به دنیای الگوهای معماری بدون سرور وارد شوید، مزایا، معایب و کاربردهای عملی آن را در سناریوهای مختلف بررسی کنید. نحوه طراحی و پیاده‌سازی راه‌حل‌های بدون سرور مقیاس‌پذیر، مقرون‌به‌صرفه و پایدار را بیاموزید.
کاوش در الگوهای معماری بدون سرور: یک راهنمای جامع
رایانش بدون سرور (Serverless) انقلابی در نحوه ساخت و استقرار برنامه‌ها ایجاد کرده است. با انتزاعی کردن مدیریت زیرساخت‌های زیربنایی، توسعه‌دهندگان می‌توانند بر نوشتن کد و ارائه ارزش تمرکز کنند. این راهنما به بررسی الگوهای رایج معماری بدون سرور می‌پردازد و بینش‌هایی در مورد مزایا، معایب و کاربردهای واقعی آن‌ها ارائه می‌دهد.
معماری بدون سرور چیست؟
معماری بدون سرور یک مدل اجرایی رایانش ابری است که در آن ارائه‌دهنده ابر به صورت پویا تخصیص منابع ماشین را مدیریت می‌کند. ارائه‌دهنده خدمات بدون سرور تمام زیرساخت‌های زیربنایی را مدیریت می‌کند، بنابراین شما نیازی به تأمین یا مدیریت هیچ سروری ندارید. شما فقط برای زمان پردازشی که مصرف می‌کنید هزینه پرداخت می‌کنید.
ویژگی‌های کلیدی معماری بدون سرور:
- بدون مدیریت سرور: توسعه‌دهندگان نیازی به تأمین، مقیاس‌بندی یا مدیریت سرورها ندارند.
- پرداخت به ازای استفاده: شما فقط برای زمان پردازشی که کد شما مصرف می‌کند هزینه پرداخت می‌کنید.
- مقیاس‌پذیری خودکار: پلتفرم‌های بدون سرور به طور خودکار منابع را بر اساس تقاضا مقیاس‌بندی می‌کنند.
- رویداد-محور: توابع توسط رویدادها، مانند درخواست‌های HTTP، تغییرات پایگاه داده یا پیام‌ها، فعال می‌شوند.
مزایای معماری بدون سرور
اتخاذ رویکرد بدون سرور چندین مزیت دارد:
- کاهش سربار عملیاتی: نیاز به مدیریت سرور را از بین می‌برد و به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد که بر ساخت ویژگی‌ها تمرکز کنند.
- بهینه‌سازی هزینه: مدل قیمت‌گذاری پرداخت به ازای استفاده، هزینه‌ها را کاهش می‌دهد، به ویژه برای برنامه‌هایی با ترافیک نوسانی.
- بهبود مقیاس‌پذیری و در دسترس بودن: مقیاس‌پذیری خودکار و تحمل خطا، در دسترس بودن و عملکرد بالا را تضمین می‌کند.
- زمان سریع‌تر برای عرضه به بازار: استقرار و مدیریت ساده‌شده، چرخه‌های توسعه را تسریع می‌کند.
الگوهای رایج معماری بدون سرور
چندین الگوی معماری برای بهره‌برداری از مزایای رایانش بدون سرور ظهور کرده‌اند. در اینجا برخی از رایج‌ترین آن‌ها آورده شده است:
۱. معماری رویداد-محور (Event-Driven Architecture)
معماری رویداد-محور یک پارادایم معماری نرم‌افزار است که تولید، تشخیص، مصرف و واکنش به رویدادها را ترویج می‌کند. در زمینه بدون سرور، این الگو اغلب شامل سرویس‌هایی است که توابع را از طریق رویدادها فعال می‌کنند.
مثال: خط لوله پردازش تصویر
یک خط لوله پردازش تصویر را تصور کنید. هنگامی که یک کاربر تصویری را در یک سرویس ذخیره‌سازی ابری (مانند Amazon S3، Azure Blob Storage یا Google Cloud Storage) آپلود می‌کند، یک رویداد فعال می‌شود. این رویداد یک تابع بدون سرور (مانند AWS Lambda، Azure Function، Google Cloud Function) را فراخوانی می‌کند که وظایف تغییر اندازه تصویر، تبدیل فرمت و سایر پردازش‌ها را انجام می‌دهد. سپس تصویر پردازش شده دوباره در سرویس ذخیره‌سازی ذخیره می‌شود و رویداد دیگری را فعال می‌کند که ممکن است به کاربر اطلاع دهد یا یک پایگاه داده را به‌روزرسانی کند.
