使用 ServerLess, Nodejs, MongoDB Atlas cloud 构建 REST API

注意：本文已授权给 MongoDB，目前还未正式发表，请勿随意转载发表！！！否则将追究责任

MongoDB Atlas 是一个在云端的数据库，免去了数据库的搭建、维护，通过其提供的 Web UI 能够让你在 5 分钟之内快速搭建一个 Clusters。Node.js 是一个 JavaScript 的运行时，在 JavaScript 中函数做为一等公民，享有着很高的待遇，通常使用 Node.js 我们可以快速的搭建一个服务，而 ServerLess 是一种 “无服务器架构”，从技术角度来讲是 FaaS 和 BaaS 的结合，FaaS（Function as a Service）是一些运行函数的平台。

那么通过这些可以做些什么呢？本篇文章中我们将使用 ServerLess、MongoDB Atlas cloud 与 Node.js 的结合来快速构建一个 REST API，无论你是前端工程师还是后端工程师，只要你掌握一些 JavaScript 基础语法就可以完成。

通过本文你能学到什么？

使用 ServerLess, Nodejs, MongoDB Atlas cloud 构建 REST API - 图1

MongoDB Atlas cloud

什么是 MongoDB Atlas cloud？

让我们先解决这一疑问， MongoDB Atlas cloud 是一个运行在云端的数据库，无需安装、配置，也无需在我们的机器上安装 Mongo 服务，只需要一个 URL 即可访问数据库，还提供了非常酷的 UI 界面，易于使用。最重要的一点对于我们初学者来说它提供了免费使用，最大限制为 512 MB，这对于小型项目是足够的。

集群创建

现在，开始跟随我的脚步，让我们在 5 分钟之内快速创建一个 MongoDB Cluster 已不再是难事了。

  1. 注册：https://www.mongodb.com/cloud/atlas/register?v=2
  2. 注册成功进入个人中心出现以下页面，选择 Build a Cluster 按钮 创建 Cluster

使用 ServerLess, Nodejs, MongoDB Atlas cloud 构建 REST API - 图2

  1. 以下提供了多种选择方案，对于初学者选择左侧免费版创建使用 ServerLess, Nodejs, MongoDB Atlas cloud 构建 REST API - 图3
  2. 可以看到免费的集群给我们提供了 512MB 存储、共享的 RAM，这对我们初学者是绰绰有余的，还有一些其它选项可以自主选择，使用默认值也可。使用 ServerLess, Nodejs, MongoDB Atlas cloud 构建 REST API - 图4
  3. 点击下面的 Create Cluster 按钮，开始集群创建，大概需要等待几分钟使用 ServerLess, Nodejs, MongoDB Atlas cloud 构建 REST API - 图5
  4. 创建成功如下所示使用 ServerLess, Nodejs, MongoDB Atlas cloud 构建 REST API - 图6

链接到集群

集群创建好之后如何选择一个集群链接字符串？跟随以下 3 个步骤即可完成。

  1. 链接到集群，第一步将您的 IP 地址加入白名单，第二步创建一个 MongoDB 用户，完成这两步操作之后，选择 “Choose a connection method” 进入下一步使用 ServerLess, Nodejs, MongoDB Atlas cloud 构建 REST API - 图7

  2. 选择第二个选项 “connect your application”使用 ServerLess, Nodejs, MongoDB Atlas cloud 构建 REST API - 图8

  3. 驱动版本使用默认值 Node.js 3.0 or later，复制这个链接字符串，接下来的项目中会使用到使用 ServerLess, Nodejs, MongoDB Atlas cloud 构建 REST API - 图9

开启一个 Serverless Function 链接到 DB

什么是 Serverless？

Serverless 意为 “无服务器架构”，但是这并不意味着真的就无需服务器了，这些服务器的管理由云计算平台提供，对于用户侧无须关注服务器配置、监控、资源状态等，可以将重点放在业务逻辑上。

下图，将 Microservices 进一步细分为 Function as a Service（FaaS）函数即服务，相比微服务颗粒度更小。

使用 ServerLess, Nodejs, MongoDB Atlas cloud 构建 REST API - 图10

图片来源：stackify

关于 ServerLess 的基础入门，可参考我之前的另一片入门实践文章 使用 Node.js 快速开启 ServerLess Functions：入门实践指南

1. 项目创建、插件安装

创建项目，安装 mongodb、serverless-offline 插件。

  1. $ serverless create --template hello-world --path mongodb-serverless-conn-test
  2. $ npm init
  3. $ npm i mongodb -S 
  4. $ npm i serverless-offline --save-dev

2. 项目根目录下创建 db.js 文件

数据库链接字符串就是上面 MongoDB Atlas cloud 链接集群中所讲的，注意替换你的用户名和密码，以下代码中 initialize 函数接收两个参数 dbName、dbCollectionName 用来初始化一个 connection。

