零散专题27 BFF调研1

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BFF调研报告。

前端开发中存在的难问题

  1. 多端应用，不同类型客户端对数据、API有个性化的需求
  2. 服务聚合，单一后端为多个前端团队提供接口，导致跨团队协作低效，资源协调困难

问题：服务端设计的接口究竟是面向UI，还是面向通用服务？

BFF

解决方案： Backends For Frontends， 简称BFF。

BFF最适合的场景，为第三方提供定制API等差异化场景，每个用户体验（客户端）对应一个后端，

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BFF作为用户体验适配层，对后端接口进行组合、处理，对数据进行：裁剪、格式化、聚合、编排。

BFF理念中，最重要的一点是：服务自治，谁使用谁开发，所以一般由前端维护。

BFF实现不限制具体技术，可以自由选型：Java/Node/PHP/Python，但大部分前端团队都会选择Node.js。

BFF的演化历程

BFF和网关（API Gateway）是微服务架构中两个重要概念，可以通过下面的例子讲解BFF的出现过程

服务化架构V1

实现单块应用的解构拆分，微服务初步完成，前端用户体验层主要是传统的服务端Web应用，服务化架构如下所示：

service4.png

服务化架构V2

随着无线应用的流行，除了Web应用外，服务还需要为新的无线原生App来提供接口和数据，先采用下面的服务架构：

service5.png

这样的架构的问题是：

  1. 无线App与内部为微服务强耦合
  2. 无线App需要知道内部服务的地址等细节
  3. 无线App需要对接口数据进行大量的聚合剪裁和适配逻辑

服务化架构V2.1

为了解决这个问题，在用户体验层和内部微服务层之间引入了BFF层，将后端的微服务进行适配，想用户体验层暴露有号和统一的API，方便无线设备接入访问后端服务

service.png

这种架构解决了上面的问题：

  1. 无线App与内部为微服务解耦，两边可以独立变化
  2. 无线App只需要知道BFF的地址，并且服务接口统一，不需要关心内部复杂的微服务的地址和细节
  3. 无线App需要不再需要聚合剪裁和适配逻辑，这些步骤都在BFF完成

但是随着接入设备的增加，也会有一些问题：

  1. BFF只有一个，接入设备增加后导致要考虑匹配问题，团队之间沟通协调成本高
  2. BFF中不仅包括了各个业务线的聚合剪裁、适配和业务逻辑，还需要引入很多跨横切面逻辑，比如安全认证、日志监控、限流熔断等，这些代码混在一起，导致代码复杂度提高
  3. BFF如果出现错误，会导致所有应用都不可用

微服务架构V3

为了解决这个问题，引入API Gateway

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在这种架构下：

  1. BFF按团队和业务线进行解耦拆分，拆分成若干个BFF微服务，每个业务线并行开发和交付各自负责的BFF微服务
  2. 网关，一般由独立的团队负责运维，专注跨横切面的功能，包括
    • 路由，将来自无线设备的请求路由到后端的某个微服务BFF集群
    • 认证，对涉及敏感数据的API访问进行集中认证鉴权
    • 监控，对API调用进行性能监控
    • 限流熔断，网关能够进行限流熔断，保护后端服务
    • 安全防爬，收集访问日志，通过后台分析恶意行为，阻断恶意请求
  3. 网关在客户端与BFF之间又引入了一层，让两边可以独立变化

微服务架构V4

可以对V3架构进行优化，将传统的服务端Web应用模式改为前后分离架构，前端采用H5单页技术提供给用户更好体验。

同时增加了下手是哪个第三方应用开放API的能力

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拓展新的接入渠道，形成了一个完成的现代微服务架构，从外到内依次为：端用户体验层->网关层->BFF层->微服务层

