构建移动应用程序后台架构

您想轻松构建可扩展的移动应用程序后台架构吗？请按照本实用指南逐步构建可扩展的移动应用后台架构。

移动应用程序概述

移动应用程序是在平板电脑、手机和智能手表等智能设备上运行的程序。移动应用程序可以采用本地、网络或混合形式。

本机应用程序是为特定的操作系统（如安卓）设计的，而网络应用程序则使用基于网络的技术（如 HTML 和 CSS）来制作应用程序。另一方面，混合应用程序是在本地容器中运行的网络应用程序。

接下来，我们将讨论移动应用程序后台架构的含义。

移动应用程序后台架构概述

创建可扩展的移动应用程序后台架构的过程可能很复杂，因为要创建这样的基础架构，必须具备各种因素。

一个可扩展的应用程序必须安全、可靠，并能同时支持数百万用户而不会降低性能。从本质上讲，即使在高峰期，这样的应用程序也不应崩溃，应始终可用并快速加载。

我们将考虑为移动应用程序创建这样一个强大的后台架构的程序。请继续阅读，了解移动应用程序架构的最佳实践。

移动应用程序架构的组成部分

以下是共同构成强大应用程序后台架构的各种要素。

• 数据库服务器
• 应用程序托管服务器
• 负载平衡技术
• 对象存储服务
• 内容交付网络
• 应用程序接口
• SDK
• 应用程序发布平台。

接下来，我们将逐一讨论这些组成部分。

数据库服务器

后端服务器是移动应用后端架构的一个重要方面，它由一组功能强大的数据库实例组成，负责管理所有应用数据交易。

根据设计，数据库可以是活动的，也可以是冗余的。无论如何，一个可扩展的架构应该有两个或更多的数据库实例，可以在云上即时同步数据。

应用程序托管服务器

应用服务器的工作原理是管理移动应用的业务逻辑。在设计中，应用服务器建立在内容交付网络和数据库服务器之间。

负载平衡架构

负载平衡技术是利用一组称为负载平衡器的服务器设计的。它的工作原理是将应用程序请求分配给服务器，以防止单个服务器超载，提高整体效率。

在可扩展的移动应用程序后端架构中，CDN 直接链接到负载平衡器应用程序，该应用程序被配置为在其服务器之间分发应用程序请求。

它还能根据需要扩展服务器数量，确保服务器资源的高可用性和最佳利用。

对象存储服务

移动应用程序通常需要向用户提供文件、视频和图像等内容。这些内容保存在对象存储中。不过，CDN 也会将这些内容作为缓存存储在其服务器中，以便更快地向不同地理位置的用户交付这些内容。

内容交付网络

CDN 的形式是一组分布在全球各地的服务器，以便更快地向应用程序用户传送内容。

CDN 的工作原理是识别附近的用户，并向靠近 CDN 服务器的用户提供图片和视频等内容。这种方法可以加快应用程序的响应和下载速度。

使用 CDN 有很多好处：它使用最佳路由路径，能最大限度地减少延迟，显著降低数据传输成本，还能通过防止 DDoS 攻击来增强应用程序的安全性，等等。

API – 应用程序编程接口

应用程序接口是促进客户端（前端）与应用程序服务器端（后端）通信的软件。应用程序接口具有多种优势，可提高应用程序的性能和可扩展性，如管理自动化、服务分配、定制功能和灵活的数据交易。

SDK – 软件开发工具包

SDK 是软件开发工具包的缩写，是构建可扩展移动后台架构的重要工具。 典型的 SDK 包含库、应用程序接口、文档、调试器等工具。

同样，移动后端 SDK 除了包含上述所有工具外，还包含连接应用程序客户端和服务器端的实用程序。

SDK 可帮助开发人员毫无压力地集成各种应用程序功能。一个典型的例子是从后台向应用程序用户界面发送推送通知的功能。

应用程序发布平台

开发人员使用各种技术构建应用程序。例如，Swift 用于开发原生 iOS 应用程序，Java/Kotlin 用于开发原生 Android 应用程序，React Native 用于开发跨平台应用程序等。

所有应用程序，无论其开发工具如何，均由应用程序用户在 Google Play 和 App Store 等分发平台上下载。

程序包括开发人员在发布平台上提交应用程序，以便用户在批准后下载和安装应用程序。应用程序发布平台的用户可以搜索应用程序，下载并安装，然后留下评论。

开发者必须遵守 App Store 和 Google Play 的独特准则，才能使应用程序获得批准和发布。

不过，您可以使用 Ionic、Angular 或使用 Progressing Web Application 技术的 React 开发应用程序，从而规避发布平台的审查流程。

扩展移动应用程序的程序

创建可扩展的移动应用程序后台架构有两种方法。

第一种方式是移动后端即服务（MBaaS），这是一种可自动处理所有后端需求的托管平台。

第二种方法是利用基础设施即服务提供商的资源，从头开始构建可扩展的移动应用程序后台架构。

这两种方法各有利弊。MBaaS 提供现成的基础设施，并集成了 SDK 和构建模块等资源，可加快开发任务。 这种方法为开发人员提供了一种快速构建可扩展基础设施的免提方法。

