Централізоване управління API кінцевими точками.
• Спрощена інтеграція API для frontend розробників.
• Покращена безпека та аутентифікація.
• Агрегація та перетворення запитів.

Недоліки:

• Може стати вузьким місцем, якщо не масштабувати його належним чином.
• Вимагає ретельного проектування та реалізації, щоб уникнути появи складності.
• Збільшена затримка, якщо не оптимізована.

Приклад: Kong, Tyk, Apigee

2. Backend for Frontend (BFF)

Шаблон Backend for Frontend (BFF) передбачає створення окремого бекенд сервісу для кожного frontend клієнта. Це дозволяє налаштувати бекенд сервіс відповідно до конкретних потреб frontend, оптимізуючи отримання даних та зменшуючи обсяг даних, що передаються через мережу.

Переваги:

• Оптимізоване отримання даних для конкретних frontend клієнтів.
• Зменшена передача даних через мережу.
• Спрощена інтеграція API для frontend розробників.
• Підвищена гнучкість у розробці бекенду.

Недоліки:

• Збільшення складності через кілька бекенд сервісів.
• Потрібне ретельне управління залежностями та версіями.
• Потенційне дублювання коду між BFF.

Приклад: Мобільний додаток може мати спеціальний BFF, який повертає лише дані, необхідні для певних переглядів програми.

3. Edge Proxy

Edge proxy – це легкий проксі, який перехоплює та маршрутизує frontend запити. Він може реалізовувати такі функції, як балансування навантаження, управління трафіком та розрив ланцюга без необхідності значних змін коду у frontend додатку.

Переваги:

• Мінімальний вплив на код frontend додатку.
• Простота реалізації та розгортання.
• Покращена стійкість та відмовостійкість.
• Балансування навантаження та управління трафіком.

Недоліки:

• Обмежена функціональність порівняно з API Gateway або BFF.
• Потребує ретельної конфігурації та моніторингу.
• Може бути не підходящим для складних перетворень API.

Приклад: Envoy, HAProxy, Nginx

4. Service Mesh Sidecar Proxy (Експериментально)

Цей підхід передбачає розгортання sidecar proxy разом із frontend додатком. Sidecar proxy перехоплює всі frontend запити та застосовує політики service mesh. Хоча менш поширений для чисто frontend додатків, це перспективний підхід для гібридних сценаріїв (наприклад, frontends, що відтворюються на стороні сервера) або при інтеграції frontend компонентів у більшу, мережеву архітектуру.

Переваги:

• Узгоджені політики service mesh у frontend та backend.
• Детальний контроль над управлінням трафіком та безпекою.
• Інтеграція з існуючою інфраструктурою service mesh.

Недоліки:

• Збільшення складності розгортання та конфігурації.
• Потенційні накладні витрати на продуктивність через sidecar proxy.
• Не широко прийнятий для чисто frontend додатків.

Приклад: Istio з розширеннями WebAssembly (WASM) для логіки, специфічної для frontend.

Вибір правильного підходу

Найкращий підхід до реалізації frontend service mesh залежить від конкретних потреб вашого додатку та організації. Врахуйте наступні фактори:

• Складність інтеграції API: Якщо frontend додаток повинен взаємодіяти з численними бекенд сервісами, шаблон API Gateway або BFF може бути найкращим вибором.
• Вимоги до продуктивності: Якщо продуктивність має вирішальне значення, розгляньте можливість використання шаблону BFF для оптимізації отримання даних або edge proxy для балансування навантаження.
• Вимоги до безпеки: Якщо безпека є найважливішою, API Gateway може забезпечити централізовану аутентифікацію та авторизацію.
• Структура команди: Якщо frontend та backend команди є дуже незалежними, шаблон BFF може полегшити незалежні цикли розробки.
• Існуюча інфраструктура: Подумайте про використання існуючої інфраструктури service mesh, якщо це можливо.

