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@pockry 2017-08-18T16:10:24.000000Z 字数 8824 阅读 1950

AI Challenger全球AI挑战赛开幕，公布千万级数据集

AI

2017年8月14日，创新工场、搜狗、今日头条在北京召开联合发布会，宣布举办首届AI Challenger全球AI挑战赛。创新工场创始人兼人工智能工程院院长李开复、搜狗CEO张小川、今日头条顾问兼技术战略研究院院长张宏江等出席会议。

AI Challenger 全球AI挑战赛是面向人工智能领域科研人才，致力于打造大型、全面的科研数据集与世界级竞赛平台，现已正式开启报名。

大赛官网：https://challenger.ai/

大赛初期开设了五场竞赛，并公布了相关的数据集，包括：

竞赛从9月4日开始，到12月评选出最终结果，委员会为大赛设置了超过200万元人民币的奖励。

在人工智能领域，国际上类似的比赛有很多，如ImageNet，并且很多成果都建立在它们公布的数据之上，国内外很多公司都会参加比赛来验证自家的研究成果。但国内一直都没有一个公开的，相对丰富的中文语料的数据集。AI挑战赛的初衷，是希望通过开放数据，吸引更多优秀人才参与到算法模型的开发、设计中来。通过打造中国最大的科研数据集与世界级AI竞赛平台，推动中国人工智能领域科研创新。李开复表示，欢迎任何对人工智能感兴趣的人参与到竞赛中来，特别是欢迎各位科研院校的老师来利用他们的数据集。

据主办方宣布，创新工场、搜狗、今日头条在今后几年内还将投入数千万规模资金，完善平台建设、扩大数据集规模。

AI挑战赛的设立，打响了国内商业公司数据开放的第一炮，希望能看到有更多的公司参与进来，贡献自己的力量，一同推动国内AI领域的进步。

在现代前端应用的工程实践中，前后端分离的架构会为两端带来更多的灵活性，已成为主流趋势。与之相对的，传统的单体Web应用（Monolithic Web Application）则将前后端代码放在一起，虽然耦合性较强，但在产品研发的特定阶段仍具有较强的优势，早期的ASP.NET、Java Spring MVC，以及Ruby On Rails都是单体应用的代表性框架。

本文将以FreeWheel从单体应用改造为前后端分离的实践为例，着重介绍其间前端所遇到的挑战和解决方案。

相较消费者，商业用户对前端应用的需求更具复杂性，且更强调质量。FreeWheel深耕企业级的视频广告领域10年，其基于Ruby On Rails框架为广告主打造的Web管理应用已经历多轮迭代和演进，目前已达到20多个产品模块，1200+页面，代码量已达到143.5万行代码，其中包含39万行基于jQuery的传统JS代码。为保证其质量，其中包含了20.2万行单元测试代码，除此以外，还有独立的近2万个自动化测试脚本。在两年前，我们感受到了单体应用的局限性，并决定将其改造成为前后端分离的架构。

image

技术选型

FreeWheel前端展现的业务多种多样，但其用户体验强调高效性和高一致性。为辅助业务研发团队进一步提升前端开发的效率和效果，我们在改造前期订立了组件化的目标，力求将统一的用户体验和复杂的内部交互逻辑封装进组件，通过自动化测试保证其质量，并最终在业务模块中广泛复用。

针对以上目标，我们选择React作为新前端核心技术，以ES6作为开发语言，利用Webpack和Babel进行编译打包。以Mocha全家桶加Enzyme作为单元测试框架保证组件质量。每个业务模块均开发、打包并发布为一个独立的SPA（Single Page Application，单页应用），多个模块SPA之间，除了以统一的SSO服务保证用户认证外，并无更多的耦合，这一点保证了多个业务模块团队的工作不会互相制约。

在单向数据流框架选择上，我们基于Facebook的Flux推进了相当长的一段时间。在上线两个业务模块后，我们认识到FreeWheel的业务对前端数据流需求的复杂度远高于常见的TodoMVC样例，Flux实现这些需求时会遇到较多困难。我们评估了当时的社区新秀Redux，它能一定程度缓解我们遇到的问题但仍有局限性。我们最终决定以Redux和ImmutableJS为基础，开发一套新的单向数据流框架spark-modula。这点在下一节会有详细描述。

