PaaS平台应用的原则
簡介
如今，軟件通常會作為一種服務(wù)來交付，它們被稱為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，或軟件即服務(wù)（SaaS）。12-Factor 為構(gòu)建如下的 SaaS 應(yīng)用提供了方法論：
- 使用標準化流程自動配置，從而使新的開發(fā)者花費最少的學(xué)習(xí)成本加入這個項目。
- 和操作系統(tǒng)之間盡可能的劃清界限，在各個系統(tǒng)中提供最大的可移植性。
- 適合部署在現(xiàn)代的云計算平臺，從而在服務(wù)器和系統(tǒng)管理方面節(jié)省資源。
- 將開發(fā)環(huán)境和生產(chǎn)環(huán)境的差異降至最低，并使用持續(xù)交付實施敏捷開發(fā)。
- 可以在工具、架構(gòu)和開發(fā)流程不發(fā)生明顯變化的前提下實現(xiàn)擴展。
這套理論適用于任意語言和后端服務(wù)（數(shù)據(jù)庫、消息隊列、緩存等）開發(fā)的應(yīng)用程序。
背景
本文的貢獻者者參與過數(shù)以百計的應(yīng)用程序的開發(fā)和部署，并通過?Heroku?平臺間接見證了數(shù)十萬應(yīng)用程序的開發(fā)，運作以及擴展的過程。
本文綜合了我們關(guān)于 SaaS 應(yīng)用幾乎所有的經(jīng)驗和智慧，是開發(fā)此類應(yīng)用的理想實踐標準，并特別關(guān)注于應(yīng)用程序如何保持良性成長，開發(fā)者之間如何進行有效的代碼協(xié)作，以及如何?避免軟件污染?。
我們的初衷是分享在現(xiàn)代軟件開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)的一些系統(tǒng)性問題，并加深對這些問題的認識。我們提供了討論這些問題時所需的共享詞匯，同時使用相關(guān)術(shù)語給出一套針對這些問題的廣義解決方案。本文格式的靈感來自于 Martin Fowler 的書籍：?Patterns of Enterprise Application Architecture?，?Refactoring?。
讀者應(yīng)該是哪些人？
任何 SaaS 應(yīng)用的開發(fā)人員。部署和管理此類應(yīng)用的運維工程師。
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I. 基準代碼
一份基準代碼（Codebase），多份部署（deploy）
12-Factor應(yīng)用(譯者注：應(yīng)該是說一個使用本文概念來設(shè)計的應(yīng)用，下同)通常會使用版本控制系統(tǒng)加以管理，如Git,?Mercurial,?Subversion。一份用來跟蹤代碼所有修訂版本的數(shù)據(jù)庫被稱作?代碼庫（code repository, code repo, repo）。
在類似 SVN 這樣的集中式版本控制系統(tǒng)中，基準代碼?就是指控制系統(tǒng)中的這一份代碼庫；而在 Git 那樣的分布式版本控制系統(tǒng)中，基準代碼?則是指最上游的那份代碼庫。
基準代碼和應(yīng)用之間總是保持一一對應(yīng)的關(guān)系：
- 一旦有多個基準代碼，就不能稱為一個應(yīng)用，而是一個分布式系統(tǒng)。分布式系統(tǒng)中的每一個組件都是一個應(yīng)用，每一個應(yīng)用可以分別使用 12-Factor 進行開發(fā)。
- 多個應(yīng)用共享一份基準代碼是有悖于 12-Factor 原則的。解決方案是將共享的代碼拆分為獨立的類庫，然后使用?依賴管理?策略去加載它們。
盡管每個應(yīng)用只對應(yīng)一份基準代碼，但可以同時存在多份部署。每份?部署?相當于運行了一個應(yīng)用的實例。通常會有一個生產(chǎn)環(huán)境，一個或多個預(yù)發(fā)布環(huán)境。此外，每個開發(fā)人員都會在自己本地環(huán)境運行一個應(yīng)用實例，這些都相當于一份部署。