Реальні випадки використання

Ось кілька реальних випадків використання, де frontend service mesh може бути корисним:

• Платформа електронної комерції: Керування взаємодією між frontend додатком та мікросервісами для каталогу продуктів, облікових записів користувачів, кошика для покупок та платежів. API Gateway може агрегувати дані з цих мікросервісів, щоб забезпечити єдиний перегляд продукту.
• Додаток соціальних мереж: Обробка взаємодії між frontend додатком та мікросервісами для профілів користувачів, публікацій та сповіщень. Шаблон BFF можна використовувати для оптимізації отримання даних для різних frontend клієнтів (наприклад, веб, мобільний).
• Додаток фінансових послуг: Захист взаємодії між frontend додатком та мікросервісами для управління обліковими записами, транзакцій та звітності. API Gateway може забезпечити сувору політику аутентифікації та авторизації.
• Система управління контентом (CMS): Розв’язування шару представлення frontend від бекенд зберігання контенту та служб доставки. Frontend service mesh може дозволити CMS адаптуватися до різноманітних джерел контенту та каналів доставки.
• Система бронювання авіаквитків: Агрегування даних про наявність рейсів, ціни та послуги бронювання від кількох постачальників. Стійкий frontend service mesh може обробляти збої в API окремих постачальників.

Технічні міркування

При реалізації frontend service mesh врахуйте наступні технічні аспекти:

• Технологічний стек: Виберіть технології, які добре підходять для вашої існуючої інфраструктури та навичок команди. Наприклад, якщо ви вже використовуєте Kubernetes, розгляньте можливість використання Istio або Linkerd.
• Оптимізація продуктивності: Реалізуйте механізми кешування, стиснення та інші методи для оптимізації продуктивності. Відстежуйте показники продуктивності та виявляйте вузькі місця.
• Масштабованість: Розробіть frontend service mesh для обробки збільшення трафіку та обсягів даних. Використовуйте балансування навантаження та автоматичне масштабування, щоб забезпечити високу доступність.
• Безпека: Реалізуйте надійні заходи безпеки, такі як аутентифікація, авторизація та шифрування. Регулярно переглядайте та оновлюйте політики безпеки.
• Моніторинг та спостережуваність: Використовуйте комплексні інструменти моніторингу та спостережуваності, щоб відстежувати продуктивність та стан frontend service mesh. Налаштуйте сповіщення, щоб повідомити вас про потенційні проблеми.
• Обробка різних форматів даних: Сучасні frontends все частіше використовують такі технології, як GraphQL та gRPC. Ваша frontend service mesh має ефективно перекладати між ними та, можливо, REST API мікросервісів.

Майбутнє Frontend Service Mesh

Концепція frontend service mesh все ще відносно нова, але вона швидко набирає обертів. Оскільки frontend додатки стають більш складними та покладаються на більшу кількість бекенд мікросервісів, потреба у виділеному інфраструктурному шарі для керування взаємодією лише зростатиме. Ми можемо очікувати, що в майбутньому з’явиться більше складних інструментів і методів, що полегшить реалізацію та керування frontend service meshes.

Потенційні майбутні розробки включають:

• Широке впровадження WebAssembly (WASM): WASM можна використовувати для запуску frontend логіки в service mesh, забезпечуючи більш гнучкі та потужні перетворення.
• Інтеграція з платформами без сервера: Frontend service meshes можуть бути інтегровані з платформами без сервера, щоб забезпечити єдину та масштабовану інфраструктуру для frontend та backend додатків.
• Управління service mesh на основі штучного інтелекту: Штучний інтелект може бути використаний для автоматичної оптимізації маршрутизації трафіку, балансування навантаження та політик безпеки.
• Стандартизація API та протоколів: Зусилля зі стандартизації спростять інтеграцію різних компонентів у frontend service mesh.

Висновок

Frontend service mesh — це цінний архітектурний шаблон для керування взаємодією між frontend додатками та бекенд мікросервісами. Він спрощує інтеграцію API, покращує стійкість, покращує спостережуваність і забезпечує відокремлену розробку. Ретельно враховуючи стратегії реалізації та технічні міркування, викладені в цій статті, ви можете успішно реалізувати frontend service mesh та отримати численні переваги. Оскільки frontend архітектури продовжують розвиватися, frontend service mesh, безсумнівно, відіграватиме все важливішу роль у створенні масштабованих, зручних у підтримці та високопродуктивних веб-додатків.