类似的还有前端路由。我们初期的选型是react-router，随后根据项目需要开发了新的前端路由框架spark-router。

更详细的前端框架选型如下：

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至于后端，我们的选型是以Golang开发的微服务。借此契机，团队将原来内置于单体应用中的后端服务重新做了一次梳理，并逐步重构成微服务架构中的若干个微服务。前端在通过SSO验证后，以JSON格式与微服务交换数据。这些微服务除了满足前端使用，也会通过gateway作为API暴露给我们的客户，更会为公司内部的其他微服务提供基础。后端架构不是本文重点，故不赘述，有兴趣的读者请参见FreeWheel发表的其他文章。

新轮子SparkUI

为了推进前后端分离改造，我们成立了一个专门的前端小团队，与业务模块开发团队紧密合作，经历数十个迭代，开发并完善了一套基于React的前端框架，内部名称为“SparkUI”（这一名称与Apache Spark或Java Spark无关）。下图是SparkUI框架的简要架构：

image

其中上游的React、Redux、ImmutableJS等框架为SparkUI的直接依赖，下游的Business Components业务组件、Business Modules业务模块则为基于SparkUI框架开发业务代码的产出；衔接上下游的，则是SparkUI的核心组成部分。

可重用组件Library Components

SparkUI截止至截稿日已积累了40个子package，其中很大一部分为可重用的UI组件，我们称之为Library Components，例如spark-loading、spark-calendar、spark-raw-grid等。凡是业务模块提出的对前端组件的需求，只要与业务并不直接相关的，我们都会设计并迭代开发相应的可重用组件。

我们在设计可重用组件时，遵循的一些要点包括：

应用状态管理框架spark-modula

上一节提到Flux所提供的单向数据流不能完全满足我们的业务需求。我们在对比了Flux和Redux后，决定自主开发一只新轮子。当时面对的挑战包括但不限于：

这只应用状态管理的新轮子我们起名为Modula，并入spark-modula包。经过快速迭代，Modula框架已正式替代早期的Flux，应用于业务模块开发。Modula包括Model模型、Constants常量、Container容器、Test Utility测试工具四个组成部分，其中Model包含Props/Hierarchy、Context、Sender/Receiver、Delegates、Bubble Event、Lifecycle Methods、Services、Local Props等概念／API。以下是一个典型的Model例子：

image

可以看出上半部分相当于Model的schema，Props/Hierarchy/Context 基于Immutable数据结构实现了数据模型；而下半部分相当于Model的行为，Sender/Receiver + Modula Container实现了单向数据流。

Modula框架基于Redux但并不限于Redux，与部分Redux生态（如redux-devtools）兼容，且已完整封装并隐藏了底层的Redux。

关于SparkUI更完整的介绍，请参见后续更详细的文章。

前后端整合

从单体应用改造成前后端分离的架构后，理想状态下，前后端可以分别独立开发、测试、部署，然而若想实现整体业务，则需要将前后两端整合。本节将介绍我们开展改造工作以来，在前后端整合领域积累的部分最佳实践。

RESTful接口

后端接口均按照社区RESTful接口标准定义：

在前端我们基于浏览器fetch接口，封装了spark-fetch包，提供如下功能：

我们为前端开发了一套简单的Discover服务发现，以key-value方式描述前端中会用到的RESTful服务，spark-fetch包在发起HTTP请求时只要传入key和相关参数即可。目前主要用来防止前端代码里hard-code服务URL，之后会与整个公司级别的服务发现整合起来。

除此之外，我们还在后端开发了一套API Gateway，提供认证（authentication）、限流（throttling）、跨域等公共功能。上述RESTful接口本身无须处理认证等逻辑。在部署后端服务后，只有API Gateway开放给外网访问，其他RESTful接口均限于机房内网访问，经由API Gateway的反向代理提供给外网。即前端在调用这些接口时，必须经过API Gateway调用。

