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Node 在有赞的实践

一、概述

4月21日,有赞举办了第一届“有赞技术开发日”的活动,我作为分享讲师,分享了有赞最近一年在 Node 这一块的实践经验。但由于分享时间有限,我也只能把最重要的内容拿出来和大家分享,所以这个周末就花了几个小时时间,结合那次的分享,并完善了其中的一些内容,写了这篇文章,希望可以给大家带来新的启发。

二、Node 基础框架的迭代与演进

1. 从 Koa 到 阿童木(Astroboy)

(1)Koa + 中间件

有赞最早的一个比较完整的 Node 项目是公司内部的一个管理系统,这个系统是用 Node 全栈开发的,主要包括一个给 HR 用的员工管理系统和给小伙伴用的 APP。就像大多数公司一样,我们第一个 Node 项目也是直接用 Koa,然后整合一些开源的中间件,这样就快速的把项目搭建起来了。

这个项目做了半年之后,我们把 Node 该踩的坑基本也都踩了一遍,所以我们就开始尝试在对外产品上使用 Node了,我们第一个尝试改造的项目是公司的官网,这是最简单的一个项目,基本没什么大的风险。

(2)脚手架项目模板

第二个项目我们不可能再按照之前的方式,简单用 Koa 加上一堆中间件的方式来搭建项目了,因为已经有了之前的经验,所以我们就整理了下这一套方案,抽离出了一个项目模板,每个新项目只要把这个模板克隆下来,然后改一下配置,就可以快速搭建出一个新的项目来。

(3)阿童木 1.0

项目多了之后,这种方式弊端很快就显现出来了,因为模板代码和业务代码是耦合在一起,如果要改模板生成的代码,只能每个项目手动更新,而随着时间的推移,越来越难保持同步了,每个项目的目录结构和代码风格可能也会变得非常不一样,所以,解耦框架代码和业务代码就非常重要了。所以我们就在脚手架模板的基础上抽离出了一个框架叫 Astroboy(阿童木),这个框架是在 Koa 的基础上封装的,这样,每个项目都基于这个框架开发,如果框架更新了,项目也只需要更改下框架的版本号。

(4)阿童木 2.0

很多项目都开始用 Node 了,新的问题又出现了,因为每个产品的业务场景都不一样,对框架的需求也都不一样。例如某个中间件,产品 A 可能需要,而产品 B 可能根本不需要这个中间件,而这个时候的框架又不支持定制改造。所以对框架来说,又提出了新的挑战,所以在今年年初,对框架做了一次大的重构。

这次重构在阿童木 1.0 的基础上,加入了很多新特性,主要有以下几点:

  • 基于 Koa2 开发,性能表现优异
  • 提供基于 Astroboy 定制上层框架的能力
  • 高度可扩展的插件机制
  • 渐进式开发

首先提供基于 Astroboy 定制上层框架的能力,如下图所示,Youzan Base Framework 是在阿童木的基础上定制的一个有赞最基础的 Node Web 框架,这一层主要集成了一些有赞最基础的服务,像:

  • 天网系统接入,这是有赞内部的一个日志及业务监控系统
  • 健康检查,运维监控系统每隔5秒钟,都会检查系统服务可用性
  • 全链路监控,对于一次 HTTP 请求,一般都会调用多个后端接口,相应的后端接口也会再去调用其他接口,所以整个调用过程实际上是一棵树状的结构,如果碰到性能问题,找出其中性能瓶颈问题就非常重要了,全链路监控就是为了解决这个问题。
  • Dubbo 服务调用接入,关于这一点,查看下面关于服务化的介绍。

有了 Youzan Base Framework 后,我们就需要在上面开发业务了,这个分两种业务场景:对于一些简单单一的业务,直接继承 Youzan Base Framework 开发就可以了;而如果是一些复杂的业务,就可以先在 Youzan Base Framework 的基础上,定制出一个业务框架,像我们有赞原先有一个超大的 PHP 项目(我们叫 Iron),那么服务化拆分后,Node 就承担了原先 PHP 的部分,所以我们新先定制了一个业务级的框架叫 Iron Base Framework,然后再按照业务模块(交易、店铺、用户、营销)拆分成多个子项目。

