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大家好,我叫王磊,来自于字节跳动 Web Infra,今天由我给大家分享《字节跳动基于 Serverless 的前端研发模式升级》。
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接下来将从以下 6 个方面介绍今天的内容,首先总结一下大前端时代下前端的职责和挑战。然后介绍字节跳动常见的业务形态,以及字节跳动传统的研发模式和挑战。之后介绍我们是如何基于 Serverless 对前端的研发模式进行升级的。为了保证稳定性,我们在监控运维方面也做了不少工作。最后简单做一下总结和展望。
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首先让我们看下大前端时代下前端的职责和挑战,随着前端的演进,前端的职责在不断的变化。
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PC 时代,我们的工作主要在于切图、写样式、写交互、兼容各种浏览器等,此外还会做一些组件化、前后端分离的事情,总体而言还是专注于浏览器领域。
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随着移动设备的兴起,我们进入了移动互联网时代,整体工作分为跨端和工程 2 个方面。跨端主要做一些移动端 Web(H5)、React Native、Flutter 等工作;工程主要基于 Node 做一些方案。总体来看,这个阶段我们已经跨出了浏览器,迈向了 Android、iOS 和前端工程。
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当下进入到 Serverless 时代,前端的工作变得更加丰富,包含 CSR、SSR、BFF、微前端等开发工作,从单端到多端,从 Client 端到服务器端,涉及的领域变得非常广,对前端要求变得更高,整体上是向着“前端全栈化”的方向发展。
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在这种职责转变下,看下我们面临了哪些挑战。
可以从 2 个角度来看,一个是知识体系,一个是工作内容。
在知识体系上,除了传统前端知识 JS、CSS、Node,前端框架 React、Vue、打包工具 Webpack、Vite,微前端,跨端工程等。还会涉及后端领域,框架有大家熟悉的 Koa、Express;知识包含 Redis、消息中间件、文件存储、监控报警等。
从工作内容上来看,也分为 2 块,一块是偏向前端的工作,一块是偏向后端的工作。偏向前端的工作有 写组件、写页面、兼容、性能优化、跨端工程等;偏向后端的工作有写 BFF、写 SSR、监控运维、集群管理等。
整体上来看,前端向着全栈化的方向发展,涉及大量后端的知识和工作,对前端的挑战非常大。
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在介绍完大前端时代下前端的职责和挑战后,让我们看下字节跳动有哪些常见的业务形态。
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字节跳动常见的业务形态抽象成前端领域可以分为 4 个部分,其中 CSR 和微前端占大部分,CSR 是一些 C 端业务,微前端是一些中后台管理系统。此外还包含一些 SSR 页面和 BFF,SSR 是为了提升性能,解决首屏问题。BFF 主要解决前端 UI 模型和后端数据模型存在 Gap 的问题,主要写一些胶水代码。此外值得注意的是,字节跳动作为一家全球化的互联网公司,业务可能会部署到全球各地。
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介绍完字节跳动常见的业务形态后,让我们看看字节跳动传统的研发模式以及遇到的问题。
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拿一个包含 CSR + BFF 的项目举个例子。
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从 CSR 讲起,针对一个 CSR 页面,我们除了开发业务,生成 CSS、JS、图片等静态资源和 HTML 之外,想要把页面部署到线上稳定运行,还需要开发很多基础服务。
比如需要开发一个 CDN 上传服务,将静态资源上传到 CDN 上。此外还需要开发一个静态 Server 托管 HTML,静态 Server 可能包含文件服务、登陆认证、AB 灰度等功能。开发完毕后还不够,我们还需要申请机器和域名,把项目部署到集群里面,CSR 页面才能运行起来。
想使用 BFF,需要开发一个 BFF 服务,这个服务可能包含权限管理、系统运维、域名接入等各种功能。同样需要申请机器和域名,把项目部署到集群里面。
为了方便业务能够稳定上线,还需要开发一个部署系统,这个系统可能会包含 项目管理、发布系统、路由管理、AB 管理等功能。
从工作内容上来看,针对一个简单的 CSR + BFF 业务,除了关心黄色方框中和业务相关的内容,还需要开发各种基础服务,对于前端同学实在太难了。
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这种研发模式有什么问题呢?总结为以下 6 点:
第一:研发成本高,不仅需开发业务,还需要开发基础服务;
第二:运维成本高,需要关注 QPS、内存和机器数量等指标;
