سرویس‌های ابری عمومی: پیاده‌سازی ایمنی نوع در معماری‌های بدون سرور

محاسبات بدون سرور، روش ساخت و استقرار برنامه‌ها را متحول کرده است. با انتزاع مدیریت زیرساخت‌های اساسی، معماری‌های بدون سرور به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهند که روی نوشتن کد و مقیاس‌بندی سریع برنامه‌ها تمرکز کنند. با این حال، ماهیت توزیع‌شده و گذراي محیط‌های بدون سرور، چالش‌های جدیدی را به‌ویژه در تضمین کیفیت و قابلیت نگهداری کد ایجاد می‌کند. یکی از مهم‌ترین جنبه‌های رسیدگی به این چالش‌ها، پیاده‌سازی ایمنی نوع است. این پست وبلاگ به اهمیت ایمنی نوع در معماری‌های بدون سرور می‌پردازد، استراتژی‌های پیاده‌سازی مختلف را بررسی می‌کند و نمونه‌های عملی را با استفاده از پلتفرم‌های ابری محبوب ارائه می‌دهد.

اهمیت ایمنی نوع در بدون سرور

ایمنی نوع، عمل اطمینان از مطابقت داده‌های استفاده‌شده در یک برنامه با انواع از پیش تعریف‌شده است. این به شناسایی زودهنگام خطاها در چرخه توسعه، بهبود خوانایی کد و تسهیل بازسازی و نگهداری آسان‌تر کمک می‌کند. در زمینه بدون سرور، که در آن توابع اغلب به‌صورت ناهمزمان فراخوانی می‌شوند و با سرویس‌های مختلف تعامل دارند، مزایای ایمنی نوع تقویت می‌شوند. بدون ایمنی نوع، معرفی اشکالات ظریف که تشخیص و اشکال‌زدایی آن‌ها در یک محیط توزیع‌شده دشوار است، آسان‌تر است.

در اینجا یک تجزیه از مزایای کلیدی آورده شده است:

• تشخیص زودهنگام خطا: بررسی نوع، خطاها را در طول توسعه، قبل از استقرار شناسایی می‌کند. این احتمال خرابی در زمان اجرا را کاهش می‌دهد.
• بهبود خوانایی کد: انواع به‌عنوان مستندات عمل می‌کنند و کد را قابل درک و نگهداری می‌کنند.
• بهبود بازسازی: وقتی انواع اعمال می‌شوند، بازسازی ایمن‌تر می‌شود زیرا بررسی‌کننده‌های نوع می‌توانند شما را از مشکلات احتمالی آگاه کنند.
• افزایش قابلیت اطمینان: با جلوگیری از خطاهای مربوط به نوع، ایمنی نوع قابلیت اطمینان عملکردهای بدون سرور شما را بهبود می‌بخشد.
• مقیاس‌پذیری و قابلیت نگهداری: کد ایمن از نوع، با افزایش پیچیدگی برنامه بدون سرور شما، مقیاس‌بندی و نگهداری آن آسان‌تر است.

استراتژی‌های پیاده‌سازی ایمنی نوع

چندین رویکرد برای پیاده‌سازی ایمنی نوع در برنامه‌های بدون سرور شما وجود دارد که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. انتخاب استراتژی اغلب به زبان برنامه‌نویسی و ارائه دهنده ابر خاصی که استفاده می‌کنید بستگی دارد.

1. استفاده از زبان‌های تایپ شده

راه‌حل ساده‌تر برای دستیابی به ایمنی نوع، استفاده از زبان‌هایی است که از تایپ استاتیک پشتیبانی می‌کنند، مانند تایپ اسکریپت و جاوا. این زبان‌ها دارای بررسی‌کننده‌های نوع داخلی هستند که کد را در طول توسعه تجزیه و تحلیل می‌کنند و هرگونه خطای مربوط به نوع را علامت‌گذاری می‌کنند. تایپ اسکریپت به‌ویژه در دنیای بدون سرور محبوب است، زیرا ادغام قوی آن با جاوا اسکریپت، رایج‌ترین زبان برای توسعه وب فرانت‌اند و پشتیبانی عالی آن از پلتفرم‌های بدون سرور است.

