前后端分離的背景
“前后端分離”顯然已不是什么新鮮的話題，Zakas在2013年10月份就曾發(fā)表過一篇博客《Node.js and the new web front-end》討論Node背景下新時(shí)代的前端。毫無疑問，Node的出現(xiàn)給JavaScript語言帶來了新的生機(jī)，也使得前端開發(fā)者有了更多的可能性。
前后端分離表面上看似乎是一場“圈地運(yùn)動(dòng)”，但實(shí)質(zhì)上前后端分離是為了解決以往開發(fā)模式的一些詬病和痛點(diǎn)，同時(shí)也是迎合大的行業(yè)趨勢的明智之舉。我所在的美團(tuán)酒店事業(yè)部去年7月份成立，新的業(yè)務(wù)、新的開發(fā)團(tuán)隊(duì)，這一切使得我們的前后端分離推進(jìn)的很徹底。截至目前，前端承載的所有業(yè)務(wù)和線上服務(wù)都是基于Node，生產(chǎn)環(huán)境已經(jīng)有近20臺(tái)服務(wù)器。如此帶來的全新前后端協(xié)作方式能夠讓專業(yè)的人做專業(yè)的事，無論前端后端都能較之前更專注在自己擅長的方面。
開發(fā)模式、技術(shù)棧
傳統(tǒng)的開發(fā)模式只需要專注在多終端的呈現(xiàn)上（瀏覽器、WebView）。而現(xiàn)在，瀏覽器只是前端的其中一環(huán)，延伸出來的還有Node端的架構(gòu)、服務(wù)的運(yùn)維能力等。上圖是我們目前的服務(wù)架構(gòu)：Nginx位于Node服務(wù)之前，用做負(fù)載均衡、服務(wù)調(diào)度、Gzip壓縮等。之后便是Node服務(wù)，我們通過PM2.5進(jìn)行Node服務(wù)的Cluster部署和負(fù)載均衡（充分利用多核優(yōu)勢），同時(shí)作為輕量的中間層，負(fù)責(zé)路由、Controllers、Views、以及視圖的渲染，數(shù)據(jù)的獲取通過RESTful的API接口使用JSON格式交互。而后端則只需要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、Models，并為前端提供JSON數(shù)據(jù)即可。
這樣改變之后，Node端可以進(jìn)行首屏渲染等頁面加載方面的優(yōu)化，頁面渲染出來之后后續(xù)的交互、渲染都交由瀏覽器端的JavaScript代碼來完成，Node端的模板和瀏覽器端的模板大部分情況下都是相同的，所以我們需要考慮模板重用的問題。我們用Juicer替換了Express框架默認(rèn)的模板引擎，Juicer是一個(gè)高效、輕量的前端 (Javascript) 模板引擎，效率和易用是它追求的目標(biāo)。除此之外，它還可以運(yùn)行在 Node.js 環(huán)境中。通過Juicer，可以解決Node端和瀏覽器端的模板、Helper復(fù)用問題。而且基于前后端分離的工程架構(gòu)下，前端的代碼倉庫和后端隔離，前端獨(dú)立負(fù)責(zé)前端靜態(tài)資源文件、模板文件、Controller的維護(hù)和發(fā)布。
按照這樣重新定義前后端分工之后，前端可以做的事情較以往更多了，比如微信SDK的接入，因?yàn)槲⑿臞S SDK的使用需要在服務(wù)端進(jìn)行簽名，所以現(xiàn)在我們不需要后端介入，前端完全可以獨(dú)立完成微信SDK的接入。此外像我們內(nèi)部和商家端SSO登錄邏輯的接入都完全由前端獨(dú)立完成。
技術(shù)選型的思考
對(duì)于前端的技術(shù)選型，我們始終保持理性、擁抱的態(tài)度。我們不會(huì)為了盲目求新而引入新的技術(shù)，技術(shù)選型是針對(duì)我們目前大團(tuán)隊(duì)的場景，為了解決以往協(xié)作過程中發(fā)現(xiàn)的一些痛點(diǎn)和不足。比如引入Node是為了改進(jìn)前后端的工作流和效率，提升前后端的開發(fā)體驗(yàn)。再比如目前我們項(xiàng)目中采用的Angular、React也是針對(duì)特定的業(yè)務(wù)場景，為了提升開發(fā)效率、增強(qiáng)代碼的可維護(hù)性。在我們的業(yè)務(wù)應(yīng)用中，面向商家、后臺(tái)的一些增刪改查系統(tǒng)，Angular能夠顯著的提升開發(fā)效率，而React我們目前只是在面向用戶的PC端項(xiàng)目中在做一些嘗試和實(shí)踐。
帶來的挑戰(zhàn)
這樣的分工和架構(gòu)模式在給前端帶來更多可能性、更多便利的同時(shí)，也帶來了不小的挑戰(zhàn)，相比傳統(tǒng)的前端角色而言，我們需要更多的關(guān)注線上服務(wù)的狀態(tài)，進(jìn)程內(nèi)存占用、CPU占用的詳細(xì)狀況，以及線上異常的監(jiān)控等。在我們擁抱Node的同時(shí)，對(duì)前端的能力要求是更上一階的。一段看起來正常的JS代碼，在瀏覽器端和在Node端兩種不同的運(yùn)行環(huán)境下，就可能會(huì)暴露出一些以往關(guān)注不到的問題，比如內(nèi)存泄露：一個(gè)閉包或者一個(gè)用于緩存數(shù)據(jù)的對(duì)象，跟瀏覽器不同，Node對(duì)內(nèi)存泄露十分敏感，因?yàn)榫€上應(yīng)用有成千上萬甚至百萬計(jì)的流量，所以哪怕是一個(gè)字節(jié)的內(nèi)存泄露也會(huì)造成內(nèi)存堆積，從而導(dǎo)致垃圾回收過程耗時(shí)增加，應(yīng)用響應(yīng)緩慢，知道進(jìn)程內(nèi)存溢出，應(yīng)用重啟或崩潰。