从头开始构建可扩展的基础设施为开发人员提供了极大的灵活性，这是 BaaS 所不具备的。

然而，这种方法在很大程度上取决于是否具备技术知识，以建立可扩展的移动应用程序后台基础设施所需的所有要素。

我们将详细介绍这两种方法。请务必根据自己的具体需求选择正确的架构。

BaaS – 后台即服务

使用 BaaS 扩展移动应用程序的过程既快捷又省事，因为完成任务所需的所有工具都已就位。

BaaS 平台的目标是使开发过程更快，应用程序的扩展过程更快速、安全和直接。

使用像Back4app 这样的 BaaS 提供商，您只需几分钟就能创建一个可扩展的后端。操作步骤很简单：在平台上注册，然后输入拟议应用程序的名称。

之后，所有其他步骤都由平台自动处理。BaaS 平台会自动启动应用程序服务器、创建数据模型、设计扩展策略并建立备份程序和安全策略。

在下一个界面，用户可以与由基础架构、应用程序接口、应用程序功能和数据模型设置组成的图形用户界面进行交互。

设置完成后，可扩展的后台就可以部署应用程序了。所需要做的就是通过 SDK 将客户端链接到服务器端，创建业务逻辑并上传所需的数据。

Back4app 提供的一些开发工具包括 Xamarin、iOS、Android、Flutter、React Native 等 SDK。

您可以阅读本文 “如何使用 Back4apps 创建您的第一个应用程序“，了解如何在 Back4app BaaS 平台上创建您的第一个应用程序。

扩展移动应用程序基础设施的实用范例

在本节中，我们将考虑两个真实场景，展示使用 BaaS 扩展应用程序的好处。

• Broadcast Oslo

在第一个案例研究中，我们将仔细研究奥斯陆广播公司（Broadcast Oslo），这是一家总部位于挪威的初创公司，它为人们提供奥斯陆最好的俱乐部、音乐会和节庆活动的便捷指南。

该公司开发了一款移动应用程序 Broadcastoslo，供 iOS 和 Android 用户使用。 下载后，用户可以访问奥斯陆即将举行的活动。

该应用程序的另一个令人印象深刻的功能是，它可以实时访问节日活动，这需要可扩展的后台基础设施才能完美运行。

2022 年 6 月 4 日举行的 2022 Musikkfest有超过 20,000 人参加。有如此多的用户同时上传和访问数据，应用程序必须进行无缝扩展，以防止崩溃。

为解决这一难题，技术团队选择使用 Back4app 可扩展基础设施。结果，所有应用程序用户都能获得无障碍体验。

活动结束后，Broadcast Oslo首席执行官 Tim Harris 对 Back4app 提供的优质服务表示感谢。他证实，没有一个用户在访问应用程序时遇到故障。

• Fight List

Fight List 是美国和法国最受欢迎的游戏应用程序之一，下载量超过 1000 万次。这是一款由 Two4Tea 开发的问答游戏，有七种语言可供选择。 由于成千上万的用户同时进行游戏，可扩展性成为这款游戏应用程序面临的重大挑战。

Two4Tea 决定使用 Back4app 的服务来解决可扩展基础设施的难题。升级后，他们可以在高峰期处理 10,000 个请求，而不会出现任何故障。

在体验了 Back4app 可扩展基础设施的强大功能后，Two4Tea 的首席执行官 Nicholas Boulch 证实，选择 Back4app 是正确的，因为 Back4app 团队成功地识别了挑战，并提供了解决挑战的定制解决方案。

