在過去的幾十年里,我們見證了應用架構以快速的速度演變。當我還是一個年輕的程序員時,開始編寫一個簡單的代碼庫,我們可以稱之為單體應用。
我記得為前端編寫了一些html/css,后端用了一些JAVA。但后來,隨著時代發展和需求改變,分布式架構(我們現在稱之為“微服務”)應運而生。
單體應用的衰落
這暫且不談單體應用如何變得越來越不受歡迎,但需要開發者開始鼓吹微服務卻是事實。
通常,微服務提供了以下好處:
微服務更小,更容易維護。
減少了團隊之間的摩擦。每個團隊可以獨立地處理每個微服務。
編寫速度更快(不需要遵循現有且有時繁瑣的架構)。
團隊使用最適合任務的工具(例如,處理大量JSON數據?也許可以使用Node.js。需要高性能?也許可以考慮Rust。只有Ruby開發者?那么Ruby似乎是解決方案)。
減少認知負荷,這意味著每個開發者只需要了解代碼的一個子集,而不是整個代碼庫。
關于微服務的誤解
然而,經常或者有時,過度使用微服務也存在一些缺點:
代碼重復:一些代碼(數據或函數)在多個倉庫之間重復出現,這會導致共享庫與單一倉庫的分歧和爭論。
事務處理復雜:處理多個微服務之間的事務具有一定的挑戰性,并需要額外的模式(Saga、事件溯源等)。
增加認知負荷:取決于上下文的不同,可能會極大地增加認知負荷。每個開發人員不僅需要知道微服務能夠做什么/應該做什么,還需要知道它可以/應該與哪些其他微服務進行通信。
易受故障影響:在幾乎所有的場景中,都更容易受到故障的影響:數據庫連接、網絡延遲、緩存、異常等。
但是,任何明智的開發者都會告訴你,對于任何架構選擇,答案總是“看具體情況”。
單體與微服務的平衡
單體與微服務之爭中,一個設計良好的、高度解耦的架構只需要處理最多四個不同的部分:
UI,也稱為前端(front-end)
BFF,即面向前端的后臺(Backend For Frontend),或者說是單一前端的后端(Backend for a Single Frontend, BSF)
傳統后端,充當前端和數據之間的粘合劑。稱之為 BFD (Backend For Database) 或多BSF的后端。
數據庫,也稱為數據庫及其查詢機制。
完全解耦的微服務架構的表示
從熟悉的模式中,我們已經擁有合適的技術棧:
前端框架(Angular、React、Vue、Svelte 等)
使用適當技術的 BFF(簡單的 REST API?node.js 中的 GraphQL 服務器?)
一個傳統的后端(暫且稱之為BFD),再次使用適當的技術(另一個REST API?一個高性能的gRPC服務器?)
最后是所需的最小數據庫數量(關系數據庫和/或文檔數據庫和/或圖數據庫和/或搜索引擎)
如果我們重視簡單性,還有改進的空間。我們還應該商定需要技術棧的每個部分的比例:
至少一個前端,但你可以無限擴展這個數字,無論是在編寫微型前端、大量的 web 應用程序,還是兩者兼而有之
一個前端 = 一個 BFF,如果我們遵循邏輯
一個傳統的后端,你可以根據需要將其拆分成 N 個微服務。但是,如果我們使用單體架構,那就說 1 個吧。
每個類型的數據庫至少一個。假設我們需要 3 種類型的數據庫來滿足中等規模的應用程序。
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N = (2 * UI) + (1 * BFD) + (3 * DB)
正如俗話所說,“少即是多”,因此我們的目標是嘗試將這個數字 (N) 減少到絕對最低。
進入Serverless單體架構時代
前端元框架的興起
過去我們見證了一個令人難以置信的演變,那就是誕生了眾多前端元框架。其中最著名的有 Next.js、Remix 和 SvelteKit。
一個元框架的目標是同時處理前端的前端和后端(是的,當你這樣說的時候,這聽起來并不聰明)。換句話說,這意味著使用單一技術構建 UI + BFF。
而且,由于如今的云和托管解決方案,我們可以輕松以無服務器模式部署元框架。
BFD和元框架單體架構
N = META-FRAMEWORK + (1 * BFD) + (3 * DB)
從這里開始,我們為每個前端減少了 1 個技術!
Serverless數據庫時代
目前,圍繞數據庫作為服務(DaaS)的解決方案或者說后端作為服務(BaaS)正在興起。BaaS的目標是提供應用程序所需的所有功能,以便你無需在后端編寫一行代碼。你只需要在你的BFF中編寫查詢,就完成了。
最著名的BaaS無疑是Firebase,它提供了許多功能,如實時文檔數據庫、身份驗證服務、數據庫之上的權限機制、文件系統存儲等等。
然而,Firebase也有一些嚴重的限制:
Firebase 數據庫,無論是 Realtime 數據庫還是 Firestore,都是單模型數據庫(文檔數據庫)。
它只能作為一個單向圖進行遍歷(如果我們可以將其視為圖的話)。
還有另一個叫做Supabase的著名BaaS,試圖與Firebase相媲美。使用類似PostgreSQL的關系型數據庫消除了Firebase的一些限制,但它仍然是單模型數據庫...
最近引起我注意的一個項目是SurrealDB。它是一個帶有內置后端的數據庫,具有許多許多功能(我覺得“許多”這個詞寫得還不夠)。作為一個真正的多模型數據庫,并且有一種新的查詢語言,他們能夠提供應該讓你寫一些代碼的功能。
最近,這種類型的數據庫被越來越廣泛地稱為元數據庫。
完全單體架構
N = META-FRAMEWORK + META-DATABASE
從那里開始,我們在另一個層面上大大減少了技術數量。
附加內容:利用單一倉庫架構
與微服務一樣,編寫單體應用意味著擁有正確的工具箱。這個工具箱可以解決我們通常遇到的約束,比如:
太龐大以至于無法失敗,一個簡單的錯誤可能會導致整個服務崩潰。
長時間部署,編譯大型項目通常需要很長時間。
無法跨團隊隔離和共享的單一代碼庫。
使用這種架構,對純凈和全面的單體架構(前端 + 后端)的需求就不再存在。然而,元框架是超過 80% 的代碼將駐留的部分。為此,現在有一些工具可以使用,例如 turborepo。
我們還沒有提到的一個不可避免的需求是數據庫腳本遷移。當然,這些腳本需要存儲在單獨的倉庫中,沒有什么復雜的。