你好,我是秦粤。上一课中,我们学习了后端BaaS化的重要模块:微服务。现在我们知道微服务的核心理念就是先拆后合,拆解功能是为了提升我们功能的利用率。同步我们也了解了实现微服务的10要素,这10要素要真讲起来够单独开一门课的。如果你不熟悉,我向你推荐杨波老师的《微服务架构核心20讲》课程。
BaaS化的核心其实就是把我们的后端应用封装成RESTful API,然后对外提供服务,而为了后端应用更容易维护,我们需要将后端应用拆解成免运维的微服务。这个逻辑你要理解,这也是为什么我要花这么多篇幅给你谈微服务的关键原因。
上节课我们将“待办任务”Web服务的后端,拆解为用户微服务和待办任务微服务。但为什么要这样拆?是凭感觉,还是有具体的方法论?这里你可以停下来想想。
微服务的拆解和合并,都有一个度需要把握,因为我们在一拆一合之间,都是有成本产生的。如果我们拆解得太细,就必然会导致我们的调用链路增长。调用链路变长,首先影响的就是网络延迟,这个好理解,毕竟你路远了,可能“堵车”的地方也会变多;其次是运维成本的增加,调用链路越长,整个链条就越脆弱,因为其中一环出现问题,都会导致整个调用链条访问失败,而且我们排查问题也变得更加困难。
反过来看,如果我们拆解得太粗,调用链路倒是短了,但是这个微服务的复用性就差了,更别提因为高耦合带来的复杂且冗余的数据库表结构,让我们后续难以维护。我画了个图,你感受下。
那我们要合理地拆解微服务,应该怎么拆解呢?上节课其实我有提到,目前主流的解决方案就是领域驱动设计,也叫DDD[1]。DDD是Eric Evans在其2004年的同名书中提出来的一个思想,但一直仅仅局限在Java的圈子里,直到2014年,微服务兴起后大家才发现它可以指导微服务的拆分,这才走进了大多数人的视野。用一句话简单总结,DDD就是一套方法论:通过对业务分层抽象,分析定义出领域模型,用领域模型驱动我们设计系统,最终将复杂的业务模型拆解为独立运维的领域模型。
实际我自己在使用微服务开发的过程发现,微服务整体应该是一个动态网络结构[2],随着业务的发展,这个网络结构也会发生变化。DDD能帮助我们前期分析出一个较好的网络结构,但实际上,我们更应该思考的是如何整体优化动态网络:减少核心节点,保护核心节点,降低网络深度等等。
怎么理解动态网络优化呢?我们可以做个思维实验:假设我们将所有的功能都拆解成微服务,任意的微服务节点之间都可以相互调用,调用越频繁它们之间的距离就越近。那么我们考虑一下,当我们网站的访问请求流量稳定后,我们整个微服务节点组成的网络状态是怎么样的?
首先网络节点的相互制约总会让那些相互之间强依赖的、高耦合的节点,越走越近,最后聚集成一团节点。其次那些跟业务逻辑无关的节点,逐渐被边缘化,甚至消失。我们看这些聚集成团的节点,如果团里的点聚合太近了,其实是不适合拆分的,它们整体应该作成一个微服务。等这些节点太近的团合并成一个微服务节点后,我们再看那些聚集在一起、又不太近的节点就是一个个微服务了。
所以,我们在启动项目时,不用太过纠结应该如何去拆解微服务。而应该持续关注,并思考每个微服务节点的合理性。就像看待动态网络一样,持续地调整优化,去除核心节点。最终它会伴随你业务的发展阶段,达到各个阶段的稳定动态网络结构。
就像我们上节课“待办任务”Web服务一样,我们可以先简单地将我们的项目后端分为:用户微服务和待办任务微服务。当然这里我们目前的业务太简单了,用DDD去分析,也是大材小用。随着我这个项目的业务发展,我们添加的功能会越来越多。让微服务根据业务一起成长演变就可以了。这并不是说我们就放任微服务不管了,而是从整体网络的角度思考,去看我们的微服务如何演进。
看完拆解,我们再看合并。合并呢,换个高大上的词其实就是前面课程中提到的编排。目前为止,我们整个“待办任务”Web应用架构的设计基本完成了,而且所有节点都是Stateless的了。变成Stateless节点后,其实对于前端的同学来说,一点都不陌生,比如React的单向数据流中的State也要求我们Immutable,Immutable其实就是Stateless。
我们上面已经看到了,拆解后的架构是个动态网络,那我们应该怎么合并或者编排呢?当然你像SFF那样通过传统的函数,将每个HTTP数据的请求结果通过数组或对象加工处理,再将这些结果返回也是可以的。但我在这里想向你介绍另外一种编排思路,工作流。
我们可以将用户的请求想象成我们的呼吸系统,我们的肺就是SFF,而微服务和FaaS节点就是需要氧气的各个器官。我们吸一口气,氧气进入肺部,血液循环将氧气按顺序流经我们每个器官,这就是请求链路。每个器官一接收到新鲜血液,就会吸取氧气返回二氧化碳,最终血液循环将二氧化碳带到肺部呼出,这个就是数据返回链路。我们的各个器官,就被请求链路通过新鲜血液到来的这个事件串联起来了,这个就是事件流,也就是用一个个事件去串联FaaS或微服务。
现在我们用[第3课] 讲的,PHP发邮件改造一下,举个例子。当用户注册时,我们完全可以将用户的信息和注册验证码存入数据库;PHP发邮件的FaaS触发器改为数据库插入新记录触发事件;用户从邮箱验证获取验证码,把验证码写到输入框后,点击验证,则是另一个HTTP触发器,触发FaaS函数校验验证码通过,修改数据库注册成功,并且返回302跳转到登录成功页面。具体流程可参考下图:
当然现在这个解决方案也有成熟对应的云BaaS服务:Serverless工作流[3]。
