کش ران‌تایم در Module Federation جاوااسکریپت: بهینه‌سازی بارگذاری دینامیک ماژول‌ها

Module Federation جاوااسکریپت، روش ساخت معماری‌های میکروفرانت‌اند را متحول کرده است و به برنامه‌ها یا تیم‌های مختلف اجازه می‌دهد تا بخش‌هایی از یک برنامه بزرگتر را به طور مستقل توسعه و منتشر کنند. یکی از جنبه‌های کلیدی بهینه‌سازی Module Federation، مدیریت کارآمد ماژول‌های بارگذاری شده به صورت دینامیک است. کشینگ ران‌تایم (Runtime caching) با کاهش درخواست‌های شبکه تکراری و به حداقل رساندن زمان بارگذاری، نقش حیاتی در بهبود عملکرد و ارتقای تجربه کاربری ایفا می‌کند.

کش ران‌تایم در Module Federation چیست؟

در زمینه Module Federation، کش ران‌تایم به مکانیزمی اطلاق می‌شود که ماژول‌های قبلاً بارگذاری شده را در حافظه مرورگر یا حافظه محلی (local storage) ذخیره می‌کند و این امکان را فراهم می‌آورد که درخواست‌های بعدی برای همان ماژول مستقیماً از کش پاسخ داده شوند. این کار نیاز به دریافت ماژول از سرور راه دور در هر بار نیاز را از بین می‌برد. یک سایت بزرگ تجارت الکترونیک را تصور کنید که از میکروفرانت‌اندهایی برای لیست محصولات، سبد خرید و حساب‌های کاربری تشکیل شده است. بدون کشینگ ران‌تایم، هر میکروفرانت‌اند ممکن است به طور مکرر وابستگی‌های مشترک را دانلود کند که منجر به کندی بارگذاری صفحات و تجربه کاربری ضعیف می‌شود. با کشینگ ران‌تایم، این وابستگی‌های مشترک یک بار بارگذاری شده و سپس از کش ارائه می‌شوند.

چرا کش ران‌تایم مهم است؟

• بهینه‌سازی عملکرد: با ارائه ماژول‌ها از کش، ما به طور قابل توجهی تأخیر شبکه را کاهش داده و سرعت کلی بارگذاری برنامه را بهبود می‌بخشیم. یک پلتفرم رسانه اجتماعی را در نظر بگیرید که در آن تیم‌های مختلف، فید اخبار، صفحات پروفایل و قابلیت‌های پیام‌رسانی را به عنوان میکروفرانت‌اندهای جداگانه مدیریت می‌کنند. کشینگ ران‌تایم تضمین می‌کند که کامپوننت‌های رابط کاربری و توابع کاربردی مشترک به راحتی در دسترس هستند که منجر به یک رابط کاربری روان‌تر و پاسخ‌گوتر می‌شود.
• کاهش ترافیک شبکه: کشینگ تعداد درخواست‌های HTTP به سرور راه دور را کاهش می‌دهد، پهنای باند را حفظ کرده و هزینه‌های سرور را کاهش می‌دهد. برای یک سازمان خبری جهانی با میلیون‌ها کاربر که از مکان‌های مختلف به محتوا دسترسی دارند، به حداقل رساندن ترافیک شبکه برای حفظ عملکرد و کاهش هزینه‌های زیرساختی حیاتی است.
• بهبود تجربه کاربری: زمان‌های بارگذاری سریع‌تر به تجربه کاربری بهتر منجر می‌شود که باعث افزایش تعامل و رضایت کاربر می‌گردد. یک وب‌سایت رزرو سفر با میکروفرانت‌اندهایی برای جستجوی پرواز، رزرو هتل و اجاره خودرو را تصور کنید. یک انتقال یکپارچه و سریع بین این میکروفرانت‌اندها که توسط کشینگ ران‌تایم تسهیل می‌شود، برای تبدیل بازدیدکنندگان وب‌سایت به مشتریان واقعی ضروری است.
• انعطاف‌پذیری و تاب‌آوری: در سناریوهایی با اتصال شبکه متناوب، کش ران‌تایم می‌تواند ماژول‌ها را از حافظه محلی ارائه دهد و به برنامه اجازه دهد حتی زمانی که سرور راه دور به طور موقت در دسترس نیست به کار خود ادامه دهد. این امر به ویژه برای برنامه‌های تلفن همراه یا برنامه‌هایی که در مناطقی با دسترسی به اینترنت غیرقابل اعتماد استفاده می‌شوند، مهم است.