所有部署的基準代碼相同，但每份部署可以使用其不同的版本。比如，開發(fā)人員可能有一些提交還沒有同步至預(yù)發(fā)布環(huán)境；預(yù)發(fā)布環(huán)境也有一些提交沒有同步至生產(chǎn)環(huán)境。但它們都共享一份基準代碼，我們就認為它們只是相同應(yīng)用的不同部署而已。
II. 依賴
顯式聲明依賴關(guān)系（?dependency?）
大多數(shù)編程語言都會提供一個打包系統(tǒng)，用來為各個類庫提供打包服務(wù)，就像 Perl 的?CPAN?或是 Ruby 的?Rubygems?。通過打包系統(tǒng)安裝的類庫可以是系統(tǒng)級的（稱之為 “site packages”），或僅供某個應(yīng)用程序使用，部署在相應(yīng)的目錄中（稱之為 “vendoring” 或 “bunding”）。
12-Factor規(guī)則下的應(yīng)用程序不會隱式依賴系統(tǒng)級的類庫。?它一定通過?依賴清單?，確切地聲明所有依賴項。此外，在運行過程中通過?依賴隔離?工具來確保程序不會調(diào)用系統(tǒng)中存在但清單中未聲明的依賴項。這一做法會統(tǒng)一應(yīng)用到生產(chǎn)和開發(fā)環(huán)境。
例如， Ruby 的?Bundler?使用?Gemfile?作為依賴項聲明清單，使用?bundle exec?來進行依賴隔離。Python 中則可分別使用兩種工具 –?Pip?用作依賴聲明，?Virtualenv?用作依賴隔離。甚至 C 語言也有類似工具，?Autoconf?用作依賴聲明，靜態(tài)鏈接庫用作依賴隔離。無論用什么工具，依賴聲明和依賴隔離必須一起使用，否則無法滿足 12-Factor 規(guī)范。
顯式聲明依賴的優(yōu)點之一是為新進開發(fā)者簡化了環(huán)境配置流程。新進開發(fā)者可以檢出應(yīng)用程序的基準代碼，安裝編程語言環(huán)境和它對應(yīng)的依賴管理工具，只需通過一個?構(gòu)建命令?來安裝所有的依賴項，即可開始工作。例如，Ruby/Bundler 下使用?bundle install，而 Clojure/Leiningen?則是?lein deps。
12-Factor 應(yīng)用同樣不會隱式依賴某些系統(tǒng)工具，如 ImageMagick 或是curl。即使這些工具存在于幾乎所有系統(tǒng)，但終究無法保證所有未來的系統(tǒng)都能支持應(yīng)用順利運行，或是能夠和應(yīng)用兼容。如果應(yīng)用必須使用到某些系統(tǒng)工具，那么這些工具應(yīng)該被包含在應(yīng)用之中。
III. 配置
在環(huán)境中存儲配置
通常，應(yīng)用的?配置?在不同?部署?(預(yù)發(fā)布、生產(chǎn)環(huán)境、開發(fā)環(huán)境等等)間會有很大差異。這其中包括：
- 數(shù)據(jù)庫，Memcached，以及其他?后端服務(wù)?的配置
- 第三方服務(wù)的證書，如 Amazon S3、Twitter 等
- 每份部署特有的配置，如域名等
有些應(yīng)用在代碼中使用常量保存配置，這與 12-Factor 所要求的代碼和配置嚴格分離顯然大相徑庭。配置文件在各部署間存在大幅差異，代碼卻完全一致。
判斷一個應(yīng)用是否正確地將配置排除在代碼之外，一個簡單的方法是看該應(yīng)用的基準代碼是否可以立刻開源，而不用擔心會暴露任何敏感的信息。
需要指出的是，這里定義的“配置”并不包括應(yīng)用的內(nèi)部配置，比如 Rails 的?config/routes.rb，或是使用?Spring?時?代碼模塊間的依賴注入關(guān)系?。這類配置在不同部署間不存在差異，所以應(yīng)該寫入代碼。