具体实现

细分力度

要求把一个大后端拆分为多个小后端，有三种方式

  • 用户体验级（UI）
  • 端级
  • 团队级

一般建议按照用户体验级来拆分

对接下游服务（微服务）

（1）如何对接多个技术栈不同的下游服务

RPC协议调用

（2）如何管理、组合调用

借助RXJava、Finagle等事件机制来简化这些异步流程控制

（3）某个调用失败时，如何保障可用性

在BFF层容错，同时前端保证可接受不完整相应内容

复用问题

拆分后，多个BFF间会产生冗余代码，这是不可避免的。

可以添加API网关层，将通用的后端逻辑（授权、认证、限流）放进去

想消除冗余，又不想因为抽离可复用代码而导致BFF间紧耦合，所以就有了一种折衷的态度：容忍BFF间冗余、消除单BFF内冗余。也就是允许一定程度的BFF间冗余

蚂蚁财富的BFF实践

2016年时，汤尧对BFF在蚂蚁财富项目中的落地实践进行了介绍。

在引入BFF之前，蚂蚁财富的业务也遇到了上面提到的问题，主要是体验层API经常变化，导致开发效率低下。

于是引入了BFF，主要的目的是对数据进行：裁剪、格式化、聚合、编排。

一个理想的模型如下：

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在实际落地过程中，形成了如下的架构：

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他们在实战过程中，主要解决了一下几个问题：

（1）Node.js与Java通信

  • 数据：跨语言序列化协议hessian
  • 服务：Node弱类型，Java强类型，如何调用

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这个调用过程一般是通过RPC协议完成的，而非通过HTTP协议。

由于我对Java没有接触，而且资料只是他当时的PPT，没有详细的讲解，没有办法理解具体是如何实现的。而且恐怕对于大多数前端开发工程师来说，与Java的通信也是BFF落地过程中一个比较严峻的挑战，而且这是在前端开发人员有比较好的Node开发能力的基础上。

（2）多App适配

在API网关层处理多个App的通用的逻辑，比如错误码管理、数据一致性、免登、业务日志等。

（3）聚合

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  • 传给客户端需要的数据，简化客户端逻辑，减少网络开销
  • 避免无意义的透传
  • 敏感信息过滤

（4）接口设计准则

基础服务接口：（微服务？）

  • 细粒度
  • 通用的功能，可能会被多个BFF用到
  • 提供含各种状态的mock真实数据，易于同步开发（如何实现？）

BFF API设计

  • 合理设计接口数量，太多不易维护
  • 提供含各种状态的mock真实数据，页面不依赖server开发（如何实现？）
  • 多协议发布（如何实现？）
  • 规范数据格式

在落地BFF过程中，从技术角度来看：

  • 前端和BFF由同一人完成
  • 前端需要具备服务端技能
  • 快速的应用发布能力（docker？）

TWA的理念与实践

在2018年的SEE Conf，蚂蚁金服的不四（知乎ID：死马)对在BFF基础上发展出来的TWA（Techless Web Application）开发体系进行了介绍（视频和PPT）。

传统的分层：

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BFF负责聚合底层业务数据，给客户端提供接口，秉承谁使用谁维护的理念，一般由前端团队维护。

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业务实际上分为三层：前端（HTML/CSS/JS）+ BFF（Node.js接口聚合层）+ 后端服务（Java）

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BFF on Chari是蚂蚁自研的，基于Egg.js的BFF框架，打通了Node到Java的RPC通信链路

Egg.js已经开源（Egg.js是以Koa作为基础框架），需要基于Egg.js去打造属于自己的BFF框架

RPC的意思是不在一个内存空间的两个应用，借助网络来实现，像调用本地的函数一样去调用远程函数

BFF不是银弹，有着自己的问题：

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  • 研发成本上升：前端团队既要开发客户端，又要开发BFF，人手不够
  • 流程繁琐：BFF引入后，要同时走前端、服务端的研发流程，多端发布、互相依赖，导致流程繁琐
  • 运维经验不足：主要是前端工程师运维经验不足（给业务团队带来了很大困扰）

尽管职责划分越来越清晰，但是由于前后端发布系统不一致，前端团队仍需要在基于不同的代码仓库进行研发，走不同的发布流程

理想的开发流程：

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蚂蚁金服推出的解决方案TWA（Techless Web Application），是一个全栈的研发框架

TWA是为了提升开发者研发体验而推出的渐进式解决方案，开发者在一个代码仓库下，基于TWA的框架，完成客户端和BFF层的研发，通过Basement研发平台提供的流程支持，不用再关注应用、构建、部署、流程等细节，可以一键将应用部署到各个运行终端，同时在研发平台上完成应用的自主运维和监控

将TWA拆解开来，分为了三个大的方向：框架、研发平台、运行时

  • 框架：提供了前后端合一的框架，通过定制化网关，抹平多个终端和接入形式的差异，让一套代码可以运行在不同的终端下（？)
  • 研发平台：Basement，提供TWA的研发迭代、自主运维和监控，精简规范了H5 APP的研发流程
  • 运行时：通过基础服务和Docker，给客户端代码和服务端代码提供稳定可靠的运行环境

