فرانت‌اند بدون سرور: معماری تابع به عنوان سرویس

دنیای توسعه وب دائماً در حال تحول است. معماری فرانت‌اند بدون سرور (Frontend Serverless) با بهره‌گیری از تابع به عنوان سرویس (Function-as-a-Service یا FaaS)، نشان‌دهنده یک تغییر قابل توجه در نحوه ساخت و استقرار برنامه‌های وب مدرن است. این رویکرد به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا بر روی نوشتن کد فرانت‌اند و توابع بک‌اند کوچک و مستقل تمرکز کنند، بدون اینکه نگران مدیریت سرورها، سیستم‌های عامل یا زیرساخت‌ها باشند. این مقاله مفاهیم، مزایا، موارد استفاده رایج و استراتژی‌های پیاده‌سازی مرتبط با فرانت‌اند بدون سرور و FaaS را بررسی خواهد کرد.

فرانت‌اند بدون سرور چیست؟

فرانت‌اند بدون سرور، در هسته خود، به معنای جداسازی برنامه فرانت‌اند از زیرساخت سرور بک‌اند سنتی است. به جای یک سرور یکپارچه (monolithic) که تمام درخواست‌ها را مدیریت می‌کند، فرانت‌اند برای انجام وظایف بک‌اند به سرویس‌های مدیریت‌شده، به ویژه FaaS، متکی است. این بدان معناست که کارکردهایی مانند فراخوانی API، پردازش داده، احراز هویت و دستکاری تصاویر به عنوان توابع مستقل و بدون حالت (stateless) در یک پلتفرم بدون سرور اجرا می‌شوند.

درک مفهوم تابع به عنوان سرویس (FaaS)

FaaS یک مدل اجرایی رایانش ابری است که در آن توسعه‌دهندگان توابع جداگانه‌ای را می‌نویسند و مستقر می‌کنند و ارائه‌دهنده ابر به طور خودکار زیرساخت مورد نیاز برای اجرای آن‌ها را مدیریت می‌کند. ویژگی‌های کلیدی FaaS عبارتند از:

• بدون حالت بودن (Statelessness): هر اجرای تابع مستقل است و به اجراهای قبلی وابسته نیست.
• رویداد محور (Event-Driven): توابع توسط رویدادهایی مانند درخواست‌های HTTP، به‌روزرسانی‌های پایگاه داده یا وظایف زمان‌بندی‌شده فعال می‌شوند.
• مقیاس‌پذیری خودکار (Automatic Scaling): پلتفرم به طور خودکار تعداد نمونه‌های تابع را بر اساس تقاضا مقیاس‌بندی می‌کند.
• پرداخت به ازای هر بار استفاده (Pay-per-Use): شما فقط برای زمان محاسباتی که در حین اجرای تابع استفاده می‌شود، هزینه پرداخت می‌کنید.

نمونه‌هایی از پلتفرم‌های محبوب FaaS عبارتند از:

• AWS Lambda: سرویس محاسباتی بدون سرور آمازون.
• Google Cloud Functions: پلتفرم محاسباتی بدون سرور و رویداد محور گوگل.
• Azure Functions: سرویس محاسباتی بدون سرور مایکروسافت.
• Netlify Functions: پلتفرمی متخصص در توابع بدون سرور برای وب‌سایت‌های JAMstack.
• Vercel Serverless Functions: پلتفرم دیگری با توابع بدون سرور که برای برنامه‌های فرانت‌اند بهینه‌سازی شده است.

مزایای معماری فرانت‌اند بدون سرور

اتخاذ معماری فرانت‌اند بدون سرور مزایای متعددی را ارائه می‌دهد:

• کاهش مدیریت زیرساخت: توسعه‌دهندگان می‌توانند بر روی کد تمرکز کنند، نه نگهداری سرور. ارائه‌دهنده ابر مسئولیت مقیاس‌پذیری، اعمال وصله‌های امنیتی و امنیت را بر عهده می‌گیرد.
• مقیاس‌پذیری بهبود یافته: پلتفرم‌های FaaS به طور خودکار برای مدیریت حجم‌های کاری متغیر مقیاس‌بندی می‌شوند و حتی در زمان اوج ترافیک، پاسخگویی را تضمین می‌کنند. این امر به ویژه برای برنامه‌هایی که با تقاضای غیرقابل پیش‌بینی روبرو هستند، مفید است. تصور کنید یک سایت تجارت الکترونیک در طول یک فروش فوق‌العاده با افزایش ناگهانی ترافیک مواجه شود؛ توابع بدون سرور می‌توانند به طور خودکار برای مدیریت بار افزایش یافته مقیاس‌بندی شوند بدون نیاز به دخالت دستی.
• بهینه‌سازی هزینه: قیمت‌گذاری بر اساس پرداخت به ازای استفاده به این معناست که شما فقط برای منابعی که مصرف می‌کنید، هزینه پرداخت می‌کنید. این می‌تواند منجر به صرفه‌جویی قابل توجهی در هزینه‌ها شود، به خصوص برای برنامه‌هایی با الگوهای استفاده متناوب یا غیرقابل پیش‌بینی. به عنوان مثال، یک تابع که فقط یک بار در ماه گزارش تولید می‌کند، فقط به اندازه زمان اجرای همان یک بار در ماه هزینه خواهد داشت.
• افزایش سرعت توسعه: توابع کوچک‌تر و مستقل، توسعه، آزمایش و استقرار آسان‌تری دارند. این امر به چرخه‌های تکرار سریع‌تر و زمان عرضه سریع‌تر به بازار کمک می‌کند.
• امنیت تقویت‌شده: پلتفرم‌های بدون سرور معمولاً ویژگی‌های امنیتی قوی، از جمله اعمال وصله‌های خودکار و محافظت در برابر آسیب‌پذیری‌های وب رایج را ارائه می‌دهند. از آنجایی که زیرساخت زیرین توسط ارائه‌دهنده ابر مدیریت می‌شود، توسعه‌دهندگان نیازی به نگرانی در مورد ایمن‌سازی سیستم عامل یا نرم‌افزار سرور ندارند.
• استقرار ساده‌شده: استقرار توابع جداگانه اغلب ساده‌تر و سریع‌تر از استقرار کل یک برنامه است. بسیاری از پلتفرم‌ها ابزارهای خط فرمان و یکپارچه‌سازی CI/CD را برای ساده‌سازی فرآیند استقرار ارائه می‌دهند.
• دسترسی جهانی: اکثر ارائه‌دهندگان ابر، توزیع جهانی توابع بدون سرور را ارائه می‌دهند که دسترسی با تأخیر کم را برای کاربران در سراسر جهان امکان‌پذیر می‌سازد. توابع می‌توانند در چندین منطقه مستقر شوند و در دسترس بودن بالا را تضمین کرده و تأخیر را برای کاربران در مکان‌های جغرافیایی مختلف کاهش دهند.

موارد استفاده رایج برای فرانت‌اند بدون سرور

فرانت‌اند بدون سرور برای انواع موارد استفاده مناسب است، از جمله:

• دروازه‌های API (API Gateways): ایجاد API‌های سفارشی برای برنامه‌های فرانت‌اند با مسیریابی درخواست‌ها به توابع مختلف. به عنوان مثال، یک دروازه API می‌تواند درخواست‌ها را به تابعی که داده‌های کاربر را بازیابی می‌کند، تابع دیگری که پرداخت‌ها را پردازش می‌کند و تابع دیگری که اعلان‌های ایمیل را ارسال می‌کند، مسیریابی کند.
• ارسال فرم‌ها (Form Submissions): مدیریت داده‌های ارسالی فرم‌ها بدون نیاز به یک سرور بک‌اند اختصاصی. یک تابع بدون سرور می‌تواند داده‌های فرم را پردازش کرده، آن را اعتبارسنجی کند و در پایگاه داده ذخیره کند یا به یک سرویس شخص ثالث ارسال کند. این امر برای فرم‌های تماس، فرم‌های ثبت‌نام و فرم‌های نظرسنجی رایج است.
• پردازش تصویر و ویدئو: تغییر اندازه، بهینه‌سازی و تبدیل تصاویر و ویدئوها بر اساس تقاضا. یک تابع می‌تواند هنگامی که کاربر تصویری را آپلود می‌کند فعال شود و به طور خودکار آن را برای دستگاه‌های مختلف در اندازه‌های متفاوت تغییر دهد.
• احراز هویت و مجوزدهی: پیاده‌سازی منطق احراز هویت و مجوزدهی کاربر. توابع بدون سرور می‌توانند با ارائه‌دهندگان هویت یکپارچه شوند تا اعتبارنامه‌های کاربر را تأیید کرده و دسترسی به منابع محافظت‌شده را کنترل کنند. نمونه‌ها شامل استفاده از OAuth 2.0 برای اجازه دادن به کاربران برای ورود با حساب‌های گوگل یا فیسبوک خود است.
• تبدیل و غنی‌سازی داده‌ها: تبدیل و غنی‌سازی داده‌ها قبل از نمایش در فرانت‌اند. این می‌تواند شامل واکشی داده‌ها از چندین منبع، ترکیب آن‌ها و قالب‌بندی آن‌ها برای نمایش باشد. به عنوان مثال، یک تابع می‌تواند داده‌های آب و هوا را از یک API دریافت کرده و آن را با داده‌های موقعیت مکانی از API دیگر ترکیب کند تا یک پیش‌بینی آب و هوای محلی را نمایش دهد.
• وظایف زمان‌بندی‌شده: اجرای وظایف زمان‌بندی‌شده، مانند ارسال خبرنامه‌های ایمیلی یا تولید گزارش‌ها. ارائه‌دهندگان ابر پشتیبانی داخلی برای زمان‌بندی اجرای توابع در فواصل زمانی مشخص را ارائه می‌دهند. یک مورد استفاده رایج ارسال خلاصه‌های ایمیلی روزانه یا هفتگی به کاربران است.
• وب‌هوک‌ها (Webhooks): پاسخ به رویدادها از سرویس‌های شخص ثالث از طریق وب‌هوک‌ها. یک تابع می‌تواند هنگامی که سفارش جدیدی در یک پلتفرم تجارت الکترونیک ثبت می‌شود، فعال شده و یک اعلان برای مشتری ارسال کند.
• تولید محتوای پویا: تولید محتوای پویا به صورت لحظه‌ای، مانند توصیه‌های شخصی‌سازی‌شده یا انواع تست A/B. یک تابع بدون سرور می‌تواند محتوای نمایش داده شده به هر کاربر را بر اساس ترجیحات و رفتار او تنظیم کند.

پیاده‌سازی فرانت‌اند بدون سرور: یک راهنمای عملی

در اینجا یک راهنمای گام به گام برای پیاده‌سازی فرانت‌اند بدون سرور با استفاده از FaaS آورده شده است:

۱. یک پلتفرم FaaS انتخاب کنید

یک پلتفرم FaaS را انتخاب کنید که با الزامات پروژه و تخصص فنی شما هماهنگ باشد. عواملی مانند قیمت‌گذاری، زبان‌های پشتیبانی‌شده، سهولت استفاده و یکپارچه‌سازی با سایر سرویس‌ها را در نظر بگیرید.

مثال: برای یک برنامه فرانت‌اند سنگین با جاوااسکریپت، Netlify Functions یا Vercel Serverless Functions به دلیل یکپارچگی نزدیکشان با فریم‌ورک‌های محبوب فرانت‌اند مانند React و Vue.js ممکن است انتخاب خوبی باشند.

۲. توابع خود را تعریف کنید

وظایف بک‌اند خاصی را که می‌توان به توابع بدون سرور واگذار کرد، شناسایی کنید. وظایف پیچیده را به توابع کوچک‌تر و مستقل تقسیم کنید.

مثال: به جای یک تابع واحد که کل فرآیند ثبت‌نام کاربر را مدیریت می‌کند، توابع جداگانه‌ای برای اعتبارسنجی آدرس ایمیل، هش کردن رمز عبور و ذخیره داده‌های کاربر در پایگاه داده ایجاد کنید.

۳. توابع خود را بنویسید

کد توابع خود را با استفاده از زبان(های) پشتیبانی‌شده توسط پلتفرم FaaS انتخابی خود بنویسید. اطمینان حاصل کنید که توابع شما بدون حالت (stateless) و یکسان‌اثر (idempotent) هستند.

مثال (Node.js با AWS Lambda):

exports.handler = async (event) => { const name = event.queryStringParameters.name || 'World'; const response = { statusCode: 200, body: `Hello, ${name}!`, }; return response; };

۴. تریگرهای رویداد را پیکربندی کنید

تریگرهای رویدادی را که توابع شما را فراخوانی می‌کنند، پیکربندی کنید. این می‌تواند یک درخواست HTTP، یک به‌روزرسانی پایگاه داده یا یک وظیفه زمان‌بندی‌شده باشد.