另外一個解決方法是使用配置文件，但不把它們納入版本控制系統(tǒng)，就像 Rails 的?config/database.yml?。這相對于在代碼中使用常量已經(jīng)是長足進步，但仍然有缺點：總是會不小心將配置文件簽入了代碼庫；配置文件的可能會分散在不同的目錄，并有著不同的格式，這讓找出一個地方來統(tǒng)一管理所有配置變的不太現(xiàn)實。更糟的是，這些格式通常是語言或框架特定的。
12-Factor推薦將應(yīng)用的配置存儲于?環(huán)境變量?中（?env vars,?env?）。環(huán)境變量可以非常方便地在不同的部署間做修改，卻不動一行代碼；與配置文件不同，不小心把它們簽入代碼庫的概率微乎其微；與一些傳統(tǒng)的解決配置問題的機制（比如 Java 的屬性配置文件）相比，環(huán)境變量與語言和系統(tǒng)無關(guān)。
配置管理的另一個方面是分組。有時應(yīng)用會將配置按照特定部署進行分組（或叫做“環(huán)境”），例如Rails中的?development,test, 和?production?環(huán)境。這種方法無法輕易擴展：更多部署意味著更多新的環(huán)境，例如?staging?或?qa。 隨著項目的不斷深入，開發(fā)人員可能還會添加他們自己的環(huán)境，比如?joes-staging?，這將導(dǎo)致各種配置組合的激增，從而給管理部署增加了很多不確定因素。
12-Factor 應(yīng)用中，環(huán)境變量的粒度要足夠小，且相對獨立。它們永遠也不會組合成一個所謂的“環(huán)境”，而是獨立存在于每個部署之中。當應(yīng)用程序不斷擴展，需要更多種類的部署時，這種配置管理方式能夠做到平滑過渡。
IV. 后端服務(wù)
把后端服務(wù)(backing services)當作附加資源
后端服務(wù)是指程序運行所需要的通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)用的各種服務(wù)，如數(shù)據(jù)庫（MySQL，CouchDB），消息/隊列系統(tǒng)（RabbitMQ，Beanstalkd），SMTP 郵件發(fā)送服務(wù)（Postfix），以及緩存系統(tǒng)（Memcached）。
類似數(shù)據(jù)庫的后端服務(wù)，通常由部署應(yīng)用程序的系統(tǒng)管理員一起管理。除了本地服務(wù)之外，應(yīng)用程序有可能使用了第三方發(fā)布和管理的服務(wù)。示例包括 SMTP（例如?Postmark），數(shù)據(jù)收集服務(wù)（例如?New Relic?或?Loggly），數(shù)據(jù)存儲服務(wù)（如?Amazon S3），以及使用 API 訪問的服務(wù)（例如?Twitter,?Google Maps,?Last.fm）。
12-Factor 應(yīng)用不會區(qū)別對待本地或第三方服務(wù)。?對應(yīng)用程序而言，兩種都是附加資源，通過一個 url 或是其他存儲在?配置中的服務(wù)定位/服務(wù)證書來獲取數(shù)據(jù)。12-Factor 應(yīng)用的任意?部署?，都應(yīng)該可以在不進行任何代碼改動的情況下，將本地 MySQL 數(shù)據(jù)庫換成第三方服務(wù)（例如?Amazon RDS）。類似的，本地 SMTP 服務(wù)應(yīng)該也可以和第三方 SMTP 服務(wù)（例如 Postmark ）互換。上述 2 個例子中，僅需修改配置中的資源地址。
每個不同的后端服務(wù)是一份?資源?。例如，一個 MySQL 數(shù)據(jù)庫是一個資源，兩個 MySQL 數(shù)據(jù)庫（用來數(shù)據(jù)分區(qū)）就被當作是 2 個不同的資源。12-Factor 應(yīng)用將這些數(shù)據(jù)庫都視作?附加資源?，這些資源和它們附屬的部署保持松耦合。