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框架

是一个渐进式框架，可以选择部分能力使用

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客户端、服务端目录、依赖都是相互独立的。

复杂的终端环境，有不同的接入链路（可能通过网关走TCP长连接通信）、不同的鉴权方案。如果每个业务的BFF系统要对接到每个系统完成接入、鉴权是非常复杂的。

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解决方案是：TWA网关层 + 客户端RPC Client，

TWA网关2.png

TWA网关层统一完成所有终端的接入、鉴权，BFF不需要对接到每个终端，只需要对接到网关，让BFF接口统一

客户端的RPC Clinet是一个请求库，对接到网关，将客户端的鉴权、接入的细节隐藏，并且可以自动选择接入链路

这就可以在client目录下，像调用本地方法一样，调用server中目录下的服务

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研发平台

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Basement，一站式运维平台，基于Docker，支撑整个应用的研发流程，完成自动化的测试和部署

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Node与Java的通信

与使用的微服务框架有关，可以采用HTTP的方式，也可以通过RPC调用。

蚂蚁金服的实践

  • 数据：跨语言序列化协议hessian
  • 服务：Node PRC

开源框架：

  1. sofa-bolt-node：蚂蚁通讯协议Bolt的Nodejs实现
  2. sofa-rpc-node：一个通用的Nodejs RPC模块

有赞的实践 – HTTP

可以采用服务注册中心：

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首先，Java应用服务启动的时候，会往服务注册中心注册服务，这里的服务注册中心可能是ETCD或者Zookeeper，然后，Node应用在启动的时候，会先从服务注册中心拉取服务列表，接着Node会跟Java服务建立一条TCP长链接，除此之外，Node还需要负责Hession协议解析以及负载均衡等。

上面的方式Node职责比较重，对Node开发的要求高，有赞在此基础上做了改进：

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在Node和Java之间添加了一层中间代理层Tether，Tether是用Go语言写的一个本地代理，Tether会对外暴露一个HTTP的服务，对Node来说，只需要通过HTTP方式调用本地的服务即可，其他服务化相关的服务发现、协议解析、负载均衡、长链建立维护都交由Tether来处理。这样，Node这一层就非常轻量了，Node是调用Java服务时：

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const Service = require('../base/BaseService');

class GoodsService extends Service {
  /**
   * 根据商品 alias 获取商品详情
   * @param  {String} alias 商品 alias
   */
  async getGoodsDetailByAlias(alias) {
    const result = this.invoke(
      'com.youzan.ic.service.GoodsService',
      'getGoodsDetailByAlias',
      [alias]
    );
    return result;
  }
}
module.exports = GoodsService;

这种方式的优点：

  1. 使用简单，对前端开发非常友好，只需要通过HTTP方式调用本地的Tether服务即可；
  2. 多语言接入成本低，后期如果有其他语言（Python、Ruby）也需要接入整个服务化体系，也像Node一样，它们都只需要调用本地Tether暴露的HTTP服务即可，没有额外的开发成本了。
  3. 后期更方便做协议层的优化，因为这种方式Tether其实就是一个代理，后期如果需要做协议层性能上的优化，那只需要优化Tether的性能就可以了。

总结

关于TWA

TWA是蚂蚁金服自研的，整合了BFF的一整套渐进式的前端+Node聚合层的开发体系，它不仅包括了BFF的引入，还包括了前后端代码管理、部署、运维等功能框架。

但是很遗憾的是，TWA没有开源，对于想要从0开始引入BFF，想实现TWA的功能，还有一个努力的过程。

实际上我们引入BFF，不是要完整的开发TWA，而是首先实现Chari BFF的功能。

接入BFF的好处

对于团队来说：

  • 业务支持变多
  • 沟通协作变少
  • 解决问题变快

对于个人来说：

  • 更合理分工
  • 做BFF可以拓展知识面

接入BFF的坏处：

  • 组织决定了架构的复杂度
  • 前期学习成本高，短期成为资源瓶颈

可能遇到的问题和可能的解决方法

  1. Node与Java通信 – Hessian（数据），RPC（服务）（sofa-rpc-node）/ （grpc-node）
  2. 前端代码和BFF段代码管理 – Egg.js（同一个仓库，不同目录，不同依赖，分别打包、分别配置）
  3. 前端的应用发布、运维能力 – Docker
  4. 服务端的配合 – 服务：微服务（？），人员： （？）
  5. 前端能力提高 – 前端能力（JavaScript + HTML + CSS) + Node（服务端技能）+ Java（如何与Java通信）+ 运维能力（Docker）

参考