第三:流量无法精准估计的情况下,需要准备充足的机器,资源使用率低,举一个线上真实的案例,从图中可以看出流量有明显的波动,需要准备比流量高峰还要多的机器,低峰时机器不能很好的被利用;
第四:从人力上来看,对研发同学的能力要求会更高,由于招聘本身就很难,这样会进一步加大招聘的难度;
第五:由于各种基础服务都是业务自己建设,很难像工程团队那样进行体系化建设,无法沉淀最佳实践;
第六:这种研发模式不符合前端习惯,需要了解很多后端知识,对前端其实是非常不友好的。
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为了解决这些问题,我们基于 Serverless 来对前端的研发模式进行了一次升级。
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接下来将从以下 3 个方面去介绍,首先讲一下策略和架构。
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在介绍我们的策略之前,先看下业界前辈们在 Serverless 方面做了哪些工作:首先是基础 FaaS 的建设,比如调度、冷启动等;然后是将现有 BaaS 服务和 FaaS 结合在一起,打造更好的生态;此外还有云函数、Node 框架、Runtime 等。综上所诉,可以发现前辈们主要还是在解决 Serverless 下的一些单点问题。
在这些单点研究的基础上,我们的目标是围绕着前端的整个生命周期,构造前端 Serverless ,包含前端框架、研发流程、调试、部署、线上运行、监控运维等各个环节。用一句话来总结的话:基于 Serverless 打造一站式前端解决方案。
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基于 Serverless 打造一站式前端解决方案有 2 个目标。
第一:基础能力平台化,业务再也不需要关注前端基础服务的开发,平台提供,开箱即用,简单配置即可;
第二:友好的开发体验,用户在开发 SSR 和 BFF 的过程中无需感知到差异性,和开发 CSR 一样轻松;此外支持 CSR 到 SSR、SSR 到 一体化 BFF、一体化 BFF 到微前端的渐进式开发。
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首先介绍一下基础能力平台化,基础能力包含 5 个方面的内容。第一部署能力,支持微前端、SPA、MPA、SSR、一体化 BFF 、CDN 的部署。第二 提供 AB/灰度能力,帮助前端进行上线前的验证和检测,帮助业务进行产品上的实验,这里有人群、百分比、客户端版本等策略。由于字节跳动是一家全球化的互联性公司,我们的业务需要支持全球化部署,比如国内、美国、新加坡等。出于稳定性的考虑,我们需要拥有完善的监控运维系统,包含日志、Metrics 打点、报警通知、指标大盘等。在前 4 个能力的基础上,为了提供更好的用户体验,需要和公司内部各个系统进行集成,比如工程方案、发布系统、一站式研发工作台等。
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接下来介绍一下用户体验,想要支持 SSR 和 BFF,只需要简单配置和开发即可,在开发上和 CSR 没啥区别。比如用户想要支持 SSR,只需要开启一个配置;想要支持 BFF,添加一个 API 目录,写一写就行了。然后经过云编译,静态资源会自动上传到 CDN。HTML、SSR 、BFF 等产物经过发布控制台,简单配置一下即可上线。从研发流程来看,用户只需要关注红框框中的部分。用一句话来总结,我们希望传统前端 + 框架能力 + 平台能力 = 全栈前端。
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为了实现这些目标,我们需要做很多工作,具体分为 2 部分:“研发 & 配置 & 部署”和“线上运行”。
先说第一个,左边部分,从下到上来介绍。最底层提供了一个部署系统,包含项目管理、路由管理、AB管理、监控报警等功能,支持 CSR、SSR、BFF 和微前端的发布。在上层我们有各种协议,比如开发协议、部署协议、SSR 协议、BFF 协议。在协议的基础上我们对接了公司内部的工程方案,比如 Jupiter 和 Modern.js。为了和公司内部各个系统更好的结合,我们抽象了接入层,里面提供 OPEN API、服务编排的原子服务、CLI 等。最后基于接入层打造上层产品,比如 Web 部署服务、一站式前端工作台、搭建系统或 DevOps 流水线服务等。
接下来让我们介绍一下线上运行部分,这个我们从上到下进行介绍。当发起一个 HTTP 请求,首先会经过 统一接入层 到达我们的网关,这里我们会做限流、项目分发、AB 分流等相关的工作。经过网关会到底层各个服务,比如 静态 Web Server、SSR Server、BFF Server、微前端 Server 等。为了保障稳定性,我们提供了完备的监控报警,比如日志、打点等。下面是各种 BaaS 服务和 运行时,比如 Node 运行时,V8 运行时。最后是 FaaS 和 Node 基础 SDK。
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在介绍完策略和架构之后,我们介绍一下 CI/CD,这块我也做了不少工作。
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这是一个简单的例子,当我们开发完代码后,首先会进行编译,之后经过一个代码检查,看看是否会有一些代码问题,比如是否符合 Lint,或者含有安全漏洞等。
接下来通过 “线下、AB 或者灰度进行测试”,测试完毕之后需要经过一个人工卡点,确定没问题,会进行一些线上检查,比如 Lighthouse 的性能检查,这里也会有一个人工卡点。当确定没问题,就会把项目部署上线。
