باطل‌سازی کش بیلد فرانت‌اند: بهینه‌سازی بیلدهای افزایشی برای سرعت

در دنیای پرشتاب توسعه فرانت‌اند، زمان‌های بیلد می‌توانند به طور قابل توجهی بر بهره‌وری توسعه‌دهنده و کارایی کلی پروژه تأثیر بگذارند. بیلدهای کند منجر به ناامیدی، تأخیر در حلقه‌های بازخورد و در نهایت کند شدن کل فرآیند توسعه می‌شوند. یکی از مؤثرترین استراتژی‌ها برای مقابله با این مشکل، استفاده هوشمندانه از کش‌های بیلد و، مهم‌تر از آن، درک نحوه باطل‌سازی مؤثر آن‌ها است. این پست وبلاگ به پیچیدگی‌های باطل‌سازی کش بیلد فرانت‌اند می‌پردازد و استراتژی‌های عملی برای بهینه‌سازی بیلدهای افزایشی و اطمینان از تجربه توسعه‌دهنده‌ای روان را ارائه می‌دهد.

کش بیلد چیست؟

کش بیلد یک مکانیزم ذخیره‌سازی پایدار است که نتایج مراحل بیلد قبلی را ذخیره می‌کند. هنگامی که بیلدی آغاز می‌شود، ابزار بیلد کش را بررسی می‌کند تا ببیند آیا هیچ یک از فایل‌های ورودی یا وابستگی‌ها از آخرین بیلد تغییر کرده‌اند یا خیر. در صورت عدم تغییر، نتایج کش شده مجدداً استفاده می‌شوند و از فرآیند زمان‌بر کامپایل مجدد، باندلینگ و بهینه‌سازی آن فایل‌ها صرف‌نظر می‌شود. این امر به طور چشمگیری زمان بیلد را کاهش می‌دهد، به خصوص برای پروژه‌های بزرگ با وابستگی‌های زیاد.

سناریویی را تصور کنید که در حال کار بر روی یک برنامه بزرگ React هستید. شما فقط استایل یک کامپوننت را تغییر می‌دهید. بدون کش بیلد، کل برنامه، شامل تمام وابستگی‌ها و سایر کامپوننت‌ها، نیاز به بیلد مجدد خواهد داشت. با کش بیلد، فقط کامپوننت تغییر یافته و احتمالاً وابستگی‌های مستقیم آن نیاز به پردازش دارند که باعث صرفه‌جویی قابل توجهی در زمان می‌شود.

چرا باطل‌سازی کش مهم است؟

در حالی که کش‌های بیلد برای سرعت بسیار ارزشمند هستند، اما در صورت عدم مدیریت صحیح می‌توانند مشکلات ظریف و خسته‌کننده‌ای را نیز ایجاد کنند. مشکل اصلی در باطل‌سازی کش نهفته است – فرآیند تعیین اینکه چه زمانی نتایج کش شده دیگر معتبر نیستند و نیاز به بازسازی دارند.

اگر کش به درستی باطل نشود، ممکن است موارد زیر را مشاهده کنید:

• کد منسوخ: برنامه ممکن است با وجود تغییرات اخیر، نسخه قدیمی‌تری از کد را اجرا کند.
• رفتار غیرمنتظره: ناسازگاری‌ها و باگ‌هایی که ردیابی آن‌ها دشوار است، زیرا برنامه از ترکیبی از کدهای قدیمی و جدید استفاده می‌کند.
• مشکلات استقرار: مشکلاتی در استقرار برنامه به دلیل عدم بازتاب آخرین تغییرات در فرآیند بیلد.

بنابراین، یک استراتژی باطل‌سازی کش قوی برای حفظ یکپارچگی بیلد و اطمینان از اینکه برنامه همیشه آخرین کدبیس را منعکس می‌کند، ضروری است. این امر به ویژه در محیط‌های یکپارچه‌سازی مداوم/تحویل مداوم (CI/CD) صادق است، جایی که بیلدهای خودکار مکرر هستند و به شدت به دقت فرآیند بیلد متکی هستند.

درک انواع مختلف باطل‌سازی کش

چندین استراتژی کلیدی برای باطل‌سازی کش بیلد وجود دارد. انتخاب رویکرد صحیح بستگی به ابزار بیلد خاص، ساختار پروژه و نوع تغییرات انجام شده دارد.

