为什么 NodeJS 是构建微服务的佳选择？

2022-05-23 00:00:00 微服 模式 架构 响应 通信



作者 | Ron Fybish
译者 | Sambodhi
策划 | 闫园园
什么是微服务

微服务是一种应用架构，它将每个应用功能都放在自己的服务中，与其他服务隔离。这些服务是松散耦合的，可独立部署。

这种架构的出现是为了解决旧的 Web 应用开发的单体方法。在单体软件中，所有的东西都是作为一个单元构建的，所有的业务逻辑都被归入一个广泛的应用。

这种方法使更新代码库的过程变得复杂化，因为它影响到整个系统，即使是小的代码改动也需要构建和部署整个软件的新版本。此外，哪怕你只想扩展应用的某个特定功能，却需要扩展整个应用来实现它。

微服务解决了单体系统所面临的这些挑战，它将应用从一个整体分割成几个小部分。

什么时候应该使用微服务？

从本质上讲，微服务架构解决了庞大、复杂应用的快速开发问题。

对于“哪个更好？”这一问题，目前还没有通用的答案。答案取决于各种情况，因为每一种情况都有其好处和缺点。

下面是一些微服务架构的优点和缺点，你可能对此已经有所了解：

优点

  • 语言不可知性：微服务并不限于特定的编程语言，每个微服务都可以用不同的语言来编写，以支持选定的通信协议。

  • 可扩展性：由于微服务和它的职责可以由开发者共同承担，所以如果有一个大的团队参与到这个项目中，应用就会变得更加易于维护。

  • 无限迭代：由于开发者不会被其他组件所束缚，所以在微服务上迭代会变得更加简单。

  • 单元测试：由于微服务是独立的应用，它的重点是特定的功能，因此，开发者可以很轻松地编写测试脚本，以验证该特定功能。

缺点

  • 要作为一个整体来管理是很困难的：凯撒大帝有一句名言“分而治之”（divide et impera，拉丁语），即使在这里也可以大规模应用，但是要谨慎，因为过多的活动部分会变得难以管理。

  • 难以追踪：如果架构变得过于复杂，微服务之间的通信渠道会非常多，出现错误后会很难追溯并确定故障点。

  • 需要大量的专业知识：构建和部署微服务要求非常高的计划和协调方面的软技能。

  • 具有挑战性的测试：测试是一把双刃剑，因为微服务作为一个整体更难测试。集成和端到端的测试同样会有挑战。

  • 审计日志：可能更难获得和调查。

在架构方面，SaaS 微服务非常适合，因为微服务是 SaaS 应用的一个不错的选择。由于这类应用想要用户付钱买单，那么它就需要提供高可用的服务，因此将软件分成小块可以加快恢复速度。同时，SaaS 应用的发展主要是由其社区推动，所以，它也会受到很多变化的影响，而通过微服务和解耦，开发者可以获得了灵活性，这是单体架构无法提供的。

单体应用程序可能难以水平扩展，因为你必须复制整个应用程序，如果它依赖于单个数据库，这个过程将变得更加困难。另一边，微服务却可以根据单个服务进行扩展、复制或负载平衡。比如，如果你需要发送更多的电子邮件，你只需要扩展负责电子邮件功能的微服务。今天你有 10 个用户，明天你有 1000 个；SaaS 应用可以在短时间内维持大规模的增长，这就是为什么他们的架构必须要以经济的方式进行轻松扩展的原因。

这样还可以减少资源的消耗，因此可以减少账单。所以，可以肯定地说，微服务是 SaaS 企业架构的下一个阶段。

弄清你是否需要微服务的好方法是问自己：我有关于单体应用的问题吗？如果有的话，或许你应该考虑转向微服务。如果没有，那就坚持下去——没有必要把时间花在一个根本不存在的问题上。

