Як обрати транспортний протокол для вашого мікросервісу NestJS - javascript.org.ua

NestJS — це прогресивний фреймворк для створення ефективних, масштабованих додатків на Node.js, який пропонує потужні інструменти для комунікації між мікросервісами. Однак вибір правильного транспортного протоколу для вашого мікросервісу на NestJS є критичним рішенням, яке може вплинути на продуктивність, масштабованість та обслуговуваність.

Ця стаття допоможе вам вибрати найвідповідніший транспортний протокол для вашого мікросервісу на NestJS. Ми розглянемо доступні протоколи, їхні переваги та недоліки, а також реальні приклади, щоб допомогти вам зробити обґрунтований вибір.

Розуміння комунікації між мікросервісами

Мікросервіси спілкуються через API або системи обміну повідомленнями. Вибір транспортного протоколу визначає, як сервіси надсилають і отримують дані, забезпечуючи надійність, швидкість і масштабованість. Транспортні протоколи можна класифікувати на дві основні категорії:

Протоколи запит-відповідь: Це синхронні протоколи, такі як HTTP та gRPC. Клієнт надсилає запит і чекає на відповідь.

Протоколи, засновані на повідомленнях: Це асинхронні протоколи, такі як RabbitMQ, Kafka та NATS. Повідомлення надсилаються на брокера та обробляються споживачем без очікування негайної відповіді.

Протокол, який ви виберете, має відповідати архітектурі вашого додатка, випадку використання та вимогам до продуктивності.

Протоколи, підтримувані NestJS

NestJS підтримує кілька транспортних протоколів "з коробки", серед яких:

Redis
MQTT
NATS
RabbitMQ
Kafka
gRPC
Користувацькі транспортери

Кожен протокол має унікальні характеристики, переваги та обмеження. Розглянемо їх детальніше.

1. Redis

Огляд

Redis — це швидке сховище даних у пам'яті, часто використовуване для кешування. Воно також підтримує механізм pub/sub для обміну повідомленнями, що робить його легким варіантом для комунікації між мікросервісами.

Переваги

Легко налаштовується і використовується.
Низька затримка і висока пропускна здатність.
Ідеально підходить для легких систем обміну повідомленнями.

Обмеження

Відсутність таких розширених функцій, як довговічність повідомлень і повторні спроби.
Не підходить для складних робочих процесів.

Реальний приклад

Уявімо собі чат у реальному часі. Redis можна використовувати для реалізації механізму pub/sub, щоб миттєво доставляти повідомлення користувачам, які підключені.

Коли використовувати

Redis ідеально підходить для сценаріїв, що потребують простого, швидкого та тимчасового обміну повідомленнями, наприклад, для сповіщень або оновлень у реальному часі.

import { NestFactory } from '@nestjs/core';  
import { MicroserviceOptions, Transport } from '@nestjs/microservices';  
import { AppModule } from './app.module';  

async function bootstrap() {  
 const app = await NestFactory.createMicroservice(AppModule, {  
 transport: Transport.REDIS,  
 options: {  
 url: 'redis://localhost:6379',  
 },  
 });  
 await app.listen();  
}  
bootstrap();

2. MQTT

Огляд

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) — це легкий протокол обміну повідомленнями, призначений для пристроїв IoT. Він оптимізований для мереж з низькою пропускною здатністю та високою затримкою.

Переваги

Надзвичайно легкий.
Призначений для ненадійних мереж.
Ідеально підходить для застосунків IoT.

Обмеження

Обмежений розмір повідомлення та пропускна здатність.
Не підходить для високопродуктивних або масштабних систем.

Реальний приклад

Уявіть собі систему "розумного дому", де датчики надсилають дані про температуру на центральний хаб.

NestJS — прогресивний фреймворк для створення ефективних і масштабованих додатків на Node.js, який пропонує потужні інструменти для комунікації між мікросервісами. Однак вибір правильного транспортного протоколу для вашого мікросервісу на NestJS є критично важливим рішенням, яке може вплинути на продуктивність, масштабованість і підтримуваність.