۱. هشینگ مبتنی بر محتوا

هشینگ مبتنی بر محتوا یکی از قابل اعتمادترین و رایج‌ترین تکنیک‌های باطل‌سازی کش است. این روش شامل تولید یک هش (اثر انگشت منحصر به فرد) از محتوای هر فایل است. سپس ابزار بیلد از این هش برای تعیین اینکه آیا فایل از آخرین بیلد تغییر کرده است یا خیر، استفاده می‌کند.

1. در طول فرآیند بیلد، ابزار محتوای هر فایل را می‌خواند.
2. بر اساس آن محتوا یک مقدار هش (مانند با استفاده از MD5، SHA-256) محاسبه می‌کند.
3. هش در کنار نتیجه کش شده ذخیره می‌شود.
4. در بیلدهای بعدی، ابزار هش را برای هر فایل دوباره محاسبه می‌کند.
5. اگر هش جدید با هش ذخیره شده مطابقت داشته باشد، فایل بدون تغییر در نظر گرفته می‌شود و نتیجه کش شده مجدداً استفاده می‌شود.
6. اگر هش‌ها متفاوت باشند، فایل تغییر کرده است و ابزار بیلد آن را دوباره کامپایل کرده و کش را با نتیجه و هش جدید به‌روز می‌کند.

• دقیق: کش را فقط زمانی باطل می‌کند که محتوای واقعی فایل تغییر کند.
• قوی: تغییرات در کد، دارایی‌ها و وابستگی‌ها را مدیریت می‌کند.

• سربار: نیاز به خواندن و هش کردن محتوای هر فایل دارد که می‌تواند کمی سربار اضافه کند، اگرچه مزایای کشینگ بسیار بیشتر از این سربار است.

وب‌پک معمولاً از هشینگ مبتنی بر محتوا از طریق ویژگی‌هایی مانند \`output.filename\` با مکان‌نماهایی مانند \`[contenthash]\` استفاده می‌کند. این تضمین می‌کند که نام فایل‌ها تنها زمانی تغییر می‌کنند که محتوای بخش مربوطه تغییر کند و به مرورگرها و CDNها اجازه می‌دهد دارایی‌ها را به طور مؤثر کش کنند.

            module.exports = {
  output: {
    filename: '[name].[contenthash].js',
    path: path.resolve(__dirname, 'dist'),
  },
};

            

              
                Copy
              
            
          

۲. باطل‌سازی مبتنی بر زمان

باطل‌سازی مبتنی بر زمان به برچسب‌های زمانی اصلاح فایل‌ها متکی است. ابزار بیلد برچسب زمانی فایل را با برچسب زمانی ذخیره شده در کش مقایسه می‌کند. اگر برچسب زمانی فایل جدیدتر از برچسب زمانی کش شده باشد، کش باطل می‌شود.

1. ابزار بیلد آخرین برچسب زمانی اصلاح شده هر فایل را ثبت می‌کند.
2. این برچسب زمانی همراه با نتیجه کش شده ذخیره می‌شود.
3. در بیلدهای بعدی، ابزار برچسب زمانی فعلی را با برچسب زمانی ذخیره شده مقایسه می‌کند.
4. اگر برچسب زمانی فعلی جدیدتر باشد، کش باطل می‌شود.

• ساده: پیاده‌سازی و درک آن آسان است.
• سریع: فقط نیاز به بررسی برچسب‌های زمانی دارد که عملیاتی سریع است.

• دقت کمتر: می‌تواند منجر به باطل‌سازی غیرضروری کش شود اگر برچسب زمانی فایل بدون تغییر واقعی محتوا تغییر کند (به عنوان مثال، به دلیل عملیات سیستم فایل).
• وابسته به پلتفرم: وضوح برچسب زمانی می‌تواند در سیستم‌عامل‌های مختلف متفاوت باشد که منجر به ناسازگاری می‌شود.

زمان استفاده: باطل‌سازی مبتنی بر زمان اغلب به عنوان یک مکانیزم پشتیبان یا در شرایطی که هشینگ مبتنی بر محتوا امکان‌پذیر نیست، یا در ترکیب با هشینگ محتوا برای رسیدگی به موارد خاص استفاده می‌شود.