其次是支持插件化,关于这一点,可查看下面关于插件的说明。

2. 框架的几个核心概念

以上介绍了有赞 Node 基础框架迭代和演变的过程,下面主要介绍下阿童木2.0 框架的几个核心概念

(1)应用 Application

应用 Application 的概念很好理解,在这里应用就可以理解成一个项目,它是从框架继承下来,并且实例化之后的一个实例,应用也是由一个一个插件构成的。

(2)框架 Framework

Astroboy 框架是在 Koa2 的基础上封装的,关于框架的概念,这里就不再做过多的介绍了。

(3)插件 Plugin

插件化是软件设计中一个很重要的思想,很多软件像 Eclipse 都支持这样的特性,插件化可以让我们的系统解耦,每个模块做到独立开发,而模块之间又不会相互影响,这样的特性对于大型项目来说是非常重要的。

插件化是 Astroboy 框架中最核心的一个实现,它是服务(Service)、中间件(Middleware)和工具函数库(Lib)等的载体,它本质上还是 NPM 包,只不过是在 NPM 包的基础上,做了更深层次的抽象。基于 Astroboy 的应用,就是由一个一个的 Plugin 组成的,Plugin 就是我们手中的积木,通过 Astroboy 的框架引擎把这些积木组织在一起,就形成了系统。

那么插件跟普通的 NPM 包有什么区别呢?

插件约定了目录结构,这样每个插件看起来都是类似的,这对于团队的协作是非常重要,如果每个模块看起来都不一样,那么团队的协作成本就会很高。 应用启动后,插件的代码是自动注入到整个应用的,只需要在插件的配置文件里面开启这个插件即可。

一个插件可以包含哪些信息?

  • 插件元数据,包括插件名称、版本、描述等;
  • 服务(Service)、中间件(Middleware)以及工具函数库(Lib)等;
  • Koa 内置对象的扩展,包括 Context、Application、Request 以及 Response 等;

插件的管理

  • 安装插件,通过npm install 命令即可,例如:npm install [<@scope>/]@
  • 启用插件,安装插件后还需要启用插件,插件才会真正生效。启用插件也很简单,只需要配置 plugin.default.js 即可,如果不同环境插件配置不一样,也只需修改相应* 环境的配置(plugin.${env}.js)即可,这里 env 表示 Node 运行时的环境变量,例如:development、test、production 等。如下代码所示:
'astroboy-cookie': {
    enable: true,
    path: path.resolve(__dirname, '../plugins/astroboy-cookie')
}
复制代码

enable 设置成 true 就可以开启这个插件,path 表示插件的绝对路径,这种一般适合于还在快速迭代中的插件,如果插件已经很稳定了,你就可以把这个插件打包发布成一个 NPM 包,然后通过 package 声明你的插件即可,如下代码所示:

'astroboy-cookie': {
    enable: true,
    package: 'astroboy-cookie'
}
复制代码
  • 禁用插件,禁用插件就更加简单了,只需将 enable 设置成 false 即可。

三、Node 接入有赞服务化体系的历程

1. 为什么要做服务化?

随着公司业务的发展,网站应用的规模不断扩大,垂直应用越来越多,应用之间交互不可避免,将核心业务抽取出来,作为独立的服务,逐渐形成稳定的服务中心,使前端应用能更快速的响应多变的市场需求。此时,用于提高业务复用及整合的分布式服务框架(RPC)是关键,所以在这个时候,分布式服务架构就势在必行了。

2. 技术栈的选择

在介绍技术栈选择之前,先讲一下公司的一些技术背景。

在公司成立初期,为了能够快速开发,把产品快速做出来推出市场,所以我们选择用 PHP 语言,我想这也是大多数创业公司的选择。而随着业务的发展,PHP 越来越难处理复杂的业务。

所以等到了一定时候,我们开始做服务化拆分,那么首先考虑的就是底层技术的选择,我们从下面几点考虑:

  • 第一个是这门技术的生态是否足够完善,也就是相关的开源软件、工具是否成熟;
  • 第二个是否能够快速招到你需要的人才。

3. 服务化拆分之后,每一层职责分别是什么?