部署可以按需加載或卸載資源。例如，如果應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫服務(wù)由于硬件問題出現(xiàn)異常，管理員可以從最近的備份中恢復(fù)一個數(shù)據(jù)庫，卸載當前的數(shù)據(jù)庫，然后加載新的數(shù)據(jù)庫 – 整個過程都不需要修改代碼。
V. 構(gòu)建，發(fā)布，運行
嚴格分離構(gòu)建和運行
基準代碼?轉(zhuǎn)化為一份部署(非開發(fā)環(huán)境)需要以下三個階段：
- 構(gòu)建階段?是指將代碼倉庫轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行包的過程。構(gòu)建時會使用指定版本的代碼，獲取和打包?依賴項，編譯成二進制文件和資源文件。
- 發(fā)布階段?會將構(gòu)建的結(jié)果和當前部署所需?配置?相結(jié)合，并能夠立刻在運行環(huán)境中投入使用。
- 運行階段?（或者說“運行時”）是指針對選定的發(fā)布版本，在執(zhí)行環(huán)境中啟動一系列應(yīng)用程序?進程。
12-factor 應(yīng)用嚴格區(qū)分構(gòu)建，發(fā)布，運行這三個步驟。?舉例來說，直接修改處于運行狀態(tài)的代碼是非常不可取的做法，因為這些修改很難再同步回構(gòu)建步驟。
部署工具通常都提供了發(fā)布管理工具，最引人注目的功能是退回至較舊的發(fā)布版本。比如，?Capistrano?將所有發(fā)布版本都存儲在一個叫?releases?的子目錄中，當前的在線版本只需映射至對應(yīng)的目錄即可。該工具的?rollback?命令可以很容易地實現(xiàn)回退版本的功能。
每一個發(fā)布版本必須對應(yīng)一個唯一的發(fā)布 ID，例如可以使用發(fā)布時的時間戳（2011-04-06-20:32:17），亦或是一個增長的數(shù)字（v100）。發(fā)布的版本就像一本只能追加的賬本，一旦發(fā)布就不可修改，任何的變動都應(yīng)該產(chǎn)生一個新的發(fā)布版本。
新的代碼在部署之前，需要開發(fā)人員觸發(fā)構(gòu)建操作。但是，運行階段不一定需要人為觸發(fā)，而是可以自動進行。如服務(wù)器重啟，或是進程管理器重啟了一個崩潰的進程。因此，運行階段應(yīng)該保持盡可能少的模塊，這樣假設(shè)半夜發(fā)生系統(tǒng)故障而開發(fā)人員又捉襟見肘也不會引起太大問題。構(gòu)建階段是可以相對復(fù)雜一些的，因為錯誤信息能夠立刻展示在開發(fā)人員面前，從而得到妥善處理。
VI. 進程
以一個或多個無狀態(tài)進程運行應(yīng)用
運行環(huán)境中，應(yīng)用程序通常是以一個和多個?進程?運行的。
最簡單的場景中，代碼是一個獨立的腳本，運行環(huán)境是開發(fā)人員自己的筆記本電腦，進程由一條命令行（例如python my_script.py）。另外一個極端情況是，復(fù)雜的應(yīng)用可能會使用很多?進程類型?，也就是零個或多個進程實例。
12-Factor 應(yīng)用的進程必須無狀態(tài)且?無共享?。?任何需要持久化的數(shù)據(jù)都要存儲在?后端服務(wù)?內(nèi)，比如數(shù)據(jù)庫。
內(nèi)存區(qū)域或磁盤空間可以作為進程在做某種事務(wù)型操作時的緩存，例如下載一個很大的文件，對其操作并將結(jié)果寫入數(shù)據(jù)庫的過程。12-Factor應(yīng)用根本不用考慮這些緩存的內(nèi)容是不是可以保留給之后的請求來使用，這是因為應(yīng)用啟動了多種類型的進程，將來的請求多半會由其他進程來服務(wù)。即使在只有一個進程的情形下，先前保存的數(shù)據(jù)（內(nèi)存或文件系統(tǒng)中）也會因為重啟（如代碼部署、配置更改、或運行環(huán)境將進程調(diào)度至另一個物理區(qū)域執(zhí)行）而丟失。