认证授权

文章一开始提到的单体Web应用其实在FreeWheel有多套，分别对应于多个业务线或产品线。这些单体应用开发的阶段有先有后，架构和实现的设计也存在着差别，其中很重要的一点就是认证方式的差别，为了满足多个应用联合登录的需求，尤其是向后兼容SPA的联合登录，我们在后端以Golang开发了新的SSO服务。SPA在登录页面调用SSO接口，登录成功则获取token并存入cookie，这样后续的接口请求就会将cookie传入API Gateway以获取认证信息。

至于授权（authorization），我们在现有的Ruby On Rails应用中大部分是基于CanCan框架实现的，改造为前后端分离架构后，我们将与导航、功能入口相关的授权信息从后端完整传回前端，用前端代码判断特定导航或组件是否显示、是否禁用。当然，RESTful接口中仍有完整的授权判断逻辑。如果有恶意用户通过hack的方式修改了前端授权信息访问了本不能访问的界面，他依旧无法获得列表数据、也无法提交数据修改。

后端Docker容器化

在业务模块开发过程中，开发人员需要在开发前端代码的同时能访问到后端接口及测试数据。如果是单体应用的开发，开发人员只要配置一套开发环境即可达到这个目标，但在前后端分离后，前端开发人员除了配置前端开发环境，还要配置后端。后端代码有更新时，需要及时检出代码并顺利编译，数据库有更新时也需要执行相应的SQL脚本。这些日常工作成为前端开发人员的痛点。

后端Docker容器化有效解决了这一痛点。我们目前的CI (Continuous Integration) Pipeline会在后端代码检入远程Git后触发编译，编译成功后会创建一个包含该编译版本的Docker image并上传至公司内部的Docker image仓库，类似的还有数据库，以及其他中间件的image。前端开发人员不再需要搭建后端开发环境，只需在开发机上安装Docker（如Docker for Mac），在前端工程内会维护一个docker-compose.xml，声明了前端工程所需要的后端Docker image，每次该文件更新后，前端开发人员只需要运行docker-compose up -d即可启动一系列Docker container，在本机运行完整的后端服务，这里甚至包含了适用于开发的部分测试数据。

整合测试

前后端的分离和整合对质量保证提出了新的要求。我们在前端编写fetch逻辑时，会以mock方式编写对应的单元测试。后端每个接口也有响应的单元测试。而这两端分别的单元测试还不足以保证软件质量，理论上讲，纵使两者单元测试覆盖率均达到100%，也不能保证覆盖所有用例。作为质量保证的关键环节，在两端的单元测试都通过后，我们的CI会执行端到端的自动化测试。这些自动化测试模仿了用户的使用场景，完整的覆盖了前端、后端、数据库乃至其他中间件。

渐进改造

SparkUI的产生为前后端分离改造提供了坚实的基础。如果按最理想的方式推进，只要业务开发团队基于SparkUI对现有的Ruby On Rails的单体应用的前端部分、基于Golang微服务方式对其后端部分进行重构改写、践行前后端整合的最佳实践，即可达成前后端分离的目标。而文章开头曾提到，现存的Rails应用体积大、复杂度高，纵使有着业务开发团队的全力支持，我们也很难在一个较短时间内彻底完成前后端分离的改造。更何况市场千变万化，在业务部门服务老客户、获取新客户过程中，产品经理们也会不断地提出新的产品需求给我们的开发团队，技术演进和业务推进两者需要取得一个平衡。我们为达成这一平衡，所提出的方案是：渐进改造。

混合工程结构

我们的业务模块在Ruby On Rails工程中是以Module方式存在的，除了公共的MVC和资源放在统一的Module里，每个业务Module都有自己的MVC和资源（这里的资源特指Javascript和CSS）。我们以业务Module作为改造的单元。