微服务通信是如何工作的？

由于服务之间彼此独立，所以与微服务的通信需要好好选择。通信协议的使用不当会造成应用的性能下降，大家必须根据自己应用的具体需求来选择通信协议。

有两种通信方式可以选择：同步通信和异步通信，这是请求 - 响应和基于事件的模式的基础。

在种情况下，即同步方式，客户端发送请求并等待响应。这种方法有一个缺陷，那就是它是一个阻塞模式。但是，如果你有一个读操作非常多的应用时，那就不一定了，因为你的应用更倾向从外部读取和接受信息。在这种情况下，使用同步方式可能是一个很好的选择，特别是当它涉及实时数据时。

我们的另一个选择是异步通信，这是一个非阻塞模式。如果你想要一种有弹性的微服务，那么，与同步通信相比，异步通信是一种更好的选择。在这种情况下，客户端会发送一个请求，收到请求的确认，并将其遗忘。这种方法适用于大量写操作、无法承受数据记录丢失的应用。

下面是一些涉及微服务通信的解决方案，你可以从中选择：

  • 基于 HTTP 的 REST

  • 基于 HTTP/2 的 REST

  • WebSocket

  • TCP 套接字

  • UDP 数据包

好好考虑适合自身需求的通信协议，因为这将使应用响应更快、效率更高。

为什么 NodeJS 用于微服务？

在构建微服务时，有很多编程语言可供选择。NodeJS 就是其中之一。那么，为什么 NodeJS 是佳选择呢？

  • 单线程 & 异步：NodeJS 使用事件循环来执行代码，允许异步代码被执行，从而使服务器能够使用非阻塞机制来响应。

  • 事件驱动：NodeJS 使用事件驱动架构，该架构建立在软件开发的常见模式上，被称为发布 - 订阅或观察者模式，能够构建强大的应用，尤其是实时应用。

  • 快速和高度的可扩展性：运行环境建立在强大的 JavaScript 引擎之一 V8 JavaScript Engine 之上，因此代码执行速度快，使得服务器能够同时处理多达 10000 个并发请求。

  • 易于开发：创建多个微服务会导致重复的代码。Node.js 的微服务框架很容易创建，因为它抽象了大部分的底层系统。所以用这种编程语言创建一个微服务可以像写几行代码一样简单。

实施微服务架构

我们从创建用于用户管理的微服务开始，它将使用 TCP 数据包进行通信，并负责对用户进行 CRUD 操作。我们将使用 PacketSender 对其进行测试，PacketSender 是一个免费的工具，用于发送支持 TCP 的网络数据包。

微服务的架构和作用域被进一步界定。因此，从演示的角度来看，通过 HTTP 实现一个微服务与实现 NodeJS API 没有什么不同。

同时，通过 HTTP 来使用 REST 也很容易，但如果从这个协议切换到其他协议时，会出现一些问题。这也是本文中我们将会使用 TCP 包的异步模式来与微服务通信的原因。

我们将使用 NestJS 作为应用的框架。它并非 NodeJS 微服务框架，而是一个用于构建服务器端应用的框架。但是，由于其内置了多个微服务特性，使得工作变得更加容易。

步骤一：微服务设置

用 Node.js 构建微服务相当容易，尤其是用 NestJS 框架。开始时，可以使用 CLI 创建一个新的 NestJS 应用，使用如下命令：

npx @nestjs/cli new user-microservice

该命令会创建并初始化一个新项目。要开始构建一个微服务，你需要安装以下软件包：

npm i --save @nestjs/microservices

后，为了让微服务启动和运行，我们需要用以下内容更新 main.ts 文件：

import { INestMicroservice } from '@nestjs/common';import { NestFactory } from '@nestjs/core';import { Transport } from '@nestjs/microservices';import { AppModule } from './app.module';
async function bootstrap() {  const microservicesOptions: any = {    transport: Transport.TCP,    options: {      host: '127.0.0.1',      port: 8875,    },  };
  const app: INestMicroservice = await NestFactory.createMicroservice(    AppModule,    microservicesOptions,  );
  app.listen(() => console.log('Microservice is listening'));}bootstrap();