由于这个是一个服务编排,用户可以按照自己的诉求进行个性化定制。
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讲了这么多,可能会比较抽象,接下来举一些实际的例子来说明。
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会从 CSR、SSR、一体化 BFF、微前端 4 个方面来讲,这里会重点突出 2 点。第一,无需感知 SSR、BFF 开发带来的差异 ,和 CSR 开发一样轻松;第二,支持 CSR 到 SSR 到一体化 BFF 再到微前端的渐进式开发。
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先从 CSR 开始,左下角是一个很简单的例子,前端开发完,经过云编译,生成 CSS、JS 等静态文件上传到 CDN;此外会生成 2 份 HTML,一份是 ES5 的,一份是 ES6 的,通过部署控制台,经过简单配置就可以把代码发布上线了,整个过程用户只关注开发和配置就可以了。
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这是我们的一个案例,左边是我们的系统,上线前只需要配置域名,指定某个项目下某个文件就可以了,然后点击“确定”,发布一下,就会生效。CSR 的项目在我们的系统上有很多,比如 “懂车帝”、“西瓜活动页”、“抖音活动页”等。
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接下来介绍一下线上运行流程,分为 3 块。第一个是静态资源,直接访问 CDN 就可以了;第二个是 HTML,首先会进入到网关,进行 AB,项目分发,限流等处理,这时我们会知道访问的是哪个项目的哪个版本下的哪个文件,再经过 ES5、ES6 的识别,就可以访问到不同的 HTML 了。第三块有点特殊,浏览器的 Polyfill,我们这边提供了一个动态 Polyfill 服务,按需返回浏览器的 Polyfill,减少内容的大小,优化页面的性能。
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CSR 介绍完了,让我们来看下 SSR。
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假设我们已经有了一个 CSR 项目,想要支持 SSR,我们只需要经过一个简单配置就可以了,把 Server SSR 设为 true,在编译的时候会生成 SSR Runtime 和启动文件。如果我们的项目不是一个千人千面的项目,可以接受缓存,我们还可以在代码添加一个缓存组件,这时在编译产物中会多一个缓存配置。此外相较于 CSR,SSR 的项目在部署后会多一个 SSR Server。
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同样,我们看下上线前的配置,很简单,把路由标记成 SSR 就可以了。SSR 项目有“广告的答题赢红包”、“大力智能神灯”和“头条热榜”等业务。
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看下线上运行流程,访问 SSR,本质上是获取 HTML,请求会经过网关处理,到达“渲染处理”,这个时候看下缓存策略,如果可以缓存,看下 Redis 是否有缓存,有就直接返回,没有的话,通过服务发现访问 SSR Server。在异常或者超时的情况,会兜底到 Web Server 上获取 CSR 页面。
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Ok,假设我们已经有了一个 SSR 项目,想支持 BFF,那么我们该怎么办呢?这就是我们接下来要介绍的一体化 BFF。
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开发的时候,只需要在项目中添加一个 API 目录,把业务逻辑写好,使用的时候和前端开发一样,直接通过 import 将方法引入,调用就可以了。相较于 SSR,一体化项目在编译后会生成一个 BFF 的 Runtime,在部署后会多一个 BFF Server。
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看一下例子,公司内部的一个“研发工作台”和我们的一个教育平台“你拍一”就是典型的案例。在配置上,前后端一体化项目和 SSR 是一样的,BFF Server 的发布是通过默认探测实现的。
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运行时,相较于 SSR,一体化 BFF 多了 一个 BFF Server,在 SSR 的时候,我们会通过 RPC 进行调用,在 CSR 的时候会通过 HTTP 方式进行调用。
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介绍完了前面的 CSR、SSR 和一体化 BFF 项目,最后介绍一下微前端。
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假设我们已经有了一些项目,开始只有 1 - 2 个同学维护,随着业务的不断发展,项目变得越来越复杂,需要 10 个乃至上百个同学、甚至跨团队开发,不同团队使用的技术体系可能还不一样。这样一个原本的小项目就变成了一个巨石应用,开发和维护的成本就变得非常高,那我们该怎么去解决现有问题?