对于 Node 层,我们的定位是一层很薄的中间层,Node 这一层不会过多地处理业务逻辑,业务逻辑全部都交给 Java 来处理,它只负责下面三件事情:

  • 模板渲染:模板渲染说的就是 HTML 模板的渲染;
  • 业务编排:对于一个稍微复杂一点的页面,通常需要聚合多个接口返回的数据才能显示完整的页面,所以在这种情况下,Node 就需要聚合多个接口的返回结果,然后将合并后的数据返回给前端。
  • 接口转发:Java 的服务是不会直接暴露到公网提供给前端使用的,所以在这种情况下,Node 需要承担接口转发的角色。

而对于 Java 这一层,就需要承担业务逻辑以及缓存等复杂的操作,这里就不做过多的介绍了。

4. Node 如何调用 Java 接口?

那么服务化拆分之后,首先要解决的一个问题是:Node 如何调用 Java 提供的接口。首先,我们想到的就是 HTTP 的方式,这里说明一下,我们公司采用的分布式服务化框架是阿里开源的 Dubbo 框架,而 Dubbo 框架本身是支持通过添加注解的方式生成 Restful API 的,所以在初期,我们就是采用这个现成的方案。

而随着应用数目的增加,这种方式的弊端也逐渐显现出来,主要有下面几点:

  • 如果某个接口需要暴露给 Node 使用,就需要手动再去添加额外的注解。
  • 每增加一个应用,运维都需要针对每个应用配置域名,不同的环境又需要配置不同的域名,所以随着应用数的增加,应用域名的管理越来越难维护。
  • 相应的,node 也需要维护一份很长的域名配置文件。
  • 由于 Java 是直接提供 HTTP 接口,所以性能上相对 RPC 的方式会低一点。

所以,我们就调研了下,看其他公司在使用 Dubbo 框架时,Node 是如何调用 Java 的?如下图所示:

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。

不难发现,这种方式 Node 的职责就比较重,而且对 Node 开发的要求会很高。所以,我们对这种方式做了改进,如下图所示:

我们在 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,那么,最终实现出来,Node 是怎么调用 Java 服务的呢?如下代码所示:

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;
复制代码

对 Node 来说,调用 Java 服务它只需要关注三个点:

  • 服务名:服务名是由 Java 的包名 + 类名组成,例如上面的 com.youzan.ic.service.GoodsService
  • 方法名:Java 类对外暴露的方法,例如上面代码所示的根据商品 alias 查询商品详情的一个方法 getGoodsDetailByAlias
  • 参数:参数就是传递给 Java 的参数列表

最后,总结下这种方式都有哪些优点:

  • 第一个是使用简单,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;
  • 第二个是多语言接入成本低,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。
  • 第三个是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。

那么,看到这里,有人可能又会想,这里 Node 也是通过 HTTP 方式调用 Java 的,性能上是不是也存在问题呢?所以这里我们就做了一些优化,如下代码所示:

const Agent = require('agentkeepalive');

module.exports = new Agent({
  maxSockets: 100,
  maxFreeSockets: 10,
  timeout: 60000,
  freeSocketKeepAliveTimeout: 30000,
});
复制代码

这里,我们引用了一个 agentkeepalive 包,在 HTTP 早期,每个 HTTP 请求都要求打开一个 TCP Socket 连接,并且使用一次之后就断开这个 TCP 连接,使用 keep-alive 可以改善这种状态,即在一次 TCP 连接中可以持续发送多份数据而不会断开连接。所以通过使用 keep-alive 机制,就可以减少 TCP 连接建立次数。

四、参考资料

https://github.com/apache/incubator-dubbo https://github.com/QianmiOpen/dubbo2.js https://github.com/QianmiOpen/dubbo-node-client https://github.com/p412726700/node-zookeeper-dubbo https://zh.wikipedia.org/wiki/HTTP%E6%8C%81%E4%B9%85%E8%BF%9E%E6%8E%A5

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