理解了拆合的思想,我们就可以将目前“待办项目”的架构再演进一下:静态文件我们用CDN托管,前端项目只负责域名支撑和index.html,剩下的请求直接访问FaaS微服务。这时候,我估计你会问,咱们数据的安全性如何保障呢?是的,到目前为止,我们的FaaS都一直在用匿名模式访问,完全没有任何安全防护可言,也就是说目前我们FaaS服务的接口一直都在互联网上“裸奔”。
其实,FaaS提供的安全防护通常是放在触发器上的。触发器的授权类型或认证方式我们可以设置为:匿名anonymous或函数function。匿名方式就是不需要签名认证,匿名的用户也能访问;而函数方式,则是需要签名认证[4],这个签名认证的算法,参数需要用到我们账户的访问秘钥ak/sk[5],ak/sk相当于我们云账户的银行卡密码,这么重要的账户信息,我们只能限定在服务端使用,前端代码里绝对不可以出现。
也就是说,我们只能在服务端使用函数安全认证方式。如果是这种方案,我们的“待办任务”架构就演进成下图这样了。
那有没有针对匿名认证方式的安全策略呢?当然有,这里我们同样需要借鉴一下微服务的鉴权设计:JSON Web Token,简称JWT[6]。JWT简单来说,就是将用户身份信息和签名信息,一起传到客户端去了。用户在请求数据时,带上这个JWT,服务端通过校验签名确定用户身份。JWT存在于客户端,JWT验证只需要通过服务端的sk和算法验证签名。同样,我画了张图,以帮助你理解。
要解决后端互调的安全性,我们用VPC或IP白名单,都很容易解决。比较难处理的是前后端的信任问题,JWT正好就提供了一种信任链的解决思路。当然,关于鉴权也有一些云服务商推出了一些更加安全易用的BaaS服务,例如AWS的IAM和Cognito[7]。
安全性是我们考虑架构设计时重要的一环,因为安全架构设计的失败,会直接导致我们资产的损失。鉴权是识别用户身份,防止用户信息泄漏和恶意攻击使用的。但根据我统计的数据,我们在日常99%的问题,都发生在新版本上线的环节。
那我们该怎么稳定持续地快速迭代,发布新版本上线呢?我们可以回想一下[第 1 课],小程和小服的例子,小程最后实现NoOps后,小服则只要将代码合并到指定分支就可以发布上线了。那现实中,这点该怎么实现呢?
当我们的项目Serverless化以后,代码的质量变得尤为重要。你可以想想,Serverless化之前,你不小心上线了一个bug,影响的范围最大也就只有一个应用。但是Serverless化之后,如果是核心节点发布了严重的bug上线,那么影响的范围就是所有依赖它的线上应用了。
不过,你也不用太担心,微服务和FaaS都具备快速独立迭代的能力。以前我们一个应用的迭代周期通常要一周到两周。但对于Serverless化后的应用来说,每个节点借助独立运维的特性,可以随时随地的发布上线。
综上,我们知道了,微服务和FaaS都是快速迭代的,修复问题很快,但我们也不能每次都等问题出现,再去依赖这个能力呀。有没有什么办法可以提前发现问题,保证我们既快又稳?目前软件工程的最佳做法就是代码流水线的发布管道。
发布管道的流水线主要有3个部分:
我们先看看上图,我来解释下这个流程。
这套流程,目前规模大一些的互联网公司发布流程基本都在这样跑,如果你不是很了解,可以自己尝试用我们介绍的Serverless工作流或者云服务商提供的工作流工具[8]动手搭建下。
在这套流程的基础上,很多企业为了追求更高的稳定性,还会设定环境隔离的流水线和安全卡口。比如隔离测试环境和线上环境,测试环境用来复现故障。每次代码进入发布管道,都必须先在测试环境跑通,跑通后安全卡口放行,才能进入线上环境的流水线。
这节课,我们继续讲后端的BaaS化。我们再梳理一下这节课的重要知识点吧。
这节课的作业就是我们JWT鉴权的“待办任务”Web应用,你来部署上线。
后端代码GitHub地址:https://github.com/pusongyang/todolist-backend/tree/lesson06
前端代码GitHub地址:https://github.com/pusongyang/todolist-frontend
演示预览地址:http://lesson6.jike-serverless.online/list
期待你的作业,如果今天的内容让你有所收获,也欢迎你把文章分享给身边的朋友,邀请他加入学习。
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Domain-driven_design
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Dynamic_network_analysis
[3] https://www.aliyun.com/product/fnf
[5] https://help.aliyun.com/document_detail/154851.html?spm=5176.2020520153.0.0.371a415dLXyltZ
[6] https://jwt.io/
[7] https://docs.aws.amazon.com/zh_cn/cognito/latest/developerguide/what-is-amazon-cognito.html
[8] https://www.aliyun.com/product/yunxiao/devops?spm=5176.10695662.1173276.1.6c724a38akCjgo
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