۳. تحلیل گراف وابستگی

تحلیل گراف وابستگی با بررسی روابط بین فایل‌ها در پروژه، رویکرد پیچیده‌تری را در پیش می‌گیرد. ابزار بیلد گرافی را می‌سازد که وابستگی‌های بین ماژول‌ها (به عنوان مثال، فایل‌های جاوا اسکریپت که فایل‌های جاوا اسکریپت دیگر را ایمپورت می‌کنند) را نشان می‌دهد. هنگامی که یک فایل تغییر می‌کند، ابزار تمام فایل‌هایی را که به آن وابسته هستند شناسایی کرده و نتایج کش شده آن‌ها را نیز باطل می‌کند.

1. ابزار بیلد تمام فایل‌های منبع را تجزیه و یک گراف وابستگی می‌سازد.
2. هنگامی که یک فایل تغییر می‌کند، ابزار گراف را پیمایش می‌کند تا تمام فایل‌های وابسته را پیدا کند.
3. نتایج کش شده برای فایل تغییر یافته و تمام وابستگی‌های آن باطل می‌شوند.

• دقیق: تنها قسمت‌های لازم از کش را باطل می‌کند و بازسازی‌های غیرضروری را به حداقل می‌رساند.
• مدیریت وابستگی‌های پیچیده: تغییرات را در پروژه‌های بزرگ با روابط وابستگی پیچیده به طور مؤثر مدیریت می‌کند.

• پیچیدگی: نیاز به ساخت و نگهداری یک گراف وابندگی دارد که می‌تواند پیچیده و منابع‌بر باشد.
• عملکرد: پیمایش گراف برای پروژه‌های بسیار بزرگ می‌تواند کند باشد.

مثال (پارسل):

پارسل ابزاری برای بیلد است که از تحلیل گراف وابستگی برای باطل‌سازی هوشمندانه کش استفاده می‌کند. هنگامی که یک ماژول تغییر می‌کند، پارسل گراف وابستگی را ردیابی می‌کند تا مشخص کند کدام ماژول‌های دیگر تحت تأثیر قرار گرفته‌اند و تنها آن‌ها را بازسازی می‌کند، که منجر به بیلدهای افزایشی سریع می‌شود.

۴. باطل‌سازی مبتنی بر تگ

باطل‌سازی مبتنی بر تگ به شما امکان می‌دهد تا تگ‌ها یا شناسه‌هایی را به صورت دستی با نتایج کش شده مرتبط کنید. هنگامی که نیاز به باطل‌سازی کش دارید، به سادگی ورودی‌های کش مرتبط با یک تگ خاص را باطل می‌کنید.

1. هنگام کش کردن یک نتیجه، یک یا چند تگ به آن اختصاص می‌دهید.
2. بعداً، برای باطل کردن کش، تگی را که می‌خواهید باطل کنید، مشخص می‌کنید.
3. تمام ورودی‌های کش با آن تگ حذف یا به عنوان نامعتبر علامت‌گذاری می‌شوند.

• کنترل دستی: کنترل دقیق بر باطل‌سازی کش را فراهم می‌کند.
• مفید برای سناریوهای خاص: می‌تواند برای باطل‌سازی ورودی‌های کش مرتبط با ویژگی‌ها یا محیط‌های خاص استفاده شود.

• تلاش دستی: نیاز به تگ‌گذاری و باطل‌سازی دستی دارد که می‌تواند مستعد خطا باشد.
• نامناسب برای باطل‌سازی خودکار: بیشتر برای موقعیت‌هایی مناسب است که باطل‌سازی توسط رویدادهای خارجی یا دخالت دستی فعال می‌شود.

مثال: تصور کنید یک سیستم پرچم ویژگی (feature flag) دارید که در آن بخش‌های مختلف برنامه شما بر اساس پیکربندی فعال یا غیرفعال می‌شوند. می‌توانید نتایج کش شده ماژول‌هایی که به این پرچم‌های ویژگی وابسته هستند را تگ‌گذاری کنید. هنگامی که یک پرچم ویژگی تغییر می‌کند، می‌توانید کش را با استفاده از تگ مربوطه باطل کنید.