源文件打包工具（Jammit,?django-compressor） 使用文件系統(tǒng)來緩存編譯過的源文件。12-Factor 應(yīng)用更傾向于在?構(gòu)建步驟做此動作——正如?Rails資源管道?，而不是在運行階段。
一些互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)依賴于 “粘性 session”， 這是指將用戶 session 中的數(shù)據(jù)緩存至某進程的內(nèi)存中，并將同一用戶的后續(xù)請求路由到同一個進程。粘性 session 是 12-Factor 極力反對的。Session 中的數(shù)據(jù)應(yīng)該保存在諸如?Memcached?或?Redis?這樣的帶有過期時間的緩存中。
VII. 端口綁定
通過端口綁定(Port binding)來提供服務(wù)
互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用有時會運行于服務(wù)器的容器之中。例如 PHP 經(jīng)常作為?Apache HTTPD?的一個模塊來運行，正如 Java 運行于?Tomcat?。
12-Factor 應(yīng)用完全自我加載?而不依賴于任何網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器就可以創(chuàng)建一個面向網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)。互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用?通過端口綁定來提供服務(wù)?，并監(jiān)聽發(fā)送至該端口的請求。
本地環(huán)境中，開發(fā)人員通過類似http://localhost:5000/的地址來訪問服務(wù)。在線上環(huán)境中，請求統(tǒng)一發(fā)送至公共域名而后路由至綁定了端口的網(wǎng)絡(luò)進程。
通常的實現(xiàn)思路是，將網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器類庫通過?依賴聲明?載入應(yīng)用。例如，Python 的?Tornado, Ruby 的Thin?, Java 以及其他基于 JVM 語言的?Jetty。完全由?用戶端?，確切的說應(yīng)該是應(yīng)用的代碼，發(fā)起請求。和運行環(huán)境約定好綁定的端口即可處理這些請求。
HTTP 并不是唯一一個可以由端口綁定提供的服務(wù)。其實幾乎所有服務(wù)器軟件都可以通過進程綁定端口來等待請求。例如，使用?XMPP?的?ejabberd?， 以及使用?Redis 協(xié)議?的?Redis?。
還要指出的是，端口綁定這種方式也意味著一個應(yīng)用可以成為另外一個應(yīng)用的?后端服務(wù)?，調(diào)用方將服務(wù)方提供的相應(yīng) URL 當作資源存入?配置?以備將來調(diào)用。
VIII. 并發(fā)
通過進程模型進行擴展
任何計算機程序，一旦啟動，就會生成一個或多個進程。互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用采用多種進程運行方式。例如，PHP 進程作為 Apache 的子進程存在，隨請求按需啟動。Java 進程則采取了相反的方式，在程序啟動之初 JVM 就提供了一個超級進程儲備了大量的系統(tǒng)資源(CPU 和內(nèi)存)，并通過多線程實現(xiàn)內(nèi)部的并發(fā)管理。上述 2 個例子中，進程是開發(fā)人員可以操作的最小單位。