微前端会是一种比较好的选择,我们团队提供了一套解决方案 —— Garfish,它解决了跨团队协作难、技术体系多样化、复杂度日益上升等问题。从架构层面出发可以将多个独立交付的前端应用组成一个整体,这些前端应用能够 “独立开发”、“独立测试”、“独立部署”,但在终端用户来看却是一个内聚的产品。目前 Garfish 已经开源了,大家有兴趣可以去了解一下 https://github.com/bytedance/garfish。
那么我们如何把现有项目,变成一个微前端呢?只需要开发一个主工程,注册子工程信息,在运行时交给框架即可。
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让我们看一下开发流程啊,由于是微前端,需要分为主工程和子工程,子工程可以是前面介绍的 CSR、SSR、一体化 BFF 项目的任何一种。主工程也可以是 CSR、SSR、一体化 BFF 项目的任何一种,开发流程和前面介绍的一样,唯一不同的是,在发布控制台需要配置“主子模块关系”和“微前端菜单”等。
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看下配置界面,这是一个主工程,下面挂载了 3 个子工程,然后可以配置主工程的菜单。
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看一些正式的案例,比如幸福里的后台管理系统,我们公司的 toB 项目,火山引擎等。
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运行过程也比较简单,当请求进来的时候,先是主应用,进入网关处理,获取 HTML。与此同时请求微前端 Server 获取“主子模块关系”和菜单等,获取后注入到 HTML,避免在浏览器多发一次 HTTP 请求,优化一下性能。返回到浏览器后,判断当前需要访问哪个子应用,获取即可。
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功能实现了,稳定性这块也是非常重要的,这块我们也做了很多的工作,主要在监控运维方面。
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这块分为 3 个部分,第一部分是业务需要关注的,后面 2 个是我们系统维护者需要关注的。
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用户可以在系统内进行一些简单的配置,比如 404、5xx、SSR 降级的 QPS 阈值,超过阈值后就会在飞书(打个广告,飞书体验&功能超赞)上收到报警通知,并提供了文档,帮助用户排查问题。
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另外我们提供了一个业务指标大盘,这里可以看到项目的 QPS,访问耗时,SSR 渲染耗时等数据。
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接下来介绍一下日志系统。
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为了帮助排查问题,和公司内部的日志系统打通,可以通过关键字查询,对日志进行聚类分析,也可以调查某次调用过程中整条链路上的日志。
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最后对于服务的运行时监控和调试,我们也做了不少工作。
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团队内做了一个类似 alinode 的产品,这里可以查看 Node 运行时的各种指标数据,比如内存、CPU、GC 情况等;此外如果通过日志排查问题比较困难,可以通过断点调试的方式进行调查;如果发现有内存泄漏或者性能问题,可以通过 Snapshot 或者 CPU Profile 进行分析。
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最后做一个简单的总结和展望。
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对于 Serverless 方向,个人觉得将来会朝着 3 个方向去发展,第一个是 Runtime 部分,这块主要解决 FaaS 冷启问题,更好应对突发流量问题;第二是 FaaS + BaaS,更好的完善 Serverless 的生态;第三是 Serverless+,在 FaaS + BasS 的基础上,构建各种从框架 - 开发 - 部署 - 线上运行的应用视角的一站式研发平台。
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最后我们来做一个总结,今天主要介绍了我们字节跳动是如何基于 Serverless 进行前端研发模式升级的,希望这次分享能够对大家有所帮助,在自己的业务场景中遇到了类似的问题,有所启发。非常感谢。
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最后
以上就是霸气小懒猪为你收集整理的GMTC 2021 演讲 《字节跳动基于 Serverless 的前端研发模式升级》的全部内容,希望文章能够帮你解决GMTC 2021 演讲 《字节跳动基于 Serverless 的前端研发模式升级》所遇到的程序开发问题。
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