基于 koajs 的前后端分离实践

一、什么是前后端分离？

前后端分离的概念和优势在这里不再赘述，有兴趣的同学可以看各个前辈们一系列总结和讨论：

• 系列文章：前后端分离的思考与实践(1-6)

• slider: 淘宝前后端分离实践

• 知乎提问：

  • 如何评价淘宝 UED 的 Midway Framework 前后端分离？

  • Web 前后端分离的意义大吗？

尤其是《前后端分离的思考与实践》系列文章非常全面的阐述了前后端分离的意义和技术实现。如果不想看上面的文章，可以在脑海里留下这样一个轮廓就好：

本文主要阐述趣店团队基于Koajs的前后端分离实践方案。

二、为什么选择koa？

koa是由Express 原班人马打造的一个更小、更健壮、更富有表现力的 Web 框架。（koa官网需用梯子，中文文档可以参考郭宇大神的翻译：koa中文文档，这里也不详细介绍。）

看到koa之后，简单看了下文档和源码，立刻感觉koa不就是为前后端分离而诞生的轻量级框架吗？

因为：

• 如果要用koa实现一整套类似于PHP的Laravel或者Ruby on Rails的服务端MVC框架其实还有很长的路要走；

• koa中间件的思路可以很好的被前后端分离的思路利用起来，比如：路由、模板引擎、数据代理等等；

• koa基于ES6的generator特性(不了解generator的同学可以参考阮一峰老师的文章)，利用co等模块让前端同学写一个路由再简单不过；

• ……

总之，koa给我的第一印象就是：如果用它来实现一套前后端分离的框架，非常高效、轻量、易扩展。

三、如何实践？

1、刀耕火种的年代

在谈如何实现基于koajs的前后端分离框架的之前，必须提一下在做分离之前趣店（原趣分期）的情况：

• 一个仓储托管了趣分期业务前后端所有代码，由于不断维护，这个仓储足足有600M；

• 后端为了满足NativeAPP的接口需求，这个600M的仓储还包含了提供给客户端的代码；

• 前后端开发流程为：先由后端写一个路由 → 前端将这个路由写成可以交互的页面 → 前端提交代码后后端同学“套模板”填充数据；

• 前后端开发都在一台远程开发机上，通过samba隐射到本地进行开发；

• 前端几乎没有做任何打包编译；有时候为了偷懒，甚至把CSS和JS直接以内嵌的方式写在模板里（不要去联想vue，两码事儿）

写到这儿想贴代码来着，想想还是算了……

2、基于koa的实现

无论使用什么工具要实现前后端分离框架，无非要满足这样几点：

• 更便捷地创建路由

• 更高效地代理数据请求

• 更灵活地环境部署

先看一个已经实现了demo应用的目录结构：

.
└── demo
    ├── controller
    │   ├── data.js
    │   ├── defaultCtrl.js
    │   └── home.js
    ├── static
    │   ├── css
    │   ├── image
    │   └── js
    └── views
        └── home.html

这个结构大家再熟悉不过：controller提供路由；static包含静态文件；views提供模板文件。
这里可能大家会有疑问，如果我的前端构建是components的模式怎么办呢？

├──components_a
│   ├── home.js
│   ├── home.css
│   └── home.html
├──components_b
...

没关系，do what u want！很多boilerplate可以直接拿到这个框架下直接使用，我们团队自己也正在使用了requirejs和vue的构建方案。

1. 更便捷地创建路由：controller

回到上文提到的案例：

controller
├── data.js
└── home.js

这段代码生成的是一个/data/*,/home/*路由，用过Express的同学对这种路由实现肯定一点都不陌生。

但有一点不一样的是，koa下面每一个路由是一个独立的generator函数（很遗憾，generator函数不能使用箭头函数的语法来表示），参看controller/home.js：

exports.index = function* () {
  yield this.bindDefault();
  yield this.render('home', {
    title: 'Hello , Grace!'
  });
}