在 12-factor 應(yīng)用中，進程是一等公民。12-Factor 應(yīng)用的進程主要借鑒于?unix 守護進程模型?。開發(fā)人員可以運用這個模型去設(shè)計應(yīng)用架構(gòu)，將不同的工作分配給不同的?進程類型?。例如，HTTP 請求可以交給 web 進程來處理，而常駐的后臺工作則交由 worker 進程負責(zé)。
這并不包括個別較為特殊的進程，例如通過虛擬機的線程處理并發(fā)的內(nèi)部運算，或是使用諸如?EventMachine,?Twisted,?Node.js?的異步/事件觸發(fā)模型。但一臺獨立的虛擬機的擴展有瓶頸（垂直擴展），所以應(yīng)用程序必須可以在多臺物理機器間跨進程工作。
上述進程模型會在系統(tǒng)急需擴展時大放異彩。?12-Factor 應(yīng)用的進程所具備的無共享，水平分區(qū)的特性?意味著添加并發(fā)會變得簡單而穩(wěn)妥。這些進程的類型以及每個類型中進程的數(shù)量就被稱作?進程構(gòu)成?。
12-Factor 應(yīng)用的進程?不需要守護進程?或是寫入 PID 文件。相反的，應(yīng)該借助操作系統(tǒng)的進程管理器(例如?systemd?，分布式的進程管理云平臺，或是類似?Foreman?的工具)，來管理?輸出流?，響應(yīng)崩潰的進程，以及處理用戶觸發(fā)的重啟和關(guān)閉超級進程的請求。
IX. 易處理
快速啟動和優(yōu)雅終止可最大化健壯性
12-Factor 應(yīng)用的?進程?是?易處理（disposable）的，意思是說它們可以瞬間開啟或停止。?這有利于快速、彈性的伸縮應(yīng)用，迅速部署變化的?代碼?或?配置?，穩(wěn)健的部署應(yīng)用。
進程應(yīng)當追求?最小啟動時間?。 理想狀態(tài)下，進程從敲下命令到真正啟動并等待請求的時間應(yīng)該只需很短的時間。更少的啟動時間提供了更敏捷的?發(fā)布?以及擴展過程，此外還增加了健壯性，因為進程管理器可以在授權(quán)情形下容易的將進程搬到新的物理機器上。
進程?一旦接收?終止信號（SIGTERM）?就會優(yōu)雅的終止?。就網(wǎng)絡(luò)進程而言，優(yōu)雅終止是指停止監(jiān)聽服務(wù)的端口，即拒絕所有新的請求，并繼續(xù)執(zhí)行當前已接收的請求，然后退出。此類型的進程所隱含的要求是HTTP請求大多都很短(不會超過幾秒鐘)，而在長時間輪詢中，客戶端在丟失連接后應(yīng)該馬上嘗試重連。
對于 worker 進程來說，優(yōu)雅終止是指將當前任務(wù)退回隊列。例如，RabbitMQ?中，worker 可以發(fā)送一個NACK信號。?Beanstalkd?中，任務(wù)終止并退回隊列會在worker斷開時自動觸發(fā)。有鎖機制的系統(tǒng)諸如?Delayed Job?則需要確定釋放了系統(tǒng)資源。此類型的進程所隱含的要求是，任務(wù)都應(yīng)該?可重復(fù)執(zhí)行?， 這主要由將結(jié)果包裝進事務(wù)或是使重復(fù)操作?冪等?來實現(xiàn)。
進程還應(yīng)當在面對突然死亡時保持健壯，例如底層硬件故障。雖然這種情況比起優(yōu)雅終止來說少之又少，但終究有可能發(fā)生。一種推薦的方式是使用一個健壯的后端隊列，例如?Beanstalkd?，它可以在客戶端斷開或超時后自動退回任務(wù)。無論如何，12-Factor 應(yīng)用都應(yīng)該可以設(shè)計能夠應(yīng)對意外的、不優(yōu)雅的終結(jié)。Crash-only design?將這種概念轉(zhuǎn)化為?合乎邏輯的理論。
X. 開發(fā)環(huán)境與線上環(huán)境等價
盡可能的保持開發(fā)，預(yù)發(fā)布，線上環(huán)境相同