  1. // db.js
  2. const MongoClient = require("mongodb").MongoClient;
  3. const dbConnectionUrl = 'mongodb+srv://<user>:<password>@cluster0-on1ek.mongodb.net/test?retryWrites=true&w=majority';
  5. async function initialize(
  6.     dbName,
  7.     dbCollectionName,
  8. ) {
  9.     try {
  10.         const dbInstance = await  MongoClient.connect(dbConnectionUrl);
  11.         const dbObject = dbInstance.db(dbName);
  12.         const dbCollection = dbObject.collection(dbCollectionName);
  14.         console.log("[MongoDB connection] SUCCESS");
  15.         return dbCollection;
  16.     } catch (err) {
  17.         console.log(`[MongoDB connection] ERROR: ${err}`);
  19.         throw err;
  20.     }
  21. }
  23. module.exports = {
  24.     initialize,
  25. }

3. 修改 handler.js

我们想要测试下 MongoDB 的链接，以下是一个 ServerLess Function 我们在该函数中初始化了一个 Connection 然后调用了 find() 方法查找集合数据

  1. // handler.js
  2. 'use strict';
  3. const db = require('./db');
  5. module.exports.find= async (event, context) => {
  6.   const response = {
  7.     statusCode: 200,
  8.   };
  10.   try {
  11.     const dbCollection = await db.initialize('study', 'books2');
  12.     const body = await dbCollection.find().toArray();
  14.     response.body = JSON.stringify({
  15.       code: 0,
  16.       message: 'SUCCESS',
  17.       data: body,
  18.     });
  20.     return response;
  21.   } catch (err) {
  22.     response.body = JSON.stringify({
  23.       code: err.code || 1000,
  24.       message: err.message || '未知错误'
  25.     });
  27.     return response;
  28.   }
  29. };

4. 测试

  1. # 启动本地调试
  2. $ serverless offline
  4. # 接口测试
  5. $ curl http://localhost:3000/find
  6. Serverless: GET /find (λ: find)
  7. [MongoDB connection] SUCCESS
  8. []

似乎一切都是 Ok 的，证明我们的集群创建、链接都是成功的，但是有时候你可能会遇到以下错误

  1. Error: querySrv ENODATA _mongodb._tcp.cluster0-on1ek.mongodb.net

以上正是我在链接 MongoDB Alats 过程中遇到的问题，这里再多提下，希望能对你有帮助，因为这花费了我很长时间，尝试使用 Google、Stackoverflow … 来搜索，但并没有找到好的解决方案，通过报错大致确认可能是网络和 DNS 的问题，修改 DNS 之后还是没有结果，后来我切换了网络，这个问题解决了。。。如果你有答案欢迎和我讨论，另外也建议检查链接字符串和 MongoDB Alats 白名单是否设置的正确。

两个问题

以上例子虽然已经简单的完成了一个方法，但是它其实是糟糕的，从而引发以下两个问题：

1. 业务逻辑与 FaaS、BaaS 严重的耦合不利于单元测试、平台迁移：上面这个例子是不好的，业务逻辑完全的写在了 handler.js 文件的 find 函数中，一方面 find 函数的 event、context 对象是由 FaaS 平台提供的，另一方面 db 属于后端服务，这就造成了业务逻辑与 FaaS、BaaS 严重的耦合。

2. 不利于上下文重用：传动程序启动之后常驻内存，不存在冷启动问题，而 ServerLess 是基于事件驱动的，第一次请求来了之后会下载代码、启动容器、启动运行环境、执行代码，这个过程称为冷启动，但是以 AWS Lambda 为例，函数调用之后执行上下文会被冻结一段时间，在我们上面的例子中每次函数执行都会初始化数据库链接，这是一个很消时的操作，我们可以将这段逻辑放在函数之外，利用上下文重用，在开发层面可以做进一步优化。

Serverless REST API 开发最佳实践

带着上面提出的几点问题，本节将对这个业务逻辑进行重构，开发一个 REST API 最佳实践。

什么是 REST API？

API 的设计要保证职责单一、清晰合理、便于他人快速理解使用等原则，而 REST 也是 API 设计的一种准则，同时它也是一种架构思想，用于客户端与服务端资源传递与交互。

本节中我们将用到的是 GET、POST、PUT、DELETE 四个表示操作方式的动词，分别对应用于获取资源、新建资源、更新资源、删除资源。

关于 RESTful 架构的更多理解，可参考阮一峰老师的博客 “理解RESTful架构” www.ruanyifeng.com/blog/2011/09/restful.html

REST API 规划

以下是我们将要完成的 REST API 规划，包含四个 CRUD 操作

CRUD API Routes Description
POST /books 增加一本书
GET /books 获取所有书籍列表
PUT /books/:id 根据 id 更新指定编号书籍
DELETE /books/:id 根据 id 删除指定编号书籍