你还可以用一个对象把一个controller包起来，，参看controller/data.js：

exports.info = {
  repo: function*(){
    yield this.proxy('github:repos/xiongwilee/koa-grace')
  }
}

这种写法非常适用于仅仅用来做一个数据代理的ajax请求的控制器。当然，如果需要的话，你还可以在控制器里对数据做一些加工。

另外，还有几个细节与express的路由控制器不太一样：

1. 终止请求的动作都有koa来完成，在这里的controller里，你不需要通过res.end()来终止请求；

2. 这里的controller的作用域，就是koa的上下文，所以你可以通过this.req获取request对象；

3. 这里的controller里，异步回调的语法成为了往事，请尽情的使用yield。

我们对现在的路由方式做了一个压测：8核CPU/8G内存的机器，通过一个路由返回hello world!，结果显示：8核CPU/8G至少能扛住1000QPS的压力（cpu idle不到60%，cpu load接近8）。

2. 更高效地代理数据请求：proxy

前后端分离模式下的，数据代理主要有这两种使命：

• 一种是，拼装一个和多个数据结果，给模板渲染数据或者给Ajax接口

• 另外一种是，接受用户的数据请求，将结果交给一个后端接口

第一种场景，比如：一个用户中心的页面，需要展示用户的用户信息、订单列表、喜欢的商品推荐等等信息。由于后端的架构，用户、订单、商品可能都是属于不同的服务，这就意味着，后端同学需要给你同时拼装这么多数据，拼装还有可能是同步获取每个接口然后再一起返回给前端。

现在，就可以尽情的发挥nodejs异步并发及koa的generator同步语法的优势，我们还可以这么写：

 repo: function*(){
   yield this.proxy({
    data1:'github:repos/xiongwilee/data1',
    data2:'github:repos/xiongwilee/data2',
    data3:'github:repos/xiongwilee/data3'
   })
 }

koa会自动并发请求所有接口，然后将结果返回给你，然后可以在上下文的backData中获取结果集。

另外一种场景，比如用户需要上传一张图片或者提交一篇文章，你也可以这样写：

submit: function*(){
  yield this.proxy('http://test.com/submit')
}

不用做任何配置，koa会直接把request数据buffer直接通过管道pipe给后端接口。

值得一提的是：

• 有没有发现，这种proxy方式是没有同域机制的限制 了，前端面试常问的跨域方案都不是事儿；

• 另外，同学们可能觉得，本来一个请求都能搞定的事情非要用nodejs代理一次，会不会很慢？事实上，我们的测试结果显示：内网访问的情况下，nodejs代理耗时不超过10ms

最后，我们也做了一个压测：8核CPU/8G内存的机器，通过一个路由将请求代理到另外一个接口，结果显示：8核CPU/8G至少能扛住300QPS的压力，这个结果比纯路由的压测情况要低很多，值得注意。

不过有意思的一点是，我们压测发现：proxy的性能与接口响应时间无关，与接口响应content大小有密切关系：接口响应内容越大，proxy性能越差。

3. 更灵活地环境部署

基于koa可以实现各类有意思的中间件。比如：可以拦截请求计算请求总耗时中间件、可以匹配路径实现本地的静态文件服务器、可以不需要再另开server实现一个mock数据的功能……

a) 开发环境

上文提到过一个DEMO的文件目录，具体在开发环境和生产环境中整体目录结构中其实是这样的：

├── app                // 开发模式下应用模块目录
│   ├── blog
│   └── demo
├── cli                // 配套命令行工具
│   ├── bin
│   ├── lib
│   └── package.json
├── log                // 日志目录
└── server            // 服务器目录
    ├── app            // 实际服务端引用的模块目录
    │   ├── blog
    │   └── demo
    ├── bin
    ├── config
    ├── src
    └── package.json