內(nèi)存泄露問題的定位
以下是我們?cè)谏a(chǎn)環(huán)境遭遇的一個(gè)案例：最近發(fā)現(xiàn)線上服務(wù)的內(nèi)存占用在服務(wù)重啟后會(huì)呈線性的增長，進(jìn)程啟動(dòng)18小時(shí)后，內(nèi)存就已經(jīng)占用接近1.6G左右，之后不久便會(huì)超過V8的內(nèi)存限制導(dǎo)致服務(wù)重啟。從圖中可以看出，在修復(fù)之前內(nèi)存使用情況一直在隨時(shí)間進(jìn)行周期性的波動(dòng)，波動(dòng)的原因就是線上Node進(jìn)程不斷的重啟導(dǎo)致的。
眾所周知，在V8的垃圾回收機(jī)制下，一般的代碼很少出現(xiàn)內(nèi)存泄露的情況，但是一旦出現(xiàn)內(nèi)存泄露往往較難排查。但造成內(nèi)存泄露的本質(zhì)原因只有一個(gè)，就是應(yīng)當(dāng)回收的對(duì)象沒有正常被回收，變成了老生代中的常駐對(duì)象。好在借助一些常見的排查工具可以幫助我們定位內(nèi)存泄露的具體原因：
- v8-profiler
- node-heapdump
- node-mtrace
- dtrace
- node-memwatch
這里我們使用node-heapdump來在模擬訪問的條件下生成堆內(nèi)存的snapshot，并通過Chrome的開發(fā)者調(diào)試工具對(duì)生成的snapshot文件進(jìn)行分析。通過對(duì)比服務(wù)剛啟動(dòng)時(shí)以及使用AB模擬并發(fā)訪問一段時(shí)間后的heapdump信息可以比較容易的定位到內(nèi)存泄露的問題點(diǎn)：是因?yàn)镴uicer默認(rèn)開啟了cache，會(huì)默認(rèn)對(duì)編譯后的模板進(jìn)行緩存，因此隨著訪問的增長和并發(fā)請(qǐng)求，cache對(duì)象會(huì)持續(xù)增長且不被回收，于是關(guān)閉cache并重新部署上線后線上恢復(fù)正常。
由于在瀏覽器的場景中運(yùn)行時(shí)間短，且運(yùn)行在用戶的機(jī)器上，即便內(nèi)存使用過多或者內(nèi)存泄露，也只會(huì)影響到用戶的終端。而且運(yùn)行時(shí)間短，隨著進(jìn)程的退出，內(nèi)存也會(huì)隨之釋放，幾乎沒有太多內(nèi)存管理的必要。但在Node端同樣的代碼就可能會(huì)暴露出問題。
線上服務(wù)的運(yùn)維和監(jiān)控
前后端分離除了意味著代碼倉庫的分離、開發(fā)協(xié)作的分離之外，還涉及到線上服務(wù)的獨(dú)立發(fā)布和單獨(dú)部署。與之俱來的當(dāng)然是前端如何更好地對(duì)線上服務(wù)進(jìn)行更細(xì)粒度的運(yùn)維和監(jiān)控，我們的SA會(huì)更多的關(guān)注線上服務(wù)的整體指標(biāo)和可用性，而前端更希望能夠細(xì)粒度的了解線上Node的進(jìn)程狀態(tài)以及異常情況。
PM2是一款優(yōu)秀且開源的Node進(jìn)程管理工具。我們?cè)赑M2的基礎(chǔ)上做了一些改造，同時(shí)在云端部署了數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)獲取的服務(wù)，從而形成了我們目前已經(jīng)應(yīng)用到線上的Node部署監(jiān)控平臺(tái)PM2.5，它可以將線上Node服務(wù)進(jìn)程級(jí)別的細(xì)粒度信息聚合在云端進(jìn)行處理和可視化展現(xiàn)，PM2.5能夠監(jiān)控Node Server和進(jìn)程的各項(xiàng)指標(biāo)狀態(tài)，且可以配置報(bào)警并在各終端（Web、iPhone、Apple Watch）展示。
PM2.5的服務(wù)架構(gòu)
簡單介紹下PM2.5的服務(wù)架構(gòu)：生產(chǎn)環(huán)境的Node服務(wù)通過PM2.5 CLI進(jìn)行部署，PM2.5 CLI會(huì)持續(xù)不斷的將Node進(jìn)程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)上報(bào)到PM2.5的云端。云端收到上報(bào)的數(shù)據(jù)后會(huì)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并存儲(chǔ)至MongoDB。而Web端和iOS應(yīng)用都會(huì)通過WebSocket服務(wù)從服務(wù)端獲得實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)流，然后通過前端進(jìn)行可視化的信息展示。