Ця стаття допоможе вам вибрати найпідходящий транспортний протокол для вашого мікросервісу на NestJS. Ми розглянемо доступні протоколи, їхні переваги та недоліки, а також реальні приклади, щоб допомогти вам зробити обґрунтований вибір.

Розуміння комунікації між мікросервісами

Протоколи, підтримувані NestJS

NestJS підтримує кілька транспортних протоколів "з коробки", серед яких:

Redis
MQTT
NATS
RabbitMQ
Kafka
gRPC
Користувацькі транспортери

Кожен протокол має унікальні характеристики, переваги та обмеження. Розглянемо їх детальніше.

1. Redis

Огляд

Redis — це швидке сховище даних у пам'яті, яке часто використовується для кешування. Воно також підтримує механізм pub/sub для обміну повідомленнями, що робить його легким варіантом для комунікації між мікросервісами.

Переваги

Легко налаштовується і використовується.
Низька затримка і висока пропускна здатність.
Ідеально підходить для легких систем обміну повідомленнями.

Обмеження

Відсутність таких розширених функцій, як довговічність повідомлень і повторні спроби.
Не підходить для складних робочих процесів.

Реальний приклад

Коли використовувати

import { NestFactory } from '@nestjs/core';  
import { MicroserviceOptions, Transport } from '@nestjs/microservices';  
import { AppModule } from './app.module';  

async function bootstrap() {  
 const app = await NestFactory.createMicroservice(AppModule, {  
 transport: Transport.REDIS,  
 options: {  
 url: 'redis://localhost:6379',  
 },  
 });  
 await app.listen();  
}  
bootstrap();

2. MQTT

Огляд

Переваги

Надзвичайно легкий.
Призначений для ненадійних мереж.
Ідеально підходить для застосунків IoT.

Обмеження

Обмежений розмір повідомлення та пропускна здатність.
Не підходить для високопродуктивних або масштабних систем.

Реальний приклад

Уявіть собі систему "розумного дому", де датчики надсилають дані про температуру на центральний хаб.
MQTT дозволяє безперешкодно здійснювати комунікацію між датчиками та хабом, навіть на пристроях з низьким енергоспоживанням.

Коли використовувати

Вибирайте MQTT для застосунків IoT або сценаріїв, де важливий легкий обмін повідомленнями.

import { NestFactory } from '@nestjs/core';  
import { MicroserviceOptions, Transport } from '@nestjs/microservices';  
import { AppModule } from './app.module';  

async function bootstrap() {  
 const app = await NestFactory.createMicroservice(AppModule, {  
 transport: Transport.MQTT,  
 options: {  
 url: 'mqtt://localhost:1883',  
 },  
 });  
 await app.listen();  
}  
bootstrap();

3. NATS

Огляд

NATS — це легка, високопродуктивна система обміну повідомленнями, яка підтримує моделі pub/sub та запит/відповідь. Вона створена для простоти та швидкості.

Переваги

Надзвичайно швидка з мінімальною затримкою.
Горизонтальна масштабованість.
Підходить для хмарних архітектур.

Обмеження

Обмежені функції довговічності повідомлень.
Базові можливості маршрутизації повідомлень.

Реальний приклад

У фінансовій торговій системі NATS можна використовувати для трансляції оновлень цін на акції до кількох мікросервісів у реальному часі.

Коли використовувати

Використовуйте NATS для швидкої комунікації в розподілених системах, де пріоритетом є низька затримка.

import { NestFactory } from '@nestjs/core';  
import { MicroserviceOptions, Transport } from '@nestjs/microservices';  
import { AppModule } from './app.module';  

async function bootstrap() {  
 const app = await NestFactory.createMicroservice(AppModule, {  
 transport: Transport.RMQ,  
 options: {  
 urls: ['amqp://localhost:5672'],  
 queue: 'my_queue',  
 queueOptions: {  
 durable: false,  
 },  
 },  
 });  
 await app.listen();  
}  
bootstrap();

4. RabbitMQ

Огляд

RabbitMQ — це надійний брокер повідомлень, що підтримує розширену маршрутизацію повідомлень, довговічність та повторні спроби. Широко використовується в корпоративних системах.