بهترین روش‌ها برای باطل‌سازی کش بیلد فرانت‌اند

در اینجا برخی از بهترین روش‌ها برای پیاده‌سازی باطل‌سازی مؤثر کش بیلد فرانت‌اند آورده شده است:

۱. استراتژی مناسب را انتخاب کنید

بهترین استراتژی باطل‌سازی کش بستگی به نیازهای خاص پروژه شما دارد. هشینگ مبتنی بر محتوا به طور کلی قابل اعتمادترین گزینه است، اما ممکن است برای همه انواع فایل‌ها یا ابزارهای بیلد مناسب نباشد. هنگام تصمیم‌گیری، مبادلات بین دقت، عملکرد و پیچیدگی را در نظر بگیرید.

به عنوان مثال، اگر از وب‌پک استفاده می‌کنید، از پشتیبانی داخلی آن برای هشینگ محتوا در نام فایل‌ها بهره ببرید. اگر از ابزار بیلدی مانند پارسل استفاده می‌کنید، از تحلیل گراف وابستگی آن استفاده کنید. برای پروژه‌های ساده‌تر، باطل‌سازی مبتنی بر زمان ممکن است کافی باشد، اما از محدودیت‌های آن آگاه باشید.

۲. ابزار بیلد خود را به درستی پیکربندی کنید

اکثر ابزارهای بیلد فرانت‌اند گزینه‌های پیکربندی برای کنترل رفتار کش را ارائه می‌دهند. مطمئن شوید که این گزینه‌ها را به درستی پیکربندی کرده‌اید تا اطمینان حاصل شود که کش به طور مؤثر استفاده می‌شود و به درستی باطل می‌شود.

وایت از کشینگ مرورگر برای عملکرد بهینه در توسعه استفاده می‌کند. می‌توانید نحوه کش شدن دارایی‌ها را با استفاده از گزینه \`build.rollupOptions.output.assetFileNames\` پیکربندی کنید.

            // vite.config.js
import { defineConfig } from 'vite'

export default defineConfig({
  build: {
    rollupOptions: {
      output: {
        assetFileNames: 'assets/[name]-[hash][extname]'
      }
    }
  }
})

            

              
                Copy
              
            
          

۳. کش را در صورت لزوم پاک کنید

گاهی اوقات، ممکن است نیاز باشد تا کش بیلد را به صورت دستی پاک کنید تا مشکلات را حل کنید یا اطمینان حاصل کنید که برنامه از ابتدا بیلد شده است. اکثر ابزارهای بیلد یک گزینه خط فرمان یا API برای پاک کردن کش ارائه می‌دهند.

            npm cache clean --force
            

              
                Copy
              
            
          

            yarn cache clean
            

              
                Copy
              
            
          

۴. ادغام با پایپ‌لاین‌های CI/CD

در محیط‌های CI/CD، پیکربندی فرآیند بیلد برای مدیریت صحیح باطل‌سازی کش بسیار مهم است. این ممکن است شامل پاک کردن کش قبل از هر بیلد، استفاده از هشینگ مبتنی بر محتوا برای اطمینان از بازسازی فقط فایل‌های تغییر یافته، و پیکربندی صحیح کشینگ در پلتفرم CI/CD شما باشد.

می‌توانید از اکشن‌های گیت‌هاب برای کش کردن وابستگی‌ها و آرتیفکت‌های بیلد استفاده کنید. برای اطمینان از باطل‌سازی صحیح، از کلیدهایی استفاده کنید که شامل هش فایل lock و سایر عوامل مرتبط باشند.

            steps:
  - uses: actions/checkout@v3
  - uses: actions/setup-node@v3
    with:
      node-version: '16'
  - name: Get yarn cache directory path
    id: yarn-cache-dir-path
    run: echo "::set-output name=dir::$(yarn cache dir)"
  - uses: actions/cache@v3
    id: yarn-cache
    with:
      path: ${{ steps.yarn-cache-dir-path.outputs.dir }}
      key: ${{ runner.os }}-yarn-${{ hashFiles('**/yarn.lock') }}
      restore-keys:
        ${{ runner.os }}-yarn-

            

              
                Copy
              
            
          

۵. زمان‌های بیلد را نظارت کنید

به طور منظم زمان‌های بیلد خود را نظارت کنید تا گلوگاه‌های احتمالی عملکرد را شناسایی کنید. اگر زمان‌های بیلد در حال افزایش هستند، بررسی کنید که آیا کش به طور مؤثر استفاده می‌شود و آیا استراتژی باطل‌سازی همانطور که انتظار می‌رود کار می‌کند یا خیر.