مثال: تایپ اسکریپت با AWS Lambda

بیایید یک مثال ساده با استفاده از تایپ اسکریپت و AWS Lambda در نظر بگیریم. ما یک تابع تعریف می‌کنیم که داده‌های کاربر را پردازش می‌کند. ابتدا، نوعی را برای داده‌های کاربر خود تعریف می‌کنیم:

            
interface User {
  id: string;
  name: string;
  email: string;
  isActive: boolean;
}

            

              
                Copy
              
            
          

سپس، ما یک تابع بدون سرور ایجاد می‌کنیم:

            
// lambda.ts
import { APIGatewayProxyEvent, APIGatewayProxyResult } from 'aws-lambda';

interface User {
  id: string;
  name: string;
  email: string;
  isActive: boolean;
}

export const handler = async (event: APIGatewayProxyEvent): Promise<APIGatewayProxyResult> => {
  try {
    const body = JSON.parse(event.body || '{}'); // Safely parse the request body

    // Type checking ensures 'body' matches the expected format
    const user: User = {
      id: body.id, // Errors will be caught at compile time if these properties don't exist, or are of the wrong type.
      name: body.name,
      email: body.email,
      isActive: body.isActive,
    };

    // Perform operations with the 'user' object
    console.log('Received user data:', user);

    return {
      statusCode: 200,
      body: JSON.stringify({ message: 'User data processed successfully.' }),
    };
  } catch (error: any) {
    console.error('Error processing user data:', error);
    return {
      statusCode: 500,
      body: JSON.stringify({ message: 'Internal server error.' }),
    };
  }
};

            

              
                Copy
              
            
          

در این مثال، تایپ اسکریپت خطاهایی را در صورتی که بدنه درخواست ورودی با رابط کاربری `User` مطابقت نداشته باشد، شناسایی می‌کند. این از خطاهای زمان اجرا جلوگیری می‌کند و اشکال‌زدایی را ساده می‌کند. فایل `tsconfig.json` باید به درستی پیکربندی شود تا بررسی نوع دقیق فعال شود.

2. استفاده از نکات نوع در زبان‌های با تایپ پویا

زبان‌های با تایپ پویا مانند پایتون، بررسی نوع ایستا داخلی ندارند. با این حال، آن‌ها از نکات نوع پشتیبانی می‌کنند. نکات نوع که در پایتون 3.5 معرفی شده‌اند، به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهند کد خود را با اطلاعات نوع حاشیه‌نویسی کنند، که سپس می‌توانند توسط ابزارهای تحلیل استاتیک بررسی شوند. در حالی که نکات نوع، ایمنی نوع را در زمان اجرا به همان روش تایپ استاتیک تضمین نمی‌کنند، مزایای قابل توجهی را ارائه می‌دهند.

مثال: پایتون با نکات نوع و فریمورک بدون سرور

یک تابع پایتون را در AWS Lambda در نظر بگیرید که با استفاده از فریمورک بدون سرور ایجاد شده است:

            
# handler.py
from typing import Dict, Any
import json

def process_data(event: Dict[str, Any], context: Any) -> Dict[str, Any]:
    try:
        body = json.loads(event.get('body', '{}'))
        # Use type hints to describe the expected input from event body.
        name: str = body.get('name', '')
        age: int = body.get('age', 0)

        if not isinstance(name, str) or not isinstance(age, int):
            raise ValueError('Invalid input types.')

        response_body = {
            'message': f'Hello, {name}! You are {age} years old.'
        }

        return {
            'statusCode': 200,
            'body': json.dumps(response_body)
        }
    except ValueError as e:
        return {
            'statusCode': 400,
            'body': json.dumps({'error': str(e)})
        }
    except Exception as e:
        return {
            'statusCode': 500,
            'body': json.dumps({'error': 'Internal Server Error'})
        }