目录规划

一个好的项目离不开一个好的目录规划，当然你也可以按照自己思路来做

  1. mongodb-serverless-node-rest-api
  2. ├── package.json
  3. ├── .env
  4. ├── serverless.yml
  5. ├── app
  6. |   ├── handler.js 
  7. │   ├── controller
  8. │   |   └── books.js
  9. │   └── model
  10. │   |   ├── db.js
  11. │   |   ├── books.js (可选)
  12. │   └── utils
  13. │       ├── message.js
  14. └── test
  15.     └── controller
  16.         └── books.test.js

项目创建、插件安装

这一次我没有直接使用 MongoDB 驱动，而用的 mongoose 来代替 MongoDB 操作。

  1. $ serverless create --template hello-world --path mongodb-serverless-node-rest-api
  2. $ npm init
  3. $ npm i dotenv mongoose -S
  4. $ npm i serverless-offline --save-dev

创建 .env 配置文件

将配置独立出来放入 .env 配置文件，统一管理。

  1. DB_URL=mongodb+srv://admin:admin123456@cluster0-on1ek.mongodb.net/test?retryWrites=true&w=majority
  2. DB_NAME=study1
  3. DB_BOOKS_COLLECTION=books

创建 Model

app/model/db.js

  1. const mongoose = require('mongoose');
  2. mongoose.connect(process.env.DB_URL, {
  3.     dbName: process.env.DB_NAME,
  4. });

app/model/books.js

Mongoose 的一切始于 Schema。每个 schema 都会映射到一个 MongoDB collection ，定义这个 collection 里的文档构成。

  1. const mongoose = require('mongoose');
  2. const BooksSchema = new mongoose.Schema({
  3.     name: String,
  4.     id: { type: Number, index: true, unique: true }, 
  5.     createdAt: { type: Date, default: Date.now },
  6. });
  8. module.exports = mongoose.models.Books || mongoose.model('Books', BooksSchema, process.env.DB_BOOKS_COLLECTION);

使用 mongoose 创建 model，serverless-offline 运行之后调用多次，可能会出现以下问题

  1. OverwriteModelError: Cannot overwrite `Books` model once compiled.

这个错误是因为你已经定义了一个 Schema，之后又重复定义该 Scheme 导致的，错误代码如下所示：

  1. module.exports = mongoose.model('Books', BooksSchema, process.env.DB_BOOKS_COLLECTION);

解决这个问题，一种方案是要保证仅实例化一次，正确代码如下所示，另一种是在 serverless offline 之后加上 —skipCacheInvalidation 参数跳过 require 缓存无效操作，详情可参见 serverless-offline/issues/258。

  1. module.exports = mongoose.models.Books || mongoose.model('Books', BooksSchema, process.env.DB_BOOKS_COLLECTION);

编写业务逻辑 Books

将业务逻辑处理放在 Books 这个类里面，并且可以不依赖于外部的任何服务，this.BooksModel 这个在测试时可以模拟数据进行传入。做到 业务逻辑与 FaaS、BaaS 的分离。

app/controller/books.js

  1. const message = require('../utils/message');
  3. class Books {
  4.     constructor(BooksModel) {
  5.         this.BooksModel = BooksModel;
  6.     }
  8.     /**
  9.      * 创建 Book 数据
  10.      * @param {*} event 
  11.      */
  12.     async create(event) {
  13.         const params = JSON.parse(event.body);
  15.         try {
  16.             const result = await this.BooksModel.create({
  17.                 name: params.name,
  18.                 id: params.id,
  19.             });
  21.             return message.success(result);
  22.         } catch (err) {
  23.             console.error(err);
  25.             return message.error(err.code, err.message);
  26.         }
  27.     }
  29.     /**
  30.      * 更新
  31.      * @param {*} event 
  32.      */
  33.     async update(event) {
  34.         try {
  35.             const result = await this.BooksModel.findOneAndUpdate({ id: event.pathParameters.id }, {
  36.                 $set: JSON.parse(event.body),
  37.             }, { 
  38.                 $upsert: true,
  39.                 new: true
  40.             });
  42.             return message.success(result);
  43.         } catch (err) {
  44.             console.error(err);
  46.             return message.error(err.code, err.message);
  47.         }
  48.     }
  50.     /**
  51.      * 查找所有 Books 数据
  52.      * @param {*} event 
  53.      */
  54.     async find() {
  55.         try {
  56.             const result = await this.BooksModel.find();
  58.             return message.success(result);
  59.         } catch (err) {
  60.             console.error(err);
  62.             return message.error(err.code, err.message);
  63.         }
  64.     }
  66.     /**
  67.      * 删除一条数据
  68.      * @param {*} event 
  69.      */
  70.     async deleteOne(event) {
  71.         try {
  72.             const result = await this.BooksModel.deleteOne({
  73.                 id: event.pathParameters.id
  74.             });
  76.             if (result.deletedCount === 0) {
  77.                 return message.error(1010, '数据未找到！可能已被删除！');
  78.             }
  80.             return message.success(result);
  81.         } catch (err) {
  82.             console.error(err);
  84.             return message.error(err.code, err.message);
  85.         }
  86.     }
  87. }
  89. module.exports = Books;