Переваги

Надійна доставка повідомлень з підтвердженням.
Підтримка складних шаблонів маршрутизації.
Інтеграція з різними протоколами.

Обмеження

Вища складність налаштування та обслуговування.
Повільніше, ніж деякі альтернативи для простого pub/sub.

Реальний приклад

У системі електронної комерції RabbitMQ може обробляти процес замовлень. Замовлення ставляться в чергу і обробляються асинхронно різними сервісами, що забезпечує надійність.

Коли використовувати

RabbitMQ ідеально підходить для сценаріїв, які потребують гарантованої доставки, складної маршрутизації або чергування завдань.

import { NestFactory } from '@nestjs/core';  
import { MicroserviceOptions, Transport } from '@nestjs/microservices';  
import { AppModule } from './app.module';  

async function bootstrap() {  
 const app = await NestFactory.createMicroservice(AppModule, {  
 transport: Transport.RMQ,  
 options: {  
 urls: ['amqp://localhost:5672'],  
 queue: 'my_queue',  
 queueOptions: {  
 durable: false,  
 },  
 },  
 });  
 await app.listen();  
}  
bootstrap();

MQTT забезпечує безперебійне спілкування між датчиками та хабом, навіть на пристроях з низьким енергоспоживанням.

## Коли використовувати

Вибирайте MQTT для застосунків IoT або сценаріїв, де важливий легкий обмін повідомленнями.

import { NestFactory } from '@nestjs/core';
import { MicroserviceOptions, Transport } from '@nestjs/microservices';
import { AppModule } from './app.module';

async function bootstrap() {
const app = await NestFactory.createMicroservice(AppModule, {
transport: Transport.MQTT,
options: {
url: 'mqtt://localhost:1883',
},
});
await app.listen();
}
bootstrap();
```

3. NATS

Огляд

NATS — це легка, високопродуктивна система обміну повідомленнями, яка підтримує моделі pub/sub та запит/відповідь. Вона розроблена для простоти та швидкості.

Переваги

Надзвичайно швидка з мінімальною затримкою.
Горизонтальна масштабованість.
Підходить для хмарних архітектур.

Обмеження

Обмежені функції довговічності повідомлень.
Базові можливості маршрутизації повідомлень.

Реальний приклад

Коли використовувати

Використовуйте NATS для швидкої комунікації в розподілених системах, де низька затримка є пріоритетною.

import { NestFactory } from '@nestjs/core';  
import { MicroserviceOptions, Transport } from '@nestjs/microservices';  
import { AppModule } from './app.module';  

async function bootstrap() {  
 const app = await NestFactory.createMicroservice(AppModule, {  
 transport: Transport.RMQ,  
 options: {  
 urls: ['amqp://localhost:5672'],  
 queue: 'my_queue',  
 queueOptions: {  
 durable: false,  
 },  
 },  
 });  
 await app.listen();  
}  
bootstrap();

4. RabbitMQ

Огляд

RabbitMQ — це надійний брокер повідомлень, який підтримує розширену маршрутизацію повідомлень, довговічність та повторні спроби. Він широко використовується в корпоративних системах.

Переваги

Надійна доставка повідомлень з підтвердженням.
Підтримка складних шаблонів маршрутизації.
Інтеграція з різними протоколами.

Обмеження

Вища складність налаштування та обслуговування.
Повільніше за деякі альтернативи для простого pub/sub.

Реальний приклад

Коли використовувати

import { NestFactory } from '@nestjs/core';  
import { MicroserviceOptions, Transport } from '@nestjs/microservices';  
import { AppModule } from './app.module';  

async function bootstrap() {  
 const app = await NestFactory.createMicroservice(AppModule, {  
 transport: Transport.RMQ,  
 options: {  
 urls: ['amqp://localhost:5672'],  
 queue: 'my_queue',  
 queueOptions: {  
 durable: false,  
 },  
 },  
 });  
 await app.listen();  
}  
bootstrap();

Kafka

## Огляд

Kafka — це розподілена платформа для потокової передачі подій, розроблена для високопродуктивного, постійного обміну повідомленнями.

## Переваги

- Обробляє величезні обсяги даних.
- Підтримує джерело подій та відтворення.
- Ідеально підходить для великих даних і трубопроводів.

## Обмеження

- Висока операційна складність.
- Затримка більша, ніж у брокерів, що працюють в пам'яті, таких як Redis.

## Реальний приклад

Додаток для спільного використання автомобілів може використовувати Kafka для потоку даних про місцеположення водіїв до центральної системи для обробки та аналітики.

## Коли використовувати

Kafka є ідеальним вибором для масштабних трубопроводів даних, архітектур, орієнтованих на події, та агрегації логів.

import { NestFactory } from '@nestjs/core';
import { MicroserviceOptions, Transport } from '@nestjs/microservices';
import { AppModule } from './app.module';

async function bootstrap() {
const app = await NestFactory.createMicroservice(AppModule, {
transport: Transport.KAFKA,
options: {
client: {
brokers: ['localhost:9092'],
},
consumer: {
groupId: 'my-consumer-group',
},
},
});
await app.listen();
}
bootstrap();
```

