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月份就曾發表過一篇博客《Node.js and the new web front-end》討論Node背景下新時代的前端。毫無疑問，Node的出現給JavaScript語言帶來了新的生機，也使得前端開發者有了更多的可能性。
前后端分離表面上看似乎是一場“圈地運動”，但實質上前后端分離是為了解決以往開發模式的一些詬病和痛點，同時也是迎合大的行業趨勢的明智之舉。我所在的美團酒店事業部去年7月份成立，新的業務、新的開發團隊，這一切使得我們的前后端分離推進的很徹底。截至目前，前端承載的所有業務和線上服務都是基于Node，生產環境已經有近20臺服務器。如此帶來的全新前后端協作方式能夠讓專業的人做專業的事，無論前端后端都能較之前更專注在自己擅長的方面。
開發模式、技術棧
傳統的開發模式只需要專注在多終端的呈現上（瀏覽器、WebView）。而現在，瀏覽器只是前端的其中一環，延伸出來的還有Node端的架構、服務的運維能力等。上圖是我們目前的服務架構：Nginx位于Node服務之前，用做負載均衡、服務調度、Gzip壓縮等。之后便是Node服務，我們通過PM2.5進行Node服務的Cluster部署和負載均衡（充分利用多核優勢），同時作為輕量的中間層，負責路由、Controllers、Views、以及視圖的渲染，數據的獲取通過RESTful的API接口使用JSON格式交互。而后端則只需要負責業務邏輯、數據存儲、Models，并為前端提供JSON數據即可。
這樣改變之后，Node端可以進行首屏渲染等頁面加載方面的優化，頁面渲染出來之后后續的交互、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框架默認的模板引擎，Juicer是一個高效、輕量的前端 (Javascript) 模板引擎，效率和易用是它追求的目標。除此之外，它還可以運行在 Node.js 環境中。通過Juicer，可以解決Node端和瀏覽器端的模板、Helper復用問題。而且基于前后端分離的工程架構下，前端的代碼倉庫和后端隔離，前端獨立負責前端靜態資源文件、模板文件、Controller的維護和發布。
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，因為微信JS SDK的使用需要在服務端進行簽名，所以現在我們不需要后端介入，前端完全可以獨立完成微信SDK的接入。此外像我們內部和商家端SSO登錄邏輯的接入都完全由前端獨立完成。
技術選型的思考
對于前端的技術選型，我們始終保持理性、擁抱的態度。我們不會為了盲目求新而引入新的技術，技術選型是針對我們目前大團隊的場景，為了解決以往協作過程中發現的一些痛點和不足。比如引入Node是為了改進前后端的工作流和效率，提升前后端的開發體驗。再比如目前我們項目中采用的Angular、React也是針對特定的業務場景，為了提升開發效率、增強代碼的可維護性。在我們的業務應用中，面向商家、后臺的一些增刪改查系統，Angular能夠顯著的提升開發效率，而React我們目前只是在面向用戶的PC端項目中在做一些嘗試和實踐。
帶來的挑戰
這樣的分工和架構模式在給前端帶來更多可能性、更多便利的同時，也帶來了不小的挑戰，相比傳統的前端角色而言，我們需要更多的關注線上服務的狀態，進程內存占用、CPU占用的詳細狀況，以及線上異常的監控等。在我們擁抱Node的同時，對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端兩種不同的運行環境下，就可能會暴露出一些以往關注不到的問題，比如內存泄露：一個閉包或者一個用于緩存數據的對象，跟瀏覽器不同，Node對內存泄露十分敏感，因為線上應用有成千上萬甚至百萬計的流量，所以哪怕是一個字節的內存泄露也會造成內存堆積，從而導致垃圾回收過程耗時增加，應用響應緩慢，知道進程內存溢出，應用重啟或崩潰。
內存泄露問題的定位
以下是我們在生產環境遭遇的一個案例：最近發現線上服務的內存占用在服務重啟后會呈線性的增長，進程啟動18小時后，內存就已經占用接近1.6G左右，之后不久便會超過V8的內存限制導致服務重啟。從圖中可以看出，在修復之前內存使用情況一直在隨時間進行周期性的波動，波動的原因就是線上Node進程不斷的重啟導致的。
眾所周知，在V8的垃圾回收機制下，一般的代碼很少出現內存泄露的情況，但是一旦出現內存泄露往往較難排查。但造成內存泄露的本質原因只有一個，就是應當回收的對象沒有正常被回收，變成了老生代中的常駐對象。好在借助一些常見的排查工具可以幫助我們定位內存泄露的具體原因：