ابزارهایی مانند Webpack Bundle Analyzer می‌توانند به شما در تجسم اندازه باندل و شناسایی فرصت‌های بهینه‌سازی کمک کنند. پلتفرم‌های CI/CD اغلب معیارهایی در مورد زمان‌های بیلد ارائه می‌دهند که می‌توانید از آنها برای ردیابی عملکرد در طول زمان استفاده کنید.

۶. کشینگ از راه دور را در نظر بگیرید

برای تیم‌هایی که در محیط‌های توزیع شده کار می‌کنند، کشینگ از راه دور می‌تواند زمان‌های بیلد را به طور قابل توجهی بهبود بخشد. کشینگ از راه دور شامل ذخیره کش بیلد در یک سرور مرکزی است که به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد کش را به اشتراک بگذارند و از بازسازی مکرر فایل‌های مشابه جلوگیری کنند.

ابزارهایی مانند Nx Cloud و Turborepo قابلیت‌های کشینگ از راه دور را ارائه می‌دهند که می‌توانند با فرآیند بیلد شما ادغام شوند.

انتخاب ابزار بیلد مناسب

انتخاب ابزار بیلد به طور قابل توجهی بر نحوه مدیریت کش‌های بیلد و پیاده‌سازی استراتژی‌های باطل‌سازی تأثیر می‌گذارد. در اینجا یک مرور کلی کوتاه از برخی ابزارهای محبوب و قابلیت‌های کشینگ آن‌ها آورده شده است:

• وب‌پک (Webpack): یک باندلر بسیار قابل تنظیم با پشتیبانی گسترده از کشینگ از طریق افزونه‌ها و گزینه‌های پیکربندی. از هشینگ محتوا برای باطل‌سازی قوی کش استفاده می‌کند.
• پارسل (Parcel): یک باندلر بدون نیاز به پیکربندی که به طور خودکار کشینگ و تحلیل گراف وابستگی را برای بیلدهای افزایشی سریع مدیریت می‌کند.
• وایت (Vite): یک ابزار بیلد سریع و سبک که در طول توسعه از ماژول‌های بومی ES و برای بیلدهای تولیدی از Rollup استفاده می‌کند. عملکرد کشینگ عالی، به ویژه در طول توسعه، را ارائه می‌دهد.
• اس‌بیلد (esbuild): یک باندلر و مینیفایر جاوا اسکریپت فوق‌العاده سریع که با Go نوشته شده است. اگرچه سیستم کشینگ پیچیده‌ای مانند وب‌پک یا پارسل ندارد، سرعت آن اغلب این کمبود را جبران می‌کند.

هنگام انتخاب ابزار بیلد، عوامل زیر را در نظر بگیرید:

• اندازه و پیچیدگی پروژه: برای پروژه‌های بزرگ و پیچیده، ابزاری با قابلیت‌های کشینگ قوی و مدیریت وابستگی ضروری است.
• نیازهای پیکربندی: برخی ابزارها نسبت به سایرین به پیکربندی بیشتری نیاز دارند. هنگام تصمیم‌گیری، تجربه و ترجیحات تیم خود را در نظر بگیرید.
• عملکرد: زمان‌های بیلد ابزارهای مختلف را در پروژه خود ارزیابی کنید تا مشخص شود کدام یک بهترین عملکرد را ارائه می‌دهد.
• پشتیبانی جامعه و اکوسیستم: ابزاری را انتخاب کنید که جامعه‌ای قوی و اکوسیستمی غنی از افزونه‌ها و توسعه‌ها داشته باشد.