6. gRPC

Огляд

gRPC — це високопродуктивна фреймворк для віддалених викликів процедур (RPC), що використовує Protocol Buffers для серіалізації. Він ідеально підходить для синхронного, з низькою затримкою спілкування.

Переваги

Сильно типізовані контракти з Protocol Buffers.
Висока продуктивність завдяки HTTP/2.
Підтримка двостороннього потокового обміну.

Обмеження

Складніша кривизна навчання.
Потрібні суворі схеми для визначення.

Реальний приклад

У системі платіжного шлюзу gRPC може використовуватися для безпечного, низькозатратного спілкування між сервісом обробки транзакцій та зовнішніми платіжними провайдерами.

Коли використовувати

Вибирайте gRPC для синхронного спілкування, де важлива продуктивність та безпека типів.

import { NestFactory } from '@nestjs/core';  
import { MicroserviceOptions, Transport } from '@nestjs/microservices';  
import { AppModule } from './app.module';  
import { join } from 'path';  

async function bootstrap() {  
 const app = await NestFactory.createMicroservice(AppModule, {  
 transport: Transport.GRPC,  
 options: {  
 package: 'my_package',  
 protoPath: join(__dirname, './proto/my-service.proto'),  
 },  
 });  
 await app.listen();  
}  
bootstrap();

7. Користувацькі транспортери

Огляд

NestJS дозволяє визначати користувацькі транспортери для сценаріїв, не охоплених стандартними протоколами.

Переваги

Повний контроль над логікою комунікації.
Ідеально підходить для інтеграції з застарілими системами.

Обмеження

Потрібно більше зусиль для розробки.
Відсутня вбудована підтримка чи оптимізації.

Реальний приклад

Фінансова установа може потребувати інтеграції з існуючою системою на основі мейнфреймів, використовуючи власний протокол.
Kafka

Огляд

Kafka — це розподілена платформа для потокової передачі подій, розроблена для високопродуктивного, постійного обміну повідомленнями.

Переваги

Обробляє величезні обсяги даних.
Підтримує джерело подій та відтворення.
Ідеально підходить для великих даних і трубопроводів.

Обмеження

Висока операційна складність.
Затримка більша, ніж у брокерів, що працюють в пам'яті, таких як Redis.

Реальний приклад

Додаток для спільного використання автомобілів може використовувати Kafka для потоку даних про місцеположення водіїв до центральної системи для обробки та аналітики.