- 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存的snapshot，并通過Chrome的開發者調試工具對生成的snapshot文件進行分析。通過對比服務剛啟動時以及使用AB模擬并發訪問一段時間后的heapdump信息可以比較容易的定位到內存泄露的問題點：是因為Juicer默認開啟了cache，會默認對編譯后的模板進行緩存，因此隨著訪問的增長和并發請求，cache對象會持續增長且不被回收，于是關閉cache并重新部署上線后線上恢復正常。
由于在瀏覽器的場景中運行時間短，且運行在用戶的機器上，即便內存使用過多或者內存泄露，也只會影響到用戶的終端。而且運行時間短，隨著進程的退出，內存也會隨之釋放，幾乎沒有太多內存管理的必要。但在Node端同樣的代碼就可能會暴露出問題。
線上服務的運維和監控
前后端分離除了意味著代碼倉庫的分離、開發協作的分離之外，還涉及到線上服務的獨立發布和單獨部署。與之俱來的當然是前端如何更好地對線上服務進行更細粒度的運維和監控，我們的SA會更多的關注線上服務的整體指標和可用性，而前端更希望能夠細粒度的了解線上Node的進程狀態以及異常情況。
PM2是一款優秀且開源的Node進程管理工具。我們在PM2的基礎上做了一些改造，同時在云端部署了數據收集、數據實時獲取的服務，從而形成了我們目前已經應用到線上的Node部署監控平臺PM2.5，它可以將線上Node服務進程級別的細粒度信息聚合在云端進行處理和可視化展現，PM2.5能夠監控Node Server和進程的各項指標狀態，且可以配置報警并在各終端（Web、iPhone、Apple Watch）展示。
PM2.5的服務架構
簡單介紹下PM2.5的服務架構：生產環境的Node服務通過PM2.5 CLI進行部署，PM2.5 CLI會持續不斷的將Node進程的各項數據上報到PM2.5的云端。云端收到上報的數據后會對原始數據進行處理并存儲至MongoDB。而Web端和iOS應用都會通過WebSocket服務從服務端獲得實時的數據流，然后通過前端進行可視化的信息展示。
PM2.5的內部實現
當Node進程通過PM2.5啟動時，PM2.5 CLI會同云端服務進行握手，握手成功后才會源源不斷的進行數據的上報。上報時首先會將數據進行AES256加密，然后使用TCP通信將數據上報到服務器，這里用到了開源的Axon，云端服務器收到數據后會將數據入庫存儲到MongoDB中，同時會進行監控報警的掃描，如果當前數據符合用戶訂閱的監控報警條件，則會通過云端的Push服務向iOS客戶端推送報警信息。云端同時運行WebSocket服務，為多個終端（Web平臺、iOS應用）提供實時數據的推送。
這里值得一提的是，PM2.5的客戶端是基于React-Native開發，目前已經提交Apple Store正在審核，審核通過后就可以從Apple Store中下載到了，客戶端提供了服務和進程基本指標的查看，同時可以配合Web平臺的監控報警設置實現7x24小時對服務的監控。
其它監控設施的接入
為了確保線上服務的可靠、穩定，我們還接入了其它一些監控設施和日志平臺，便于對線上的錯誤和訪問日志進行追蹤、分析和定位處理。
Zabbix
Zabbix是一種分布式系統監控以及網絡監控功能的企業級開源中間件，主要是被運維使用。Zabbix主要用于對服務進行心跳檢測、監控服務的各項指標，當某些指標異常或超過設定的閾值時進行短信、大象、郵件的報警。
Sentry 錯誤日志收集
Sentry是一個錯誤日志服務器，可以將程序錯誤的詳細情況集中捕獲。而且提供各種常見語言的SDK供業務接入。但Sentry在服務器端會有采樣，一般不能替代實時錯誤日志報警的監控。
日志監控平臺
日志監控平臺是美團內部的一個日志收集系統，目前美團統一使用flume收集日志，flume具有接收scribe格式日志的能力，而日志監控平臺也是以scibe格式日志來收集。日志在整個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控平臺主要用于將訪問日志的格式化數據上報，之后就可以通過Hive/Presto對訪問數據進行查詢了。
性能監控平臺
性能監控平臺為美團各平臺和產品線提供簡單易用的、端到端的性能數據服務。同時也提供了各種常見語言的SDK供業務接入。主要用于分析Node端的接口響應，以及瀏覽器端的頁面載入性能。
小結
以上是美團酒店前端在應用Node進行全棧開發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部的前后端分離架構，線上內存泄露問題的排查，和所使用的Node服務監控平臺PM2.5，后續我會分享更多我們的Node方面的一些實踐，以及PM2.5監控平臺的背后實現，希望能對你有所幫助，也歡迎大家能夠參與進來共同交流前后端分離和Node相關的技術點。