مثال: یک دروازه API را پیکربندی کنید تا درخواست‌های HTTP را به تابع شما مسیریابی کند، هنگامی که کاربر فرمی را در فرانت‌اند ارسال می‌کند.

۵. توابع خود را مستقر کنید

توابع خود را با استفاده از ابزارهای خط فرمان یا رابط وب پلتفرم FaaS، در آن پلتفرم مستقر کنید.

مثال: از دستور netlify deploy برای استقرار توابع خود در Netlify استفاده کنید.

۶. توابع خود را آزمایش کنید

توابع خود را به طور کامل آزمایش کنید تا از عملکرد صحیح آن‌ها اطمینان حاصل کنید. از تست‌های واحد، تست‌های یکپارچه‌سازی و تست‌های سرتاسری برای پوشش دادن تمام سناریوهای ممکن استفاده کنید.

۷. نظارت و بهینه‌سازی کنید

عملکرد توابع خود را نظارت کرده و زمینه‌های بهینه‌سازی را شناسایی کنید. به زمان اجرا، مصرف حافظه و نرخ خطا توجه کنید.

مثال: از ابزارهای نظارت پلتفرم FaaS برای شناسایی توابع با اجرای کند و بهینه‌سازی کد آن‌ها برای بهبود عملکرد استفاده کنید.

یکپارچه‌سازی با فریم‌ورک‌های فرانت‌اند

فرانت‌اند بدون سرور را می‌توان به طور یکپارچه با فریم‌ورک‌های محبوب فرانت‌اند مانند React، Vue.js و Angular ادغام کرد.

• React: کتابخانه‌هایی مانند react-query و swr می‌توانند برای مدیریت واکشی داده‌ها از توابع بدون سرور در یک برنامه React استفاده شوند.
• Vue.js: سیستم واکنش‌پذیری Vue، یکپارچه‌سازی با توابع بدون سرور را آسان می‌کند. کتابخانه axios معمولاً برای برقراری تماس‌های API با توابع بدون سرور از کامپوننت‌های Vue استفاده می‌شود.
• Angular: ماژول HttpClient انگولار می‌تواند برای ارتباط با توابع بدون سرور استفاده شود. Observables یک راه قدرتمند برای مدیریت جریان‌های داده ناهمزمان از توابع بدون سرور فراهم می‌کند.

ملاحظات امنیتی

در حالی که پلتفرم‌های FaaS یک محیط امن فراهم می‌کنند، رعایت بهترین شیوه‌های امنیتی هنگام توسعه توابع بدون سرور بسیار مهم است:

• اعتبارسنجی ورودی: همیشه ورودی کاربر را برای جلوگیری از حملات تزریق (injection) اعتبارسنجی کنید.
• وابستگی‌های امن: وابستگی‌های تابع خود را برای رفع آسیب‌پذیری‌های امنیتی به‌روز نگه دارید. از ابزارهایی مانند npm audit یا yarn audit برای شناسایی و رفع آسیب‌پذیری‌ها در وابستگی‌های خود استفاده کنید.
• اصل کمترین امتیاز (Principle of Least Privilege): به توابع خود فقط مجوزهای لازم برای دسترسی به سایر منابع را بدهید. از اعطای مجوزهای بیش از حد گسترده به توابع خودداری کنید.
• متغیرهای محیطی: اطلاعات حساس، مانند کلیدهای API و اعتبارنامه‌های پایگاه داده را به جای کدنویسی سخت (hardcoding) در کد خود، در متغیرهای محیطی ذخیره کنید.
• محدودیت نرخ (Rate Limiting): برای جلوگیری از سوء استفاده و حملات انکار سرویس (denial-of-service)، محدودیت نرخ را پیاده‌سازی کنید.
• ممیزی‌های امنیتی منظم: برای شناسایی و رفع آسیب‌پذیری‌های بالقوه، ممیزی‌های امنیتی منظمی را انجام دهید.