使用云服务提供商构建可扩展后台的程序

构建可扩展移动应用后端基础架构的第二种方法是使用 Digital Ocean、Azure、Google Cloud 或 AWS 等云服务。

这种方法的主要优点是灵活性高，可以按照自己喜欢的方式监督整个过程和控制基础设施。

但缺点是，这种方法需要大量的工程技术知识，需要制定模板代码，还需要开发一个能全天候扩展和监控基础设施的系统。

在本示例中，我们将在 AWS 上构建和部署一个移动后端架构。

账户开通并运行后，下一步就是选择所需的服务，以实现创建可扩展移动应用程序架构的目标。下面是一个典型的例子：

• EC2 实例
• CDN – CloudFront
• 负载平衡器
• S3 – 简单存储系统
• EBS – 弹性块存储

让我们来详细了解一下这些服务。

EC2 实例

要创建可无缝扩展的后端基础架构，您需要虚拟机作为应用程序服务器和数据库服务器。 首先，您需要创建一个服务器实例，作为应用程序和数据库服务器。

AWS 提供一系列专为不同用途（如一般用途）设计的实例。还有那些针对存储、内存密集型应用、计算任务和快速计算进行了优化的实例。

在这种情况下，我们将部署一个通用计算实例。 我们将选择一个 T4G 实例，它非常适合管理可突发流程。这种实例的每小时成本也比较合理。

各个步骤如下：

• 登录 AWS

• 选择 EC2
• 从下一菜单中选择实例

• 启动新实例

在此阶段，您必须选择操作系统以及实例大小和类型、网络和安全设置等其他因素，并添加一个块存储实例。

服务器群集启动并运行后，您应配置与工作负载完美匹配的扩展策略。

必须注意的是，服务器集群既可以水平扩展，也可以垂直扩展。

在横向扩展中，群集的服务器实例会增加，以满足工作量的增加。

对于纵向扩展，会增加实例（RAM/CPU）的大小，以处理额外的工作量。

对于应用服务器来说，横向扩展是首选的扩展模式。另一方面，垂直扩展对于数据库集群来说更为有效。

在应用服务器中实施水平扩展非常简单。 要在 AWS 上实现扩展，只需启动自动扩展菜单并创建配置即可。

相反，垂直扩展可能会很复杂，因为关闭实例以扩大规模会导致服务停机。

在数据库服务器上实施纵向扩展的最佳方法是创建一个更大的实例，同步所有数据并将活动工作负载转移到新实例。虽然操作过程简单明了，但自动化操作却很复杂。

如果应用程序的工作量已经增加到垂直扩展不可行的程度，最好的办法就是将过多的工作负载分配到多个实例上。这个过程比较复杂，只能作为最后手段使用。

EBS – 弹性块存储

必须注意的是，每个 EC2 服务器实例都需要一个 EBS 卷来处理存储。但是，如果您使用的是带有内置存储的短暂即时，则可能不需要 EBS。

这个简单的步骤是在初始化虚拟机时配置的。但是，要配置最佳大小来处理所需的存储容量，同时又不产生可避免的成本，可能具有挑战性。

该平台提供固态硬盘和磁盘选项。选择合适的 EBS 大小和类型至关重要，这样才能以合理的预算实现最佳性能。

S3 – 简单存储服务

要实现可扩展的应用程序后端基础架构，必须拥有可靠的对象存储。在 AWS 上实现对象存储的最佳方法是使用 S3，而且操作步骤简单明了。

要创建 S3 存储桶，必须定义文件存储区域。最好的方法是选择与 EC2 实例相同的区域。

该程序需要额外的配置，如指定对象所有权、公共访问规则、加密选项和水桶版本等

负载平衡器

实施正确的负载平衡规则对于创建可扩展的移动应用程序后端架构至关重要。在 AWS，您可以访问多个负载平衡选项。

应用程序负载平衡器会将应用程序请求路由到群集中正确的 EC2 实例，并持续监控其健康状况。 将负载平衡器附加到实例的步骤非常简单。 具体步骤如下：

• 导航至 EC2 面板。
• 单击负载平衡
• 创建负载平衡器
• 选择负载平衡器类型。

• 配置负载平衡器参数，如可用区、VPC、IP 地址类型和其他服务选项。

Cloudfront CDN

AWS 拥有一个名为 CloudFront 的集成内容交付网络，在全球有 300 多个网点。CDN 使动态和静态内容的分发更快、更安全。将 CloudFront 与其他 AWS 产品集成的程序非常简单。

要实现可扩展的移动应用程序后端基础设施，CloudFront 必须与 S3 存储桶和负载平衡器集成。 EC2 面板为 CloudFront 集成提供了必要的工具。具体步骤如下：

• 导航至 EC2 面板
• 创建负载平衡器
• 选择目标群体
• 微调分发选项。

通过 CloudFront 控制面板连接 S3 存储桶的步骤也非常简单。只需创建一个 CloudFront 分发并将其连接到源域即可。

结论

移动应用程序是在智能手机、平板电脑和其他智能设备上运行的程序。这类应用程序既可以是本地应用程序，也可以是网络程序，还可以是混合设计的程序。

可扩展的移动应用程序后台架构旨在提高应用程序在服务器负载增加时的性能。

它还能防止崩溃、性能瓶颈并提高应用程序的安全性。可扩展移动应用程序架构的组成部分包括数据库和应用程序服务器、负载平衡器、CDNS、API、SDK 和应用程序发布平台。

构建可扩展移动应用程序基础架构的两种方法是使用 AWS 等云服务定制后端，以及从 Back4app 等平台读取自制的 BaaS 解决方案。

通过后端即服务，可以更快地部署安全、可扩展的应用程序后端，而且没有任何压力。

虽然定制后端既繁琐又耗时，但却能提供更高水平的灵活性和控制力。

通过本文，您一定了解了构成优秀移动应用程序后台架构的要素。

如果您想在没有基础设施管理压力的情况下更快地创建一个可扩展的应用程序后台，请与我们和 Back4app 联系，寻求解决方案。

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