اجزاء:
- منبع رویداد: سرویس ذخیره‌سازی ابری (S3، Blob Storage، Cloud Storage).
- رویداد: آپلود تصویر.
- تابع: تابع پردازش تصویر (تغییر اندازه، تبدیل).
- مقصد: سرویس ذخیره‌سازی ابری، پایگاه داده.
مزایا:
- جداسازی (Decoupling): سرویس‌ها مستقل هستند و از طریق رویدادها با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند.
- مقیاس‌پذیری: توابع به طور خودکار بر اساس حجم رویدادها مقیاس‌پذیر می‌شوند.
- تاب‌آوری (Resilience): خرابی یک تابع بر سایر بخش‌های سیستم تأثیر نمی‌گذارد.
۲. الگوی درگاه API (API Gateway Pattern)
الگوی درگاه API شامل استفاده از یک درگاه API برای مدیریت درخواست‌های ورودی و مسیریابی آن‌ها به توابع بدون سرور مناسب است. این الگو یک نقطه ورود واحد برای کلاینت‌ها فراهم می‌کند و ویژگی‌هایی مانند احراز هویت، مجوزدهی، محدودیت نرخ (rate limiting) و تبدیل درخواست را امکان‌پذیر می‌سازد.
مثال: REST API
ساخت یک REST API با استفاده از توابع بدون سرور را در نظر بگیرید. یک درگاه API (مانند Amazon API Gateway، Azure API Management، Google Cloud Endpoints) به عنوان در ورودی API عمل می‌کند. هنگامی که یک کلاینت درخواستی ارسال می‌کند، درگاه API آن را بر اساس مسیر و متد درخواست به تابع بدون سرور مربوطه مسیریابی می‌کند. تابع درخواست را پردازش کرده و پاسخی را برمی‌گرداند که درگاه API سپس آن را به کلاینت ارسال می‌کند. درگاه همچنین می‌تواند احراز هویت، مجوزدهی و محدودیت نرخ را برای محافظت از API مدیریت کند.
اجزاء:
- درگاه API: مدیریت درخواست‌های ورودی، احراز هویت، مجوزدهی و مسیریابی.
- توابع: مدیریت نقاط پایانی (endpoints) خاص API.
- پایگاه داده: ذخیره و بازیابی داده‌ها.
مزایا:
- مدیریت متمرکز: یک نقطه ورود واحد برای تمام درخواست‌های API.
- امنیت: احراز هویت و مجوزدهی در سطح درگاه.
- مقیاس‌پذیری: درگاه API می‌تواند حجم ترافیک بالا را مدیریت کند.
۳. الگوی فن-اوت (Fan-Out Pattern)
الگوی فن-اوت شامل توزیع یک رویداد واحد به چندین تابع برای پردازش موازی است. این الگو برای وظایفی که می‌توانند به طور مستقل انجام شوند، مانند ارسال اعلان به چندین کاربر یا پردازش موازی داده‌ها، مفید است.
مثال: ارسال اعلان‌ها
فرض کنید باید هنگام انتشار یک مقاله جدید به چندین کاربر اعلان ارسال کنید. هنگامی که مقاله منتشر می‌شود، یک رویداد فعال می‌شود. این رویداد یک تابع را فراخوانی می‌کند که اعلان را به چندین تابع دیگر پخش می‌کند (fan-out)، که هر کدام مسئول ارسال اعلان به یک کاربر یا گروه خاصی از کاربران هستند. این کار اجازه می‌دهد تا اعلان‌ها به صورت موازی ارسال شوند و زمان کلی پردازش کاهش یابد.
اجزاء:
- منبع رویداد: انتشار مقاله.
- تابع فن-اوت: توزیع اعلان به چندین تابع.
- توابع اعلان: ارسال اعلان به کاربران فردی.