مشکلات رایج و عیب‌یابی

حتی با یک استراتژی باطل‌سازی کش به خوبی تعریف شده، ممکن است با مشکلاتی روبرو شوید. در اینجا برخی از مشکلات رایج و نکات عیب‌یابی آورده شده است:

• کد منسوخ: اگر با وجود تغییرات اخیر، کد منسوخ را مشاهده می‌کنید، تنظیمات باطل‌سازی کش خود را دوباره بررسی کرده و مطمئن شوید که هشینگ محتوا به درستی پیکربندی شده است. سعی کنید کش را به صورت دستی پاک کنید تا یک بازسازی کامل اجباری شود.
• بیلدهای ناسازگار: بیلدهای ناسازگار می‌توانند ناشی از تغییرات در محیط بیلد باشند. اطمینان حاصل کنید که همه توسعه‌دهندگان از نسخه‌های یکسان Node.js، npm و سایر وابستگی‌ها استفاده می‌کنند. از ابزاری مانند داکر برای ایجاد یک محیط بیلد سازگار استفاده کنید.
• زمان‌های بیلد کند: اگر زمان‌های بیلد کند هستند، حتی با فعال بودن کش، اندازه باندل خود را تحلیل کرده و فرصت‌های بهینه‌سازی را شناسایی کنید. از ابزارهایی مانند Webpack Bundle Analyzer برای تجسم باندل و شناسایی وابستگی‌های بزرگ استفاده کنید.
• مشکلات سیستم فایل: عملیات سیستم فایل گاهی اوقات می‌تواند با باطل‌سازی کش تداخل پیدا کند. مطمئن شوید که سیستم فایل شما به درستی پیکربندی شده و فضای دیسک کافی دارید.
• پیکربندی نادرست کش: پیکربندی ابزار بیلد خود را بررسی کنید تا اطمینان حاصل شود که کش فعال و به درستی پیکربندی شده است. به تنظیمات مربوط به مکان کش، انقضا و باطل‌سازی توجه کنید.

مثال‌های واقعی

بیایید برخی از مثال‌های واقعی را بررسی کنیم که چگونه سازمان‌های مختلف از باطل‌سازی کش بیلد برای بهینه‌سازی جریان کاری توسعه فرانت‌اند خود استفاده می‌کنند:

• پلتفرم بزرگ تجارت الکترونیک: یک پلتفرم بزرگ تجارت الکترونیک با معماری پیچیده میکروفرانت‌اند، از وب‌پک (Webpack) با هشینگ محتوا استفاده می‌کند تا اطمینان حاصل شود که فقط میکروفرانت‌اند‌های تغییر یافته بازسازی و مستقر می‌شوند. آن‌ها همچنین از یک راه‌حل کشینگ از راه دور برای به اشتراک گذاشتن کش بیلد در سراسر تیم توسعه توزیع شده خود استفاده می‌کنند.
• پروژه متن‌باز: یک پروژه متن‌باز از پارسل (Parcel) برای ساده‌سازی فرآیند بیلد و مدیریت خودکار کشینگ استفاده می‌کند. تحلیل گراف وابستگی پارسل تضمین می‌کند که تنها قسمت‌های ضروری از کش باطل می‌شوند و منجر به بیلدهای افزایشی سریع می‌گردد.
• استارتاپ: یک استارتاپ از وایت (Vite) برای سرعت توسعه سریع و عملکرد کشینگ عالی خود استفاده می‌کند. استفاده وایت از ماژول‌های بومی ES در طول توسعه امکان به‌روزرسانی‌های تقریباً آنی را فراهم می‌کند.

نتیجه‌گیری

باطل‌سازی مؤثر کش بیلد فرانت‌اند برای بهینه‌سازی بیلدهای افزایشی، کاهش زمان بیلد و بهبود تجربه توسعه‌دهنده حیاتی است. با درک انواع مختلف استراتژی‌های باطل‌سازی کش، پیروی از بهترین روش‌ها و انتخاب ابزار بیلد مناسب، می‌توانید جریان کاری توسعه فرانت‌اند خود را به طور قابل توجهی بهبود بخشید. به یاد داشته باشید که به طور منظم زمان‌های بیلد خود را نظارت کنید و استراتژی باطل‌سازی کش خود را در صورت نیاز تنظیم کنید تا از عملکرد بهینه اطمینان حاصل شود. در دنیایی که سرعت و کارایی از اهمیت بالایی برخوردارند، تسلط بر باطل‌سازی کش بیلد سرمایه‌گذاری‌ای است که بازدهی آن در افزایش بهره‌وری و تیم توسعه شادتر خود را نشان می‌دهد. قدرت یک کش بیلد به خوبی پیکربندی شده را دست کم نگیرید؛ این می‌تواند سلاح مخفی شما برای دستیابی به توسعه فرانت‌اند سریع‌تر و کارآمدتر باشد.