由于资源等限制，前后端分离改造在前端、后端的推进节奏并不一致。比较多的情况是Module前端改造先行，后端依旧沿用Rails原有的Controller（也有部分适配工作）。在这种情况下，Module经SparkUI改写的前端（以下统称为“新前端”）独立于Rails工程之外进行打包部署所带来的好处并不明显，故将这部分新前端代码的源码依旧放在Rails工程Module目录下，通过Webpack打包的bundle JS／CSS也按照Module对资源文件的约定（convention）放在modules/my_module/app/assets/javascripts/my_module/compiled目录下，并藉由Rails Asset Pipeline打包进Rails工程发布包进行统一部署。

对于上述bundle JS/CSS，我们仍使用Rails页面模版作为入口，以期减少对Rails工程的影响：

  1. <%= javascript_include_tag "my_module/compiled/my_module" %>
  2. <%- @js_module_alias = "my_module" %>
  3. <div id="spa"></div>
  4. <script>
  5.   (function() {
  6.     var React = require('react');
  7.     var ReactDOM = require('react-dom');
  9.     var AppContainer = require('<%= @js_module_alias %>').AppContainer;
  11.     ReactDOM.render(
  12.       React.createElement(AppContainer),
  13.       document.getElementById('spa')
  14.     );
  15.   })();
  16. </script>

至于路由，既然我们已经在新前端中实现前端路由，那在Rails端的后端（页面）路由就可以委托给前端：

  1.   scope 'spa' do
  2.     get '/', :to => 'spa#index', :as => 'spa'
  3.     get '*pages', :to => 'spa#index'
  4.   end

经由以上方案，我们在尽量短的周期改写了更多的业务模块，对运维的影响也非常小。对于这些业务模块，我们预期在其改写后端微服务时将前端代码从Rails里彻底分离出来，完成该模块的前后端分离。

在上述Ruby On Rails项目之外，FreeWheel也启动了若干个新项目。这些项目一步到位，直接按照前后端分离架构设计开发，其前端完全基于SparkUI。我们也基于Nginx开发了一套轻量的静态资源服务器，前端利用Webpack编译打包成tar包并独立上线。

SparkUI独立工程

在小步快跑阶段，我们将SparkUI源码直接放在Rails公共Module中，令我们可以快速验证可重用组件的设计是否满足业务需要。然而这样的结构会带来几方面问题：

我们在SparkUI推出1.0版本时，将其源码从Rails工程中摘出，移入一个新的纯前端工程。SparkUI在这个新工程中，仍由Babel和Webpack打包，但会作为library发布到公司Nexus上私有NPM Repository里。Rails工程或其他纯前端工程在其package.json和.npmrc配置中声明对特定版本SparkUI的依赖，执行npm install后则可以在前端代码中使用SparkUI。

这一改变大大解放了SparkUI和业务模块两方的生产力：

新老JS代码混用

对于Rails工程的部分功能模块，其前端实现有很大一部分是基于jQuery开发的JS。虽然这些代码并不是基于React或SparkUI开发的，但它们也可以直接在前后端分离后的前端中独立使用。我们在统一的粒度下，创建了一层对React友好的适配器spark-adapter，对原有jQuery JS接口进行了封装和隔离。业务模块开发人员可以自行决定对于这一部分JS代码是基于SparkUI重写还是放在Adapter中以继续沿用。

质量保证

作为商业应用，其软件质量是绝不能妥协的。前后端分离改造也不能成为降低软件质量的理由。我们保证质量的核心是测试：

另外一个有效实践是为新上线新前端的模块提供回滚机制。因为在这一阶段，Rails工程里特定功能模块的新老前端代码可以同时存在，只需在功能入口处设置一个开关，就可以在线上执行新前端遇到严重问题时随时切换回老前端。

总结

前后端分离架构是诸多前端应用系统的必经之路，而现实情况往往需要顾及诸多历史架构。本文以单体应用为背景，设计开发可重用组件库为手段，在保证效率与质量的基础上，逐步改造为前后端分离架构。希望对同样面对这一情况的读者有所帮助。

文中提到的SparkUI框架，其中与FreeWheel业务并不直接相关的纯技术部分，比如spark-modula、spark-router等包，我们已计划将其逐步开源。希望届时能与更多的前端技术专家和群体深入探讨、共同进步，并最终对前端社区有所贡献。

前端之巅

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