從以往經(jīng)驗來看，開發(fā)環(huán)境（即開發(fā)人員的本地?部署）和線上環(huán)境（外部用戶訪問的真實部署）之間存在著很多差異。這些差異表現(xiàn)在以下三個方面：
- 時間差異：?開發(fā)人員正在編寫的代碼可能需要幾天，幾周，甚至幾個月才會上線。
- 人員差異：?開發(fā)人員編寫代碼，運維人員部署代碼。
- 工具差異：?開發(fā)人員或許使用 Nginx，SQLite，OS X，而線上環(huán)境使用 Apache，MySQL 以及 Linux。
12-Factor 應(yīng)用想要做到?持續(xù)部署?就必須縮小本地與線上差異。?再回頭看上面所描述的三個差異:
- 縮小時間差異：開發(fā)人員可以幾小時，甚至幾分鐘就部署代碼。
- 縮小人員差異：開發(fā)人員不只要編寫代碼，更應(yīng)該密切參與部署過程以及代碼在線上的表現(xiàn)。
- 縮小工具差異：盡量保證開發(fā)環(huán)境以及線上環(huán)境的一致性。
將上述總結(jié)變?yōu)橐粋€表格如下：
| 數(shù)周 | 幾小時 |
| 不同的人 | 相同的人 |
| 不同 | 盡量接近 |
后端服務(wù)?是保持開發(fā)與線上等價的重要部分，例如數(shù)據(jù)庫，隊列系統(tǒng)，以及緩存。許多語言都提供了簡化獲取后端服務(wù)的類庫，例如不同類型服務(wù)的?適配器?。下列表格提供了一些例子。
| 數(shù)據(jù)庫 | Ruby/Rails | ActiveRecord | MySQL, PostgreSQL, SQLite |
| 隊列 | Python/Django | Celery | RabbitMQ, Beanstalkd, Redis |
| 緩存 | Ruby/Rails | ActiveSupport::Cache | Memory, filesystem, Memcached |
開發(fā)人員有時會覺得在本地環(huán)境中使用輕量的后端服務(wù)具有很強的吸引力，而那些更重量級的健壯的后端服務(wù)應(yīng)該使用在生產(chǎn)環(huán)境。例如，本地使用 SQLite 線上使用 PostgreSQL；又如本地緩存在進程內(nèi)存中而線上存入 Memcached。
12-Factor 應(yīng)用的開發(fā)人員應(yīng)該反對在不同環(huán)境間使用不同的后端服務(wù)?，即使適配器已經(jīng)可以幾乎消除使用上的差異。這是因為，不同的后端服務(wù)意味著會突然出現(xiàn)的不兼容，從而導(dǎo)致測試、預(yù)發(fā)布都正常的代碼在線上出現(xiàn)問題。這些錯誤會給持續(xù)部署帶來阻力。從應(yīng)用程序的生命周期來看，消除這種阻力需要花費很大的代價。
與此同時，輕量的本地服務(wù)也不像以前那樣引人注目。借助于Homebrew，apt-get等現(xiàn)代的打包系統(tǒng)，諸如Memcached、PostgreSQL、RabbitMQ 等后端服務(wù)的安裝與運行也并不復(fù)雜。此外，使用類似?Chef?和?Puppet?的聲明式配置工具，結(jié)合像?Vagrant?這樣輕量的虛擬環(huán)境就可以使得開發(fā)人員的本地環(huán)境與線上環(huán)境無限接近。與同步環(huán)境和持續(xù)部署所帶來的益處相比，安裝這些系統(tǒng)顯然是值得的。
不同后端服務(wù)的適配器仍然是有用的，因為它們可以使移植后端服務(wù)變得簡單。但應(yīng)用的所有部署，這其中包括開發(fā)、預(yù)發(fā)布以及線上環(huán)境，都應(yīng)該使用同一個后端服務(wù)的相同版本。
XI. 日志
把日志當作事件流
日志?使得應(yīng)用程序運行的動作變得透明。在基于服務(wù)器的環(huán)境中，日志通常被寫在硬盤的一個文件里，但這只是一種輸出格式。