            

              
                Copy
              
            
          

برای بهره‌برداری از نکات نوع، می‌توانید از یک بررسی‌کننده نوع مانند MyPy استفاده کنید. شما محیط توسعه خود را طوری پیکربندی می‌کنید که MyPy را قبل از استقرار اجرا کنید یا آن را در خط لوله CI/CD خود ادغام کنید تا به‌طور خودکار خطاهای احتمالی نوع را شناسایی کنید. این رویکرد به بهبود کیفیت کد و کاهش خطر اشکالات مربوط به نوع در زمان اجرا کمک می‌کند.

پیکربندی برای MyPy (مثال)

ابتدا، MyPy را نصب کنید: pip install mypy

یک فایل پیکربندی mypy ایجاد کنید (مثلاً `mypy.ini`):

            
[mypy]
strict = True

            

              
                Copy
              
            
          

سپس، MyPy را اجرا کنید تا کد خود را بررسی کنید: mypy handler.py

گزینه `strict = True` بررسی نوع دقیق را فعال می‌کند و سطح بالایی از ایمنی نوع را فراهم می‌کند.

3. استفاده از کتابخانه‌های اعتبارسنجی

صرف نظر از زبان، کتابخانه‌های اعتبارسنجی لایه دیگری از ایمنی نوع را ارائه می‌دهند. این کتابخانه‌ها به شما امکان می‌دهند طرحواره‌ها یا قوانین اعتبارسنجی را برای داده‌های خود تعریف کنید. وقتی یک تابع ورودی دریافت می‌کند، داده‌ها را با قوانین از پیش تعریف‌شده اعتبارسنجی می‌کند. اگر داده‌ها با قوانین مطابقت نداشته باشند، کتابخانه اعتبارسنجی یک خطا ایجاد می‌کند. این یک رویکرد حیاتی هنگام ادغام با APIهای شخص ثالث یا دریافت داده‌ها از منابع خارجی است.

مثال: استفاده از Joi (جاوا اسکریپت) برای اعتبارسنجی ورودی

بیایید از Joi، یک کتابخانه اعتبارسنجی محبوب برای جاوا اسکریپت، برای اعتبارسنجی بدنه درخواست در یک تابع AWS Lambda استفاده کنیم:

            
const Joi = require('joi');

const userSchema = Joi.object({
  id: Joi.string().required(),
  name: Joi.string().required(),
  email: Joi.string().email().required(),
  isActive: Joi.boolean().required(),
});

exports.handler = async (event) => {
  try {
    const body = JSON.parse(event.body || '{}');
    const { error, value } = userSchema.validate(body);

    if (error) {
      return {
        statusCode: 400,
        body: JSON.stringify({ message: error.details[0].message }),
      };
    }

    // 'value' now contains the validated and sanitized data
    const user = value;

    console.log('Received user data:', user);

    return {
      statusCode: 200,
      body: JSON.stringify({ message: 'User data processed successfully.' }),
    };
  } catch (error) {
    console.error('Error processing user data:', error);
    return {
      statusCode: 500,
      body: JSON.stringify({ message: 'Internal server error.' }),
    };
  }
};

            

              
                Copy
              
            
          

در این مثال، Joi، `body` درخواست ورودی را بر اساس `userSchema` اعتبارسنجی می‌کند. اگر داده‌ها الزامات طرحواره را برآورده نکنند (مثلاً فیلدهای از دست رفته یا انواع داده‌های نادرست)، یک خطا برگردانده می‌شود. این رویکرد در جلوگیری از رفتار غیرمنتظره ناشی از داده‌های ورودی نادرست بسیار مؤثر است. کتابخانه‌های اعتبارسنجی مشابهی برای زبان‌های دیگر، مانند `marshmallow` در پایتون، در دسترس هستند.