مزایا:
- پردازش موازی: وظایف به صورت همزمان انجام می‌شوند و زمان پردازش کاهش می‌یابد.
- مقیاس‌پذیری: هر تابع می‌تواند به طور مستقل مقیاس‌پذیر شود.
- بهبود عملکرد: تحویل سریع‌تر اعلان‌ها.
۴. الگوی تجمیع‌کننده (Aggregator Pattern)
الگوی تجمیع‌کننده شامل جمع‌آوری داده‌ها از چندین منبع و ترکیب آن‌ها در یک نتیجه واحد است. این الگو برای وظایفی که به داده‌های چندین API یا پایگاه داده نیاز دارند، مفید است.
مثال: تجمیع داده‌ها
برنامه‌ای را در نظر بگیرید که باید اطلاعات مربوط به یک محصول، از جمله قیمت، موجودی و نظرات آن را نمایش دهد. این اطلاعات ممکن است در پایگاه‌های داده مختلف ذخیره شده یا از APIهای مختلف بازیابی شوند. یک تابع تجمیع‌کننده می‌تواند داده‌ها را از این منابع مختلف جمع‌آوری کرده و آن‌ها را در یک شیء JSON واحد ترکیب کند، که سپس به کلاینت ارسال می‌شود. این کار وظیفه کلاینت برای بازیابی و نمایش اطلاعات محصول را ساده می‌کند.
اجزاء:
- منابع داده: پایگاه‌های داده، APIها.
- تابع تجمیع‌کننده: جمع‌آوری و ترکیب داده‌ها.
- مقصد: برنامه کلاینت.
مزایا:
- منطق ساده‌تر کلاینت: کلاینت فقط باید یک نتیجه واحد را بازیابی کند.
- کاهش درخواست‌های شبکه: درخواست‌های کمتر به منابع داده.
- بهبود عملکرد: داده‌ها در سمت سرور تجمیع می‌شوند.
۵. الگوی زنجیره‌ای (Chain Pattern)
الگوی زنجیره‌ای شامل زنجیر کردن چندین تابع به یکدیگر برای انجام یک سری از وظایف است. خروجی یک تابع به ورودی تابع بعدی تبدیل می‌شود. این الگو برای گردش‌های کاری پیچیده یا خطوط لوله پردازش داده مفید است.
مثال: خط لوله تبدیل داده
یک خط لوله تبدیل داده را تصور کنید که شامل پاک‌سازی، اعتبارسنجی و غنی‌سازی داده‌ها است. هر مرحله در خط لوله می‌تواند به عنوان یک تابع بدون سرور جداگانه پیاده‌سازی شود. توابع به یکدیگر زنجیر می‌شوند و خروجی یک تابع به عنوان ورودی به تابع بعدی منتقل می‌شود. این امر امکان ایجاد یک خط لوله پردازش داده ماژولار و مقیاس‌پذیر را فراهم می‌کند.
اجزاء:
- توابع: هر تابع یک وظیفه تبدیل خاص را انجام می‌دهد.
- ارکستراسیون (Orchestration): مکانیزمی برای زنجیر کردن توابع به یکدیگر (مانند AWS Step Functions، Azure Durable Functions، Google Cloud Workflows).
مزایا:
- ماژولار بودن: هر تابع مسئول یک وظیفه خاص است.
- مقیاس‌پذیری: هر تابع می‌تواند به طور مستقل مقیاس‌پذیر شود.
- قابلیت نگهداری: به‌روزرسانی و نگهداری توابع فردی آسان‌تر است.
۶. الگوی انجیر خفه‌کننده (Strangler Fig Pattern)
الگوی انجیر خفه‌کننده یک استراتژی مهاجرت تدریجی برای مدرن‌سازی برنامه‌های قدیمی با جایگزینی تدریجی قابلیت‌ها با اجزای بدون سرور است. این الگو به شما امکان می‌دهد سرویس‌های بدون سرور را بدون ایجاد اختلال کامل در برنامه موجود معرفی کنید.