编写 handler

在 handler 里 event、context 这些参数是由 FaaS 平台提供，上面我们又把业务逻辑单独放置于 Controller 下的 Books.js 里，这样做好处是假如我们要从一个平台迁移到另一个平台，只需要修改 handler.js 里 Books 的调用方式即可，业务逻辑是不受影响的。

对于这种初始化链接的操作，尽量放在函数之外，避免每次函数来临都要去初始化这样一个耗时的操作，我们可以利用函数的执行上下文重用，在启动环境执行代码时去初始化我们的数据库链接，例如 handler.js 头部的 require(‘./model/db’)。

app/handler.js

  1. require('dotenv').config();
  2. require('./model/db');
  4. const BooksModel = require('./model/books');
  5. const BooksController = require('./contrller/books');
  6. const booksController = new BooksController(BooksModel);
  8. module.exports = {
  9.     create: event => booksController.create(event),
  11.     update: event => booksController.update(event),
  13.     find: () => booksController.find(),
  15.     deleteOne: event => booksController.deleteOne(event),
  16. }

Serverless 配置文件

这个也是重点，plugins 插件的 serverless-offline 是为了本地调试用，functions 里面则定义了函数文件的路径和路由规则，注意如果是 /books/:id 这样的路由在 serverless.yml 里的路由规则为 books/{id}

  1. service: mongodb-serverless-node-rest-api
  3. provider:
  4.   name: aws
  5.   runtime: nodejs12.x
  7. plugins:
  8.   - serverless-offline
  10. functions:
  11.   create:
  12.     handler: app/handler.create
  13.     events:
  14.       - http:
  15.           path: books
  16.           method: post
  17.   update:
  18.     handler: app/handler.update
  19.     events:
  20.       - http:
  21.           path: books/{id}
  22.           method: put
  23.   find:
  24.     handler: app/handler.find
  25.     events:
  26.       - http:
  27.           path: books
  28.           method: get
  30.   deleteOne:
  31.     handler: app/handler.deleteOne
  32.     events:
  33.       - http:
  34.           path: books/{id}
  35.           method: delete

部署

部署这是我们完成 REST API 的最后一步，就是这么简单一条命令 serverless deploy 就可将我们的服务部署在云端。

  1. $ serverless deploy
  2. Serverless: Packaging service...
  3. Serverless: Excluding development dependencies...
  4. Serverless: Uploading CloudFormation file to S3...
  5. Serverless: Uploading artifacts...
  6. Serverless: Uploading service mongodb-serverless-node-rest-api.zip file to S3 (2.17 MB)...
  7. Serverless: Stack update finished...
  8. ...
  9. endpoints:
  10.   POST - https://******.execute-api.us-east-1.amazonaws.com/dev/books
  11.   PUT - https://******.execute-api.us-east-1.amazonaws.com/dev/books/{id}
  12.   GET - https://******.execute-api.us-east-1.amazonaws.com/dev/books
  13.   GET - https://******.execute-api.us-east-1.amazonaws.com/dev/books/{id}
  14.   DELETE - https://******.execute-api.us-east-1.amazonaws.com/dev/books/{id}

endpoints 列举了服务的接口调用地址，现在你可以在 POSTMAN 进行调试了。

完整代码参考源码地址

  1. https://github.com/Q-Angelo/project-training/tree/master/serverless/mongodb-serverless-node-rest-api

总结

ServerLess 是一种全新的技术体系，降低了服务端研发成本，而 Node.js 使用起来很轻量级，对前端开发者也很友好，但是前端开发者对服务端运维还是相对陌生的，使用了 ServerLess 可以帮助开发者隔离服务器的运维、环境搭建等一系列操作，把更多时间聚焦在业务开发中。本文中在数据存储方面结合了 MongoDB Alats Cloud 免去了数据库的搭建、维护工作，现在只要你掌握一些 JavaScript 基础语法通过本文的讲解就可轻松的完成一个 REST API，这是多么 Nice 的事情呀，快来实践下吧！

作者简介：五月君，Nodejs Developer，慕课网认证作者，热爱技术、喜欢分享的 90 后青年，欢迎关注公众号「Nodejs技术栈」和 Github 开源项目 https://www.nodejs.red