4. تولید کد و اعتبارسنجی طرحواره (پیشرفته)

برای برنامه‌های بدون سرور پیچیده‌تر، تولید کد و اعتبارسنجی طرحواره می‌تواند ایمنی نوع را به‌طور قابل توجهی افزایش داده و الگوهای تکراری را کاهش دهد. این رویکردها شامل تعریف مدل‌های داده و APIها با استفاده از یک زبان طرحواره رسمی (مثلاً OpenAPI/Swagger، Protocol Buffers) یا ابزارهای تولید کد است، سپس استفاده از ابزارها برای تولید تعاریف نوع و کد اعتبارسنجی از این طرحواره‌ها.

OpenAPI/Swagger برای تعریف API و تولید کد

OpenAPI (که قبلاً Swagger نامیده می‌شد) به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد APIهای REST را با استفاده از فرمت YAML یا JSON تعریف کنند. این تعریف شامل مدل‌های داده (طرحواره‌ها) برای درخواست‌ها و پاسخ‌ها است. ابزارها می‌توانند به‌طور خودکار SDKهای کلاینت، استاب‌های سرور و کد اعتبارسنجی را از تعریف OpenAPI تولید کنند. این تضمین می‌کند که کد کلاینت و سرور همیشه همگام‌سازی شده و داده‌ها با طرحواره‌های مشخص شده مطابقت دارند.

مثال: OpenAPI با تایپ اسکریپت و فریمورک بدون سرور

1. API خود را در قالب OpenAPI تعریف کنید (مثلاً `openapi.yaml`):

            
openapi: 3.0.0
info:
  title: User API
  version: 1.0.0
paths:
  /users:
    post:
      summary: Create a user
      requestBody:
        required: true
        content:
          application/json:
            schema:
              $ref: '#/components/schemas/User'
      responses:
        '201':
          description: User created
          content:
            application/json:
              schema:
                $ref: '#/components/schemas/User'
components:
  schemas:
    User:
      type: object
      properties:
        id:
          type: string
        name:
          type: string
        email:
          type: string
          format: email
        isActive:
          type: boolean

            

              
                Copy
              
            
          

2. از یک ژنراتور کد (مثلاً `openapi-typescript` یا `swagger-codegen`) برای تولید انواع تایپ اسکریپت از تعریف OpenAPI استفاده کنید.

این یک فایل `types.ts` حاوی رابط‌هایی مانند رابط `User` ایجاد می‌کند.

3. از انواع تولید شده در کد تابع بدون سرور خود استفاده کنید.

            
import { APIGatewayProxyEvent, APIGatewayProxyResult } from 'aws-lambda';
import { User } from './types'; // Import generated types

export const handler = async (event: APIGatewayProxyEvent): Promise<APIGatewayProxyResult> => {
  try {
    const body = JSON.parse(event.body || '{}');

    // TypeScript will ensure the body matches the User schema
    const user: User = body;

    // ... rest of the function logic

            

              
                Copy
              
            
          

این رویکرد تلاش دستی برای تعریف انواع را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهد و تضمین می‌کند که APIهای شما مستند و سازگار هستند.

بهترین روش‌ها برای پیاده‌سازی ایمنی نوع

برای به حداکثر رساندن مزایای ایمنی نوع در پروژه‌های بدون سرور خود، این بهترین روش‌ها را در نظر بگیرید:

• زبان مناسب را انتخاب کنید: در صورت امکان، از زبانی استفاده کنید که از تایپ استاتیک پشتیبانی می‌کند (مثلاً تایپ اسکریپت، جاوا) برای قوی‌ترین تضمین‌های ایمنی نوع.
• بررسی نوع دقیق را فعال کنید: بررسی‌کننده‌های نوع خود را پیکربندی کنید (مثلاً کامپایلر تایپ اسکریپت، MyPy) تا از حالت دقیق یا معادل آن استفاده کنید. این قوانین نوع سخت‌گیرانه‌تری را اعمال می‌کند و به شناسایی خطاهای بیشتر کمک می‌کند.
• انواع و رابط‌های واضح تعریف کنید: انواع یا رابط‌های خوب تعریف شده را برای تمام ساختارهای داده استفاده شده در عملکردهای بدون سرور خود ایجاد کنید. این شامل پارامترهای ورودی، مقادیر بازگشتی و داده‌هایی است که برای تعامل با سرویس‌های خارجی استفاده می‌شود.
• از کتابخانه‌های اعتبارسنجی استفاده کنید: همیشه داده‌های ورودی از منابع خارجی (مثلاً درخواست‌های API، ورودی‌های پایگاه داده) را با استفاده از کتابخانه‌های اعتبارسنجی اعتبارسنجی کنید.
• بررسی نوع را در CI/CD ادغام کنید: بررسی نوع را به‌عنوان بخشی از خط لوله ادغام مداوم و استقرار مداوم (CI/CD) خود قرار دهید. این به‌طور خودکار خطاهای نوع را قبل از استقرار آن‌ها در تولید شناسایی می‌کند.
• انواع خود را مستند کنید: از نظرات و ابزارهای مستندات برای مستندسازی واضح انواع و رابط‌های خود استفاده کنید. این باعث می‌شود کد شما قابل درک و نگهداری باشد.
• یک Monorepo را در نظر بگیرید: برای پروژه‌های بزرگ‌تر، استفاده از یک monorepo را برای مدیریت عملکردهای بدون سرور و به اشتراک گذاشتن تعاریف نوع و وابستگی‌ها در نظر بگیرید. این می‌تواند قابلیت استفاده مجدد و سازگاری کد را بهبود بخشد.
• انواع را به‌طور منظم بررسی و به‌روزرسانی کنید: با تکامل برنامه خود، انواع و طرحواره‌های خود را بررسی و به‌روزرسانی کنید. این اطمینان حاصل می‌کند که انواع شما وضعیت فعلی مدل‌های داده و APIهای شما را به‌درستی منعکس می‌کنند.

ابزارها و فناوری‌ها

چندین ابزار و فناوری می‌تواند به شما در پیاده‌سازی ایمنی نوع در پروژه‌های بدون سرور کمک کند:

• تایپ اسکریپت: یک مجموعه از جاوا اسکریپت که تایپ استاتیک را اضافه می‌کند.
• MyPy: یک بررسی‌کننده نوع استاتیک برای پایتون.
• Joi: یک کتابخانه اعتبارسنجی قدرتمند برای جاوا اسکریپت.
• Marshmallow: یک چارچوب سریال‌سازی/واسیال‌سازی برای پایتون، که برای اعتبارسنجی استفاده می‌شود.
• OpenAPI/Swagger: ابزارهایی برای تعریف و اعتبارسنجی APIهای REST.
• Swagger-codegen/openapi-generator: ابزارهای تولید کد که استاب‌های سرور، SDKهای کلاینت و کد اعتبارسنجی را از تعاریف OpenAPI تولید می‌کنند.
• Zod: اعلامیه طرحواره اول تایپ اسکریپت و کتابخانه اعتبارسنجی.

ملاحظات پلتفرم ابری

پیاده‌سازی ایمنی نوع بسته به ارائه‌دهنده ابر مورد استفاده شما کمی متفاوت است. در اینجا یک نمای کلی مختصر وجود دارد:

• AWS Lambda: از زبان‌های مختلفی از جمله تایپ اسکریپت، پایتون، جاوا و موارد دیگر پشتیبانی می‌کند. می‌توانید مستقیماً از تایپ اسکریپت استفاده کنید یا از کتابخانه‌های اعتبارسنجی و نکات نوع در زبان‌های دیگر استفاده کنید. همچنین می‌توانید بررسی نوع را با استفاده از ابزارهایی مانند `aws-lambda-deploy` (برای پروژه‌های تایپ اسکریپت) در فرآیند استقرار ادغام کنید.
• Azure Functions: از زبان‌هایی مانند تایپ اسکریپت، پایتون، C# و جاوا پشتیبانی می‌کند. از تایپ اسکریپت برای ایمنی نوع قوی یا از نکات نوع پایتون برای کیفیت کد بهتر استفاده کنید.
• Google Cloud Functions: از زبان‌هایی مانند تایپ اسکریپت، پایتون، Node.js و جاوا پشتیبانی می‌کند. مشابه AWS Lambda، می‌توانید از تایپ اسکریپت برای ایمنی نوع استفاده کنید یا از نکات نوع و کتابخانه‌های اعتبارسنجی برای زبان‌های دیگر استفاده کنید.

نمونه‌های دنیای واقعی

در اینجا چند نمونه از نحوه اعمال ایمنی نوع در محیط‌های بدون سرور در سراسر جهان آورده شده است:

• پلتفرم‌های تجارت الکترونیک: بسیاری از پلتفرم‌های تجارت الکترونیک، به‌ویژه آن‌هایی که بر روی معماری‌های بدون سرور ساخته شده‌اند، از تایپ اسکریپت برای اطمینان از صحت داده‌های مربوط به محصولات، سفارشات و حساب‌های کاربری استفاده می‌کنند. از کتابخانه‌های اعتبارسنجی برای اعتبارسنجی داده‌های ورودی از درگاه‌های پرداخت و سایر سرویس‌های خارجی استفاده می‌شود، و از تراکنش‌های تقلبی و خراب شدن داده‌ها جلوگیری می‌شود.
• برنامه‌های مراقبت‌های بهداشتی: برنامه‌های مراقبت‌های بهداشتی به‌طور فزاینده‌ای به سمت بدون سرور حرکت می‌کنند و از پایتون با نکات نوع برای مدیریت داده‌های بیمار و تعاملات API استفاده می‌کنند. استفاده از نکات نوع به اطمینان از دقت داده‌ها و انطباق با مقررات کمک می‌کند.
• خدمات مالی: موسسات مالی از طیف وسیعی از ابزارها، از تعاریف تایپ اسکریپت و OpenAPI/Swagger برای APIهای خود گرفته تا قوانین اعتبارسنجی سختگیرانه برای داده‌های حساس مانند اطلاعات حساب استفاده می‌کنند.
• لجستیک جهانی: شرکت‌هایی که زنجیره‌های تأمین جهانی را مدیریت می‌کنند، عملکردهای بدون سرور را در چندین منطقه با بررسی‌های ایمنی نوع قوی (به‌عنوان مثال، با استفاده از تایپ اسکریپت) مستقر می‌کنند تا از سازگاری و دقت داده‌های ردیابی سفارش و مدیریت موجودی اطمینان حاصل کنند.

نتیجه‌گیری

پیاده‌سازی ایمنی نوع در معماری‌های بدون سرور برای ساخت برنامه‌های قابل اعتماد، قابل نگهداری و مقیاس‌پذیر ضروری است. با استفاده از زبان‌های تایپ‌شده، نکات نوع، کتابخانه‌های اعتبارسنجی و تولید کد، می‌توانید خطر خطاهای زمان اجرا را به‌طور قابل‌توجهی کاهش دهید و کیفیت کلی کد بدون سرور خود را بهبود بخشید. با ادامه تکامل محاسبات بدون سرور، اهمیت ایمنی نوع فقط افزایش می‌یابد. اتخاذ بهترین روش‌های ایمنی نوع یک گام اساسی در جهت ساخت برنامه‌های بدون سرور قوی و موفقی است که می‌توانند پیچیدگی‌های بازار جهانی امروز را مدیریت کنند. با اتخاذ این تکنیک‌ها، توسعه‌دهندگان می‌توانند برنامه‌های بدون سرور مقاوم‌تر، کارآمدتر و آسان‌تر برای نگهداری ایجاد کنند که در نهایت منجر به بهره‌وری و موفقیت بیشتر می‌شود.