在开发环境下，你可以将./app下的项目源文件直接编译到./server/app目录，这就意味着：./app/目录下的各个项目，你自己想怎么玩就怎么玩。

我们目前有基于gulp+requirejs的模块化方案和基于webpack+vue的前端构建方案，其中gulp+requirejs的方案已经开源：https://github.com/xiongwilee... 。

基于上文提到的路由和数据代理的功能，现在我们的开发模式就可以优化为：前后端确定接口→前后端同时开发→联调提测上线。给开发带来的好处自不必说：

• 后端接口完全解耦，前端利用异步并发，性能可以达到最优；

• WebAPP和NativeAPP可以通用一套接口，后端省了不少成本；

• 前后端独立之后，前端构建的成本更低，灵活性更高；

• ……

b) 生产环境

生产环境的部署与大多数服务部署类似：经过SLB之后到nginx进行反向代理，走到nodejs服务响应请求；可以在nginx层进行负载均衡和监控；如果需要用到缓存，可以在nginx和nodejs之间再加一层Varnish。

这里必须要推荐下最牛哔的nodejs进程管理工具：pm2，完成了趣店生产环境下nodejs进程管理和nodejs日志切分。

然后提一下，我们的沙盒环境和测试环境部署。

沙盒只需要摘一台性能比较low的线上机器，提供给办公网络访问就行。因为数据代理的接口直接走的服务端对应环境的接口，整个沙盒环境和测试环境的搭建也非常愉快。

另外，我们对线上业务做了一个压测：单台8核CPU/8G机器，能扛住500QPS左右的压力。

最后，关于环境部署，再提两个场景：

• 一个场景是，超越前后端分离框架的本职工作，实现团队文档系统。

因为前后端分离框架本身是不支持数据库和SESSION存储功能的，为了满足一些简单的数据库和文件上传需求，我们自己实现了两个中间件，一个能够利用mongoose很简单地与mongo打交道，一个利用formidable,koa-send模块轻易实现文件上传和下载；从而很快实现了团队博客和文档系统。

当然了，这个文档系统和团队博客仅限在内网系统中使用。

• 另外一场景是，后端环境使用Java MVC框架下的前后端独立开发。

我们团队与蚂蚁金服团队深度合作（事实上是作为TP，实现支付宝下的业务需求），必须使用蚂蚁金服的基于Java的sofalite MVC框架，而且坑爹的是：蚂蚁金服不能提供他们的前端构建框架！

这就意味着：我们团队的前端同学需要回到刀耕火种时代，跟后端同学用一个仓储自己搭建Java环境进行本地开发了。

但是，别忘了，我们现在有基于koa的前后端分离框架啊（知乎腔）！

事实上，前后端独立开发的唯一瓶颈就在与Java的velocity模板引擎；而我们的前后端分离框架的模板引擎是可配的。

所以，前后端定好了接口，然后前端就愉快地用上mock数据独立开发去了；最后，整个项目提前四天开发联调完成。

四、koa-grace

主（guang）角（gao）终于要出场了！

这套前后端分离框架——koa-grace：基于koa的前后端分离框架已经开源。欢迎各路大神star/fork/提ISSUE，谢谢！！！

• 项目主页： https://github.com/xiongwilee...

• 示例页面： http://grace.wilee.me/

• 详细文档： https://github.com/xiongwilee...

另外，配套命令行工具暂时仅限内网使用，后续会开源出来。最后，关于koa-garce还得啰嗦两点：

1）koa-grace是基于koa 1.x版本

目前koa-grace所有的中间件都是基于koa 1.x，而koa 2.x正式发布之后会立刻跟进。

但koa-grace毕竟只是一个轻量级的框架：Requiring babel to run your server is just not good developer experience.（引自：koa/issues/533）。

2）koa-grace需要完善测试用例

vue的作者尤雨溪说过，不写测试的开源项目不是合格的开源项目。而koa-grace目前还没有测试用例覆盖，希望大家一起来完善。

最后

无论前端怎么玩、无论技术怎么发展，任何架构最终都是为了服务于产品