مثال: مهاجرت یک مونولیت
فرض کنید یک برنامه مونولیتیک دارید که می‌خواهید آن را به معماری بدون سرور منتقل کنید. می‌توانید با شناسایی قابلیت‌های خاصی که به راحتی می‌توانند با توابع بدون سرور جایگزین شوند، شروع کنید. به عنوان مثال، ممکن است ماژول احراز هویت کاربر را با یک تابع بدون سرور جایگزین کنید که کاربران را در برابر یک ارائه‌دهنده هویت خارجی احراز هویت می‌کند. با جایگزینی قابلیت‌های بیشتر با اجزای بدون سرور، برنامه مونولیتیک به تدریج کوچک می‌شود تا در نهایت به طور کامل جایگزین شود.
اجزاء:
- برنامه قدیمی (Legacy): برنامه موجودی که نیاز به مدرن‌سازی دارد.
- توابع بدون سرور: اجزای جدید بدون سرور که جایگزین قابلیت‌های قدیمی می‌شوند.
- پراکسی/روتر: درخواست‌ها را به برنامه قدیمی یا توابع بدون سرور جدید مسیریابی می‌کند.
مزایا:
- کاهش ریسک: مهاجرت تدریجی ریسک ایجاد اختلال در برنامه موجود را کاهش می‌دهد.
- انعطاف‌پذیری: به شما امکان می‌دهد برنامه را با سرعت دلخواه خود مدرن‌سازی کنید.
- صرفه‌جویی در هزینه: اجزای بدون سرور می‌توانند مقرون‌به‌صرفه‌تر از برنامه قدیمی باشند.
انتخاب الگوی مناسب
انتخاب الگوی معماری بدون سرور مناسب به نیازمندی‌های خاص برنامه شما بستگی دارد. عوامل زیر را در نظر بگیرید:
- پیچیدگی برنامه: برنامه‌های ساده ممکن است فقط به یک الگوی پایه درگاه API نیاز داشته باشند، در حالی که برنامه‌های پیچیده‌تر ممکن است از زنجیر کردن توابع یا استفاده از معماری رویداد-محور بهره‌مند شوند.
- نیازمندی‌های مقیاس‌پذیری: الگوهایی را انتخاب کنید که بتوانند به طور خودکار برای مدیریت ترافیک نوسانی مقیاس‌پذیر شوند.
- نیازهای پردازش داده: الگوهایی را در نظر بگیرید که از پردازش موازی یا تجمیع داده‌ها پشتیبانی می‌کنند.
- زیرساخت موجود: اگر در حال مهاجرت از یک برنامه قدیمی هستید، الگوی انجیر خفه‌کننده ممکن است گزینه خوبی باشد.
بهترین شیوه‌ها برای معماری بدون سرور
برای اطمینان از موفقیت با معماری بدون سرور، این بهترین شیوه‌ها را دنبال کنید:
- توابع را کوچک و متمرکز نگه دارید: هر تابع باید یک هدف واحد و مشخص داشته باشد. این کار قابلیت نگهداری و مقیاس‌پذیری را بهبود می‌بخشد.
- از متغیرهای محیطی برای پیکربندی استفاده کنید: از کدنویسی سخت (hardcoding) مقادیر پیکربندی در توابع خود خودداری کنید. از متغیرهای محیطی برای مدیریت تنظیمات پیکربندی استفاده کنید.
- خطاها را به خوبی مدیریت کنید: مدیریت خطای قوی را برای جلوگیری از سرایت شکست‌ها در سراسر سیستم پیاده‌سازی کنید.
- توابع خود را نظارت و لاگ‌برداری کنید: از ابزارهای نظارتی برای ردیابی عملکرد تابع و شناسایی مشکلات بالقوه استفاده کنید. رویدادهای مهم را برای کمک به اشکال‌زدایی لاگ کنید.
- توابع خود را ایمن کنید: اقدامات امنیتی مناسب را برای محافظت از توابع خود در برابر دسترسی غیرمجاز پیاده‌سازی کنید.
- شروع سرد (Cold Starts) را بهینه کنید: با استفاده از زمان‌های اجرای (runtimes) زبان مناسب و بهینه‌سازی کد تابع، تأخیر شروع سرد را به حداقل برسانید.