استراتژی‌های مدیریت هزینه

در حالی که فرانت‌اند بدون سرور می‌تواند مقرون‌به‌صرفه باشد، پیاده‌سازی استراتژی‌هایی برای مدیریت موثر هزینه‌ها مهم است:

• بهینه‌سازی زمان اجرای تابع: زمان اجرای توابع خود را با بهینه‌سازی کد و به حداقل رساندن عملیات غیرضروری کاهش دهید.
• به حداقل رساندن مصرف حافظه: مقدار مناسبی از حافظه را به توابع خود اختصاص دهید. از تخصیص حافظه بیش از حد خودداری کنید، زیرا این کار می‌تواند هزینه‌ها را افزایش دهد.
• استفاده از کش (Caching): داده‌هایی که به طور مکرر به آن‌ها دسترسی پیدا می‌کنید را کش کنید تا تعداد فراخوانی‌های تابع کاهش یابد.
• نظارت بر استفاده: به طور منظم میزان استفاده از توابع خود را نظارت کرده و زمینه‌هایی را که می‌توان هزینه‌ها را کاهش داد، شناسایی کنید.
• انتخاب منطقه مناسب: توابع خود را در منطقه‌ای مستقر کنید که به کاربران شما نزدیک‌تر است تا تأخیر کاهش یافته و عملکرد بهبود یابد. با این حال، آگاه باشید که قیمت‌گذاری ممکن است در مناطق مختلف متفاوت باشد.
• همزمانی رزرو شده را در نظر بگیرید: برای توابع حیاتی که به عملکرد ثابت نیاز دارند، استفاده از همزمانی رزرو شده را در نظر بگیرید تا اطمینان حاصل شود که تعداد معینی از نمونه‌های تابع همیشه در دسترس هستند.

آینده فرانت‌اند بدون سرور

فرانت‌اند بدون سرور یک زمینه در حال تحول سریع است. می‌توانیم انتظار داشته باشیم که در سال‌های آینده شاهد پیشرفت‌های بیشتر در پلتفرم‌های FaaS، ابزارهای بهبود یافته و افزایش پذیرش معماری‌های بدون سرور باشیم.

برخی از روندهای بالقوه آینده عبارتند از:

• رایانش لبه (Edge Computing): استقرار توابع بدون سرور نزدیک‌تر به لبه شبکه برای کاهش بیشتر تأخیر.
• WebAssembly (Wasm): استفاده از WebAssembly برای اجرای توابع بدون سرور در مرورگر یا سایر محیط‌های با منابع محدود.
• توابع مبتنی بر هوش مصنوعی: یکپارچه‌سازی قابلیت‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در توابع بدون سرور.
• تجربه توسعه‌دهنده بهبود یافته: ابزارها و گردش‌های کاری ساده‌تر برای توسعه، آزمایش و استقرار توابع بدون سرور.
• کانتینرهای بدون سرور: ترکیب مزایای رایانش بدون سرور با انعطاف‌پذیری کانتینرسازی.

نتیجه‌گیری

معماری فرانت‌اند بدون سرور، که توسط تابع به عنوان سرویس هدایت می‌شود، یک رویکرد قدرتمند و انعطاف‌پذیر برای ساخت برنامه‌های وب مدرن ارائه می‌دهد. با جداسازی فرانت‌اند از سرورهای بک‌اند سنتی، توسعه‌دهندگان می‌توانند بر روی ایجاد تجربیات کاربری جذاب تمرکز کنند و در عین حال از مزایای مقیاس‌پذیری، مقرون‌به‌صرفه بودن و امنیت رایانش بدون سرور بهره‌مند شوند. همانطور که اکوسیستم بدون سرور به بلوغ خود ادامه می‌دهد، می‌توانیم انتظار داشته باشیم که در سال‌های آینده شاهد کاربردهای نوآورانه‌تر فرانت‌اند بدون سرور باشیم. پذیرش این تغییر پارادایم می‌تواند توسعه‌دهندگان را قادر سازد تا برنامه‌های وب سریع‌تر، مقیاس‌پذیرتر و کارآمدتری را برای مخاطبان جهانی بسازند.

این رویکرد به توسعه‌دهندگان در سراسر جهان، صرف نظر از موقعیت جغرافیایی یا دسترسی به زیرساخت، فرصت می‌دهد تا در ساخت برنامه‌های وب نوآورانه مشارکت کنند. این امر تیم‌های کوچک و توسعه‌دهندگان فردی را قادر می‌سازد تا با فراهم کردن دسترسی به زیرساخت‌های مقیاس‌پذیر و مقرون‌به‌صرفه، با سازمان‌های بزرگ‌تر رقابت کنند. آینده توسعه وب بدون شک به سمت معماری‌های بدون سرور در حرکت است و درک و پذیرش این پارادایم برای پیشرو ماندن در این صنعت همیشه در حال تحول، حیاتی است.