日志應(yīng)該是?事件流?的匯總，將所有運行中進程和后端服務(wù)的輸出流按照時間順序收集起來。盡管在回溯問題時可能需要看很多行，日志最原始的格式確實是一個事件一行。日志沒有確定開始和結(jié)束，但隨著應(yīng)用在運行會持續(xù)的增加。
12-factor應(yīng)用本身從不考慮存儲自己的輸出流。?不應(yīng)該試圖去寫或者管理日志文件。相反，每一個運行的進程都會直接的標準輸出（stdout）事件流。開發(fā)環(huán)境中，開發(fā)人員可以通過這些數(shù)據(jù)流，實時在終端看到應(yīng)用的活動。
在預(yù)發(fā)布或線上部署中，每個進程的輸出流由運行環(huán)境截獲，并將其他輸出流整理在一起，然后一并發(fā)送給一個或多個最終的處理程序，用于查看或是長期存檔。這些存檔路徑對于應(yīng)用來說不可見也不可配置，而是完全交給程序的運行環(huán)境管理。類似?Logplex?和?Fluentd?的開源工具可以達到這個目的。
這些事件流可以輸出至文件，或者在終端實時觀察。最重要的，輸出流可以發(fā)送到?Splunk?這樣的日志索引及分析系統(tǒng)，或?Hadoop/Hive?這樣的通用數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。這些系統(tǒng)為查看應(yīng)用的歷史活動提供了強大而靈活的功能，包括：
- 找出過去一段時間特殊的事件。
- 圖形化一個大規(guī)模的趨勢，比如每分鐘的請求量。
- 根據(jù)用戶定義的條件實時觸發(fā)警報，比如每分鐘的報錯超過某個警戒線。
XII. 管理進程
后臺管理任務(wù)當作一次性進程運行
進程構(gòu)成（process formation）是指用來處理應(yīng)用的常規(guī)業(yè)務(wù)（比如處理 web 請求）的一組進程。與此不同，開發(fā)人員經(jīng)常希望執(zhí)行一些管理或維護應(yīng)用的一次性任務(wù)，例如：
- 運行數(shù)據(jù)移植（Django 中的?manage.py migrate, Rails 中的?rake db:migrate）。
- 運行一個控制臺（也被稱為?REPL?shell），來執(zhí)行一些代碼或是針對線上數(shù)據(jù)庫做一些檢查。大多數(shù)語言都通過解釋器提供了一個 REPL 工具（python?或?perl） ，或是其他命令（Ruby 使用?irb, Rails 使用?rails console）。
- 運行一些提交到代碼倉庫的一次性腳本。
一次性管理進程應(yīng)該和正常的?常駐進程?使用同樣的環(huán)境。這些管理進程和任何其他的進程一樣使用相同的?代碼?和?配置?，基于某個?發(fā)布版本?運行。后臺管理代碼應(yīng)該隨其他應(yīng)用程序代碼一起發(fā)布，從而避免同步問題。
所有進程類型應(yīng)該使用同樣的?依賴隔離?技術(shù)。例如，如果Ruby的web進程使用了命令?bundle exec thin start?，那么數(shù)據(jù)庫移植應(yīng)使用?bundle exec rake db:migrate?。同樣的，如果一個 Python 程序使用了 Virtualenv，則需要在運行 Tornado Web 服務(wù)器和任何?manage.py?管理進程時引入?bin/python?。
12-factor 尤其青睞那些提供了 REPL shell 的語言，因為那會讓運行一次性腳本變得簡單。在本地部署中，開發(fā)人員直接在命令行使用 shell 命令調(diào)用一次性管理進程。在線上部署中，開發(fā)人員依舊可以使用ssh或是運行環(huán)境提供的其他機制來運行這樣的進程。
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總結(jié)
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