- خطوط لوله CI/CD مناسب را پیاده‌سازی کنید: استقرار و آزمایش توابع بدون سرور خود را برای اطمینان از انتشار مداوم و قابل اعتماد، خودکار کنید.
بدون سرور در ارائه‌دهندگان مختلف ابر
مفاهیم اصلی معماری بدون سرور در ارائه‌دهندگان مختلف ابر قابل اجرا هستند، اگرچه پیاده‌سازی‌ها و سرویس‌های خاص ممکن است متفاوت باشند. در اینجا یک نمای کلی سریع آورده شده است:
- Amazon Web Services (AWS): AWS Lambda سرویس محاسباتی بدون سرور پرچمدار است. AWS همچنین API Gateway، Step Functions (برای ارکستراسیون) و S3 را برای ذخیره‌سازی ارائه می‌دهد.
- Microsoft Azure: Azure Functions سرویس محاسباتی بدون سرور مایکروسافت است. Azure همچنین API Management، Durable Functions (برای ارکستراسیون) و Blob Storage را فراهم می‌کند.
- Google Cloud Platform (GCP): Google Cloud Functions سرویس محاسباتی بدون سرور گوگل است. GCP، Cloud Endpoints (درگاه API)، Cloud Workflows (برای ارکستراسیون) و Cloud Storage را ارائه می‌دهد.
در حالی که هر ارائه‌دهنده ویژگی‌ها و مدل‌های قیمت‌گذاری منحصر به فرد خود را دارد، اصول اساسی معماری بدون سرور ثابت باقی می‌ماند. انتخاب ارائه‌دهنده مناسب به نیازهای خاص شما، زیرساخت موجود و آشنایی با پلتفرم بستگی دارد.
بدون سرور و ملاحظات جهانی
هنگام طراحی برنامه‌های بدون سرور برای مخاطبان جهانی، چندین عامل اهمیت ویژه‌ای پیدا می‌کنند:
- تأخیر (Latency): با استقرار توابع در مناطق نزدیک به کاربران خود، تأخیر را به حداقل برسانید. ارائه‌دهندگان ابر، استقرارهای منطقه‌ای خاص را برای توابع بدون سرور ارائه می‌دهند. شبکه‌های تحویل محتوا (CDNs) نیز می‌توانند به کش کردن محتوا نزدیک‌تر به کاربران و بهبود عملکرد کمک کنند.
- محل استقرار داده‌ها (Data Residency): به الزامات محل استقرار داده‌ها در کشورها و مناطق مختلف توجه داشته باشید. اطمینان حاصل کنید که داده‌ها مطابق با مقررات محلی ذخیره و پردازش می‌شوند.
- بومی‌سازی (Localization): برنامه‌های خود را طوری طراحی کنید که از چندین زبان و واحد پول پشتیبانی کنند. توابع بدون سرور می‌توانند برای تولید محتوای پویا بر اساس ترجیحات یا مکان کاربر استفاده شوند.
- انطباق (Compliance): اطمینان حاصل کنید که برنامه‌های شما با استانداردها و مقررات صنعتی مربوطه مانند GDPR، HIPAA و PCI DSS مطابقت دارند.
- بهینه‌سازی هزینه: عملکرد تابع و استفاده از منابع را برای به حداقل رساندن هزینه‌ها بهینه کنید. به مدل‌های قیمت‌گذاری منطقه‌ای و الگوهای استفاده توجه دقیق داشته باشید.
با در نظر گرفتن دقیق این عوامل، می‌توانید برنامه‌های بدون سروری بسازید که در سطح جهانی قابل دسترسی، کارآمد و منطبق با مقررات باشند.
نتیجه‌گیری
معماری بدون سرور رویکردی قدرتمند برای ساخت و استقرار برنامه‌های مدرن ارائه می‌دهد. با درک الگوهای رایج معماری بدون سرور و پیروی از بهترین شیوه‌ها، می‌توانید از مزایای کاهش سربار عملیاتی، بهینه‌سازی هزینه و بهبود مقیاس‌پذیری بهره‌مند شوید. با ادامه تکامل فناوری بدون سرور، کاوش و تطبیق این الگوها برای ساخت راه‌حل‌های کارآمد و نوآورانه در ابر بسیار مهم خواهد بود.