NestJS 支持几个内置的传输层实现，称为传输器。上面的代码将创建一个微服务，通过 TCP 传输层绑定到本地机器的 8875 端口进行通信。

步骤 2：微服务监听消息

我们可以使用消息模式或事件模式来与微服务通信。

消息模式的作用就像一个请求 - 响应方法，它适用于在服务之间交换消息，而当你只想发布事件而不等待响应时，就可以使用事件模式。

在我们的案例中，我们只实现根据给定的输入创建一个用户的功能，并且将获得创建的用户。因此，我们将在 app.controller.ts 文件中注册一个名为 create_user 的消息模式。

@Controller()export class AppController {  constructor(private readonly appService: AppService) {}
  @MessagePattern('create_user')  async createUser(@Payload() payload: CreateUserDto) {    const user = await this.appService.createUser(payload);    return user;  }}

我们抽象出创建新用户的逻辑，因为它可以根据需求和使用的数据库以各种方式实现，我们将只关注与微服务相关的主题。

我们用来创建一个新用户的有效负载有以下格式：

import { IsString, IsEmail } from 'class-validator';
export class CreateUserDto {  @IsEmail()  email: string;   @IsString()  password: string;}

一个带有 email 和 password 的简单对象

步骤 3：测试微服务

为了测试这个微服务，我们将使用 PacketSender 向应用发送一个 TCP 包。为此，将地址和端口设置为 127.0.0.1:8875，并从右侧的下拉菜单中选择 TCP。要对我们的信息进行编码，请使用 ASCII 字段，并用以下值来完成：

122#{"pattern":"create_user","data":{"email":"d@gmail.com","password":"12345678"},"id":"ce51ebd3-32b1-4ae6-b7ef-e018126c4cc4"}

pattern：是我们正在寻找的信息，create_user。

data：是我们要发送的 JSON 对象，一个带有 email 和 password 的对象。

值 122 代表我们的消息的长度，从个大括号开始到后一个大括号（包括两个）。

数据包发送器配置

如果我们点击 Send 按钮，我们会看到如下日志：

日志活动

第二个是我们发送给微服务的内容，个是我们收到的内容。里面的响应是由我们的微服务返回的对象，即被创建的用户。

步骤 4：API 网关

现在我们有了微服务，并进行了快速测试，看它是否能接收请求并返回响应，现在是时候创建一个 API 网关并将其连接到微服务上了。

为此，我们将使用上面描述的相同步骤创建一个新的 NestJS 应用，然后用以下内容更新 app.module.ts 文件。

import { Module } from '@nestjs/common';import { AppController } from './app.controller';import { AppService } from './app.service';import { ConfigService } from "./config/config.service";
@Module({  imports: [],  controllers: [AppController],  providers: [    {      provide: 'USER_MICROSERVICE',      useFactory: (configService: ConfigService) => {        const options = {          transport: Transport.TCP,          options: {            host: configService.get('USERS_MICROSERVICE_HOST'),            port: Number(configService.get('USERS_MICROSERVICE_PORT')),          },        };        return ClientProxyFactory.create(options as ClientOptions);      },      inject: [ConfigService],    },    AppService,  ],})export class AppModule {}

我们将使用 .env 文件，我们将在其中存储任何与配置有关的值。这些文件将在一个配置服务的帮助下被读取。该微服务可以在 host 127.0.0.1:8875 处找到，其中 port 为 8875。

通过上面的代码，我们使用 ClientProxy 注入一个新的对象，代表与我们的用户 - 微服务的连接。这个 NestJS 类提供了几个内置的工具来与远程微服务交换信息。

为了使用这个链接对象，我们可以在 AppController 或 AppService 中注入它，如下所示：

@Controller()export class AppController {  constructor(    @Inject('USER_MICROSERVICE') private readonly client: ClientProxy,    private readonly appService: AppService  ) {}
  @Post('create-user')  async createUser(@Body() payload: CreateUserDto) {    return this.client.send('create_user', payload).toPromise();  }}

现在，每次 API 在路由 create-user 处受到 POST 请求时，API 网关将把请求和有效载荷一起转发给微服务，然后从微服务返回响应给用户。

原文链接：

https://frontegg.com/blog/implementing-microservices-in-nodejs

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