Коли використовувати

Kafka є ідеальним вибором для масштабних трубопроводів даних, архітектур, орієнтованих на події, та агрегації логів.

import { NestFactory } from '@nestjs/core';  
import { MicroserviceOptions, Transport } from '@nestjs/microservices';  
import { AppModule } from './app.module';  

async function bootstrap() {  
 const app = await NestFactory.createMicroservice(AppModule, {  
 transport: Transport.KAFKA,  
 options: {  
 client: {  
 brokers: ['localhost:9092'],  
 },  
 consumer: {  
 groupId: 'my-consumer-group',  
 },  
 },  
 });  
 await app.listen();  
}  
bootstrap();

6. gRPC

Огляд

gRPC — це високопродуктивний фреймворк для віддалених викликів процедур (RPC), що використовує Protocol Buffers для серіалізації. Він ідеально підходить для синхронного, з низькою затримкою спілкування.

Переваги

Сильно типізовані контракти з Protocol Buffers.
Висока продуктивність завдяки HTTP/2.
Підтримка двостороннього потокового обміну.

Обмеження

Складніша кривизна навчання.
Потрібні суворі схеми для визначення.

Реальний приклад

Коли використовувати

Вибирайте gRPC для синхронного спілкування, де важлива продуктивність та безпека типів.

import { NestFactory } from '@nestjs/core';  
import { MicroserviceOptions, Transport } from '@nestjs/microservices';  
import { AppModule } from './app.module';  
import { join } from 'path';  

async function bootstrap() {  
 const app = await NestFactory.createMicroservice(AppModule, {  
 transport: Transport.GRPC,  
 options: {  
 package: 'my_package',  
 protoPath: join(__dirname, './proto/my-service.proto'),  
 },  
 });  
 await app.listen();  
}  
bootstrap();

7. Користувацькі транспортери

Огляд

NestJS дозволяє визначати користувацькі транспортери для сценаріїв, не охоплених стандартними протоколами.

Переваги

Повний контроль над логікою комунікації.
Ідеально підходить для інтеграції з застарілими системами.

Обмеження

Потрібно більше зусиль для розробки.
Відсутня вбудована підтримка чи оптимізації.

Реальний приклад

Фінансова установа може потребувати інтеграції з існуючою системою на основі мейнфреймів, використовуючи власний протокол.
A custom transporter enables this integration.

Коли використовувати

Використовуйте користувацькі транспортери, коли жоден наявний протокол не відповідає вашим вимогам.

Як вибрати правильний протокол

Крок 1: Визначте ваші вимоги

Перед вибором протоколу врахуйте:

Обсяг повідомлень: Скільки даних потрібно передати?
Затримка: Як швидко потрібно доставити повідомлення?
Надійність: Чи потрібна вам гарантована доставка повідомлень?
Масштабованість: Чи зростатиме ваша система значно?
Складність: Чи здатна ваша команда впоратися зі складною налаштуванням?

Як вибрати правильний протокол

Крок 1: Визначте ваші вимоги

Перед вибором протоколу врахуйте:

Обсяг повідомлень: Скільки даних потрібно передати?
Затримка: Як швидко потрібно доставити повідомлення?
Надійність: Чи потрібна вам гарантована доставка повідомлень?
Масштабованість: Чи зростатиме ваша система значно?
Складність: Чи здатна ваша команда впоратися зі складною налаштуванням?

Крок 2: Співвіднесіть функції протоколу з вашими потребами

+----------------------+---------------------+  
| Вимога   | Найкращий протокол   |  
+----------------------+---------------------+  
| Низька затримка      | NATS, Redis         |  
| Висока пропускна здатність | Kafka         |  
| Надійність повідомлень  | RabbitMQ, Kafka   |  
| Легковагове повідомлення | MQTT, Redis      |  
| Складна маршрутизація  | RabbitMQ          |  
| Відтворення подій      | Kafka             |  
| Безпека типів         | gRPC              |  
| Користувацькі потреби  | Custom Transporters|  
+----------------------+---------------------+

Крок 3: Тестування та оптимізація

Налаштуйте прототип, щоб оцінити протокол у вашому конкретному випадку. Моніторьте метрики продуктивності, такі як затримка, пропускна здатність і рівень помилок.