PM2.5的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)
當(dāng)Node進(jìn)程通過PM2.5啟動(dòng)時(shí)，PM2.5 CLI會(huì)同云端服務(wù)進(jìn)行握手，握手成功后才會(huì)源源不斷的進(jìn)行數(shù)據(jù)的上報(bào)。上報(bào)時(shí)首先會(huì)將數(shù)據(jù)進(jìn)行AES256加密，然后使用TCP通信將數(shù)據(jù)上報(bào)到服務(wù)器，這里用到了開源的Axon，云端服務(wù)器收到數(shù)據(jù)后會(huì)將數(shù)據(jù)入庫存儲(chǔ)到MongoDB中，同時(shí)會(huì)進(jìn)行監(jiān)控報(bào)警的掃描，如果當(dāng)前數(shù)據(jù)符合用戶訂閱的監(jiān)控報(bào)警條件，則會(huì)通過云端的Push服務(wù)向iOS客戶端推送報(bào)警信息。云端同時(shí)運(yùn)行WebSocket服務(wù)，為多個(gè)終端（Web平臺(tái)、iOS應(yīng)用）提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的推送。
這里值得一提的是，PM2.5的客戶端是基于React-Native開發(fā)，目前已經(jīng)提交Apple Store正在審核，審核通過后就可以從Apple Store中下載到了，客戶端提供了服務(wù)和進(jìn)程基本指標(biāo)的查看，同時(shí)可以配合Web平臺(tái)的監(jiān)控報(bào)警設(shè)置實(shí)現(xiàn)7x24小時(shí)對(duì)服務(wù)的監(jiān)控。
其它監(jiān)控設(shè)施的接入
為了確保線上服務(wù)的可靠、穩(wěn)定，我們還接入了其它一些監(jiān)控設(shè)施和日志平臺(tái)，便于對(duì)線上的錯(cuò)誤和訪問日志進(jìn)行追蹤、分析和定位處理。
Zabbix
Zabbix是一種分布式系統(tǒng)監(jiān)控以及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能的企業(yè)級(jí)開源中間件，主要是被運(yùn)維使用。Zabbix主要用于對(duì)服務(wù)進(jìn)行心跳檢測、監(jiān)控服務(wù)的各項(xiàng)指標(biāo)，當(dāng)某些指標(biāo)異常或超過設(shè)定的閾值時(shí)進(jìn)行短信、大象、郵件的報(bào)警。
Sentry 錯(cuò)誤日志收集
Sentry是一個(gè)錯(cuò)誤日志服務(wù)器，可以將程序錯(cuò)誤的詳細(xì)情況集中捕獲。而且提供各種常見語言的SDK供業(yè)務(wù)接入。但Sentry在服務(wù)器端會(huì)有采樣，一般不能替代實(shí)時(shí)錯(cuò)誤日志報(bào)警的監(jiān)控。
日志監(jiān)控平臺(tái)
日志監(jiān)控平臺(tái)是美團(tuán)內(nèi)部的一個(gè)日志收集系統(tǒng)，目前美團(tuán)統(tǒng)一使用flume收集日志，flume具有接收scribe格式日志的能力，而日志監(jiān)控平臺(tái)也是以scibe格式日志來收集。日志在整個(gè)收集流程中以兩種形式存在，分別是原始日志和解析后的日志。目前我們使用日志監(jiān)控平臺(tái)主要用于將訪問日志的格式化數(shù)據(jù)上報(bào)，之后就可以通過Hive/Presto對(duì)訪問數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢了。
性能監(jiān)控平臺(tái)
性能監(jiān)控平臺(tái)為美團(tuán)各平臺(tái)和產(chǎn)品線提供簡單易用的、端到端的性能數(shù)據(jù)服務(wù)。同時(shí)也提供了各種常見語言的SDK供業(yè)務(wù)接入。主要用于分析Node端的接口響應(yīng)，以及瀏覽器端的頁面載入性能。
小結(jié)
以上是美團(tuán)酒店前端在應(yīng)用Node進(jìn)行全棧開發(fā)的過程中摸索前行的一些心得，也是引子，主要介紹了我們酒店事業(yè)部的前后端分離架構(gòu)，線上內(nèi)存泄露問題的排查，和所使用的Node服務(wù)監(jiān)控平臺(tái)PM2.5，后續(xù)我會(huì)分享更多我們的Node方面的一些實(shí)踐，以及PM2.5監(jiān)控平臺(tái)的背后實(shí)現(xiàn)，希望能對(duì)你有所幫助，也歡迎大家能夠參與進(jìn)來共同交流前后端分離和Node相關(guān)的技術(shù)點(diǎn)。
