技術筆記-後台實戰001-玩轉系統架構，設計一個背景服務，低成本，可容錯

打開 jupyter notebook 寫一段 python 程式，可以完成五花八門的工作，這是玩程式最簡便的方式，其中可以獲得很多快樂，在現今這種資訊發達的時代，幾乎沒有門檻，只要願意，人人可享用。

下一步，希望程式可以隨時待命聽我吩咐，不想每次都要開電腦，啟動開發環境，只為完成一個重複性高，且很類似的工作。這時一個 web app 就是很好的解決方案，所以就要再學 flask 這種東東，寫好程式並部署到雲端後，就可以打開瀏覽器，輸入網址和參數，啟動相關工作，獲得處理結果。

下一步，覺得系統那麼被動實在不夠好，每次都要從網頁發出請求才能得到回應，能不能 24 小時都活著，自動執行一些監控或檢測的任務，遇到特定條件才發出通知，像 Line 或 Email 等方式，這樣連網頁都不用開，直接得到結果，若需執行對應動作也可有所依據。這一步門檻就比較高一些了，多年來摸索多種方式並不斷優化，直到最近突然發現，這些很土炮的方式，竟然也達到高可靠度，幾乎是企業級的水準了。

回想以前在企業內，想要安排「排程作業」，可以有許多伺服器的解決方案，不論是 oracle 資料庫系統或是 sql server 都有相對應的解決方法，有昂貴的硬體和系統管理人員妥善的維護，當然不成問題。若要更靈活的任務內容，也曾用過 dot net 平台的 background service 做過，這裡還一篇 [老文章] 紀錄此事，或用第三方套件如 hangfire。但自從 2020 年底離開企業成為獨立開發者，嚴重感受到精簡技術和控制成本的必要，所以雖知公有雲平台有著許多好用的服務，但是就盡量少用或備而不用，因為用越多付越多，然後沒有經濟效用，玩程式若成為昂貴的興趣，那也無法支持太久，因此到目前為止，只用了 azure 免費層級的 app service，連 SQL server 都砍掉不用了，少數儲存的需求則轉用 google firestore database，且都維持在免費層級。技術方面也已經捨棄 dotnet 這種比厚重的運算平台，只用 python，之前雙軌並進的 nodejs 也逐漸被擺入冷宮，生活簡單一點好。

其實要啟動一個 background service 並不難，隨便問一下 chatgpt 就會了吧，但在實際應用時，光寫出單一程式是遠遠不夠的，因為關鍵是啟動之後能「穩定持續」的維持健康狀態，那就需要好的架構來支持。若是把它寫在 web server 的執行環境，只要 server 活著就可以，其實若花一點雲端費用，這樣就可以了。無奈的是我的免費層級的服務，竟然會在一段時間未使用後休眠，想要保持 always on 必須付費，所以要挑戰極低成本的我，就只好另找出路了。

我的腦筋動到 browser 身上。幾乎所有人都只把 browser 當成 client，但我就是硬要逆向思考，既然 browser 運算能力也是強的很，為何它不能當 server？當然可以！所以我就讓 server 端維持被動等待，由一個特定的 client 端與之搭配，每隔幾分鐘去呼叫 server 一次，這樣也就幾乎達成了我的目的了。如下：

// 此段程式會設定一個​持續監控的程序，每 60 秒執行一次 heartBeat() 子程序
activateHeartbeat(): void {
	this.heartBeat();
	this.intervalId = setInterval(() => {this.heartBeat();}, 60000);
} 

// 網頁關閉時記得清除排程
ngOnDestroy() {
	if (this.intervalId) {
		clearInterval(this.intervalId);
	}
}

搭配簡單的 UI 設計，我就得到了系統心跳的主控台，在排定的時間，系統自動執行抓資料，比較規則，並快取一部分最即時的資料，讓其他的 client 可以分享：

這個 browser 是由家中一台閒置的 windows 電腦擔任的，這樣跑一陣子之後，不意外的經常「死很久後」才發現，不僅是因為 windows 不定時強迫更新，也可能是因為老舊電腦愛當就當。而讓架構失效的主因是，發現時經常就是正需要使用的時候，讓實用性完全喪失。

這樣有一搭沒一搭的一陣子之後，還是手癢想把它改好，想到聖經的話「有人能打勝孤身一人，若有二人便能抵擋他；三股合成的繩子，不容易折斷。」(傳道書 4:12)，何不再加入一個 browser，成為鐵三角架構！所以系統架構就變成這樣：

這互相搭配合作的架構，時間戳記非常重要，兩個 browser 每次呼叫時均會在 server 端留下戳記，當時間差不小於本身排程頻率，代表「夥伴罷工了」；這時本身還維持運作，只是架構處於脆弱狀態，需要即時發出警訊：

在此狀態下，只要在方便的時間，去處理第二台 browser，或是緊急時開啟任何一台電腦的 browser，就可恢復兩個衛兵互相確認的架構，消除脆弱警示，整個過程服務都不中斷，哇！這樣可靠度已經超高了耶，兩台同時死掉的機率微乎其微啊，而且手邊任何一台電腦，甚至手機瀏覽器也可以成為 service 鐵三角的一部分，這個架構超穩的。

以上，不知看官們是否有欣賞到其中的美感？在這資訊技術深刻影響人類生活的時代，我相信開發人員擁有的「槓桿」能力是很大的，用單純但適合的技術，搭配不受限的想像力和對領域應用的熱情，也可以做出企業等級的應用。

總有一天我會銷售我的系統，用 app 或是網頁伸出觸角都有可能，只是也許當成功銷售的那一天，我已經不再需要那些營業額了，儘管現在似乎有點需要！但志氣告訴我，唯一要做的只是要證明，我做的東西有價值且有技術內涵，而這產品真正可以幫助我創造出真金白銀的價值。獨立開發超過 1000 個日子，我雖仍微小，但鬥志見增長。

Newman 2024/7/20

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