Реальні сценарії

Сценарій 1: Платформа для електронної комерції

Платформа для електронної комерції потребує надійної обробки замовлень, оновлення інвентарю та систем сповіщень:

Обробка замовлень: RabbitMQ гарантує надійну обробку завдань.
Оновлення інвентарю: Kafka обробляє зміни інвентарю в реальному часі в кількох складах.
Сповіщення: Redis надсилає миттєві сповіщення користувачам.

Сценарій 2: IoT-додаток

Система "розумний будинок" збирає дані з кількох датчиків:

Збір даних з датчиків: MQTT ефективно збирає дані з малопотужних пристроїв.
Аналіз даних: Kafka передає дані до центральної служби аналітики.
Сповіщення: Redis викликає сповіщення в реальному часі про аномалії.

Сценарій 3: Фінансові послуги

Платформа для торгівлі акціями потребує комунікації з низькою затримкою:

Оновлення ринкових даних: NATS надає оновлення в реальному часі для торгових сервісів.
Обробка транзакцій: gRPC забезпечує безпечну, низькозатратну комунікацію між сервісами.
Журнали аудиту: Kafka зберігає незмінний журнал усіх транзакцій.
A custom transporter enables this integration.

Коли використовувати

Використовуйте користувацькі транспортери, коли жоден наявний протокол не відповідає вашим вимогам.

Як вибрати правильний протокол

Крок 1: Визначте ваші вимоги

Перед вибором протоколу врахуйте:

Обсяг повідомлень: Скільки даних потрібно передати?
Затримка: Як швидко потрібно доставити повідомлення?
Надійність: Чи потрібна вам гарантована доставка повідомлень?
Масштабованість: Чи зростатиме ваша система значно?
Складність: Чи здатна ваша команда впоратися зі складною налаштуванням?

Як вибрати правильний протокол

Крок 1: Визначте ваші вимоги

Перед вибором протоколу врахуйте:

Обсяг повідомлень: Скільки даних потрібно передати?
Затримка: Як швидко потрібно доставити повідомлення?
Надійність: Чи потрібна вам гарантована доставка повідомлень?
Масштабованість: Чи зростатиме ваша система значно?
Складність: Чи здатна ваша команда впоратися зі складною налаштуванням?

Крок 2: Співвіднесіть функції протоколу з вашими потребами

+----------------------+---------------------+  
| Вимога   | Найкращий протокол   |  
+----------------------+---------------------+  
| Низька затримка      | NATS, Redis         |  
| Висока пропускна здатність | Kafka         |  
| Надійність повідомлень  | RabbitMQ, Kafka   |  
| Легковагове повідомлення | MQTT, Redis      |  
| Складна маршрутизація  | RabbitMQ          |  
| Відтворення подій      | Kafka             |  
| Безпека типів         | gRPC              |  
| Користувацькі потреби  | Custom Transporters|  
+----------------------+---------------------+

Крок 3: Тестування та оптимізація

Реальні сценарії

Сценарій 1: Платформа для електронної комерції

Обробка замовлень: RabbitMQ гарантує надійну обробку завдань.
Оновлення інвентарю: Kafka обробляє зміни інвентарю в реальному часі в кількох складах.
Сповіщення: Redis надсилає миттєві сповіщення користувачам.

Сценарій 2: IoT-додаток

Система "розумний будинок" збирає дані з кількох датчиків:

Збір даних з датчиків: MQTT ефективно збирає дані з малопотужних пристроїв.
Аналіз даних: Kafka передає дані до центральної служби аналітики.
Сповіщення: Redis викликає сповіщення в реальному часі про аномалії.

Сценарій 3: Фінансові послуги

Платформа для торгівлі акціями потребує комунікації з низькою затримкою:

Оновлення ринкових даних: NATS надає оновлення в реальному часі для торгових сервісів.
Обробка транзакцій: gRPC забезпечує безпечну, низькозатратну комунікацію між сервісами.
Журнали аудиту: Kafka зберігає незмінний журнал усіх транзакцій.

Перекладено з: How to Choose the Transport Protocol for Your NestJS Microservice