کش ران‌تایم در Module Federation چگونه کار می‌کند؟

Module Federation که معمولاً با وب‌پک (webpack) پیاده‌سازی می‌شود، مکانیزم‌هایی برای مدیریت کش ران‌تایم فراهم می‌کند. در ادامه به تفکیک اجزای کلیدی و فرآیندها می‌پردازیم:

پیکربندی Webpack

هسته اصلی کشینگ Module Federation در فایل‌های پیکربندی وب‌پک هم در برنامه میزبان (host) و هم در برنامه‌های راه دور (remote) قرار دارد.

پیکربندی Remote (ارائه‌دهنده ماژول)

پیکربندی remote ماژول‌هایی را که می‌توانند توسط برنامه‌های دیگر (میزبان‌ها) مصرف شوند، در معرض نمایش قرار می‌دهد.

            // webpack.config.js (Remote)
const ModuleFederationPlugin = require('webpack/lib/container/ModuleFederationPlugin');

module.exports = {
  // ... other webpack configurations
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'remote_app',
      filename: 'remoteEntry.js',
      exposes: {
        './MyComponent': './src/MyComponent',
      },
      shared: {
        react: { singleton: true, requiredVersion: '^17.0.0' },
        'react-dom': { singleton: true, requiredVersion: '^17.0.0' },
        // other shared dependencies
      },
    }),
  ],
};

            

              
                Copy
              
            
          

بخش shared اهمیت ویژه‌ای دارد. این بخش وابستگی‌هایی را تعریف می‌کند که بین remote و host به اشتراک گذاشته می‌شوند. با مشخص کردن singleton: true، ما تضمین می‌کنیم که تنها یک نمونه از وابستگی مشترک بارگذاری شود که از تداخل نسخه‌ها جلوگیری کرده و اندازه بسته (bundle) را کاهش می‌دهد. ویژگی requiredVersion سازگاری نسخه‌ها را اعمال می‌کند.

پیکربندی Host (مصرف‌کننده ماژول)

پیکربندی host ماژول‌های ارائه‌شده توسط برنامه‌های remote را مصرف می‌کند.

            // webpack.config.js (Host)
const ModuleFederationPlugin = require('webpack/lib/container/ModuleFederationPlugin');

module.exports = {
  // ... other webpack configurations
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'host_app',
      remotes: {
        remote_app: 'remote_app@http://localhost:3001/remoteEntry.js',
      },
      shared: {
        react: { singleton: true, requiredVersion: '^17.0.0' },
        'react-dom': { singleton: true, requiredVersion: '^17.0.0' },
        // other shared dependencies
      },
    }),
  ],
};

            

              
                Copy
              
            
          

بخش remotes مکان نقاط ورودی remote را تعریف می‌کند. زمانی که برنامه host با یک ماژول از remote_app (مثلاً remote_app/MyComponent) مواجه می‌شود، فایل remoteEntry.js را از URL مشخص شده دریافت می‌کند. پیکربندی shared تضمین می‌کند که وابستگی‌ها بین برنامه‌های host و remote به اشتراک گذاشته شده و از بارگذاری تکراری جلوگیری می‌شود.

فرایند بارگذاری و کشینگ ماژول

1. درخواست اولیه: زمانی که برنامه host برای اولین بار با یک ماژول از یک برنامه remote مواجه می‌شود، درخواستی به سرور remote برای دریافت نقطه ورودی ماژول (مثلاً remoteEntry.js) ارسال می‌کند.
2. بارگذاری ماژول: سرور remote با کد ماژول، که شامل توابع و کامپوننت‌های صادر شده است، پاسخ می‌دهد.
3. ذخیره‌سازی در کش: ماژول بارگذاری شده در کش ران‌تایم مرورگر ذخیره می‌شود، معمولاً با استفاده از مکانیزم‌هایی مانند localStorage یا sessionStorage. وب‌پک این فرآیند کشینگ را بر اساس تنظیمات پیکربندی به طور خودکار مدیریت می‌کند.
4. درخواست‌های بعدی: زمانی که برنامه host دوباره به همان ماژول نیاز دارد، ابتدا کش ران‌تایم را بررسی می‌کند. اگر ماژول در کش پیدا شود، مستقیماً از کش ارائه می‌شود و از یک درخواست شبکه جلوگیری می‌کند.
5. ابطال کش (Cache Invalidation): وب‌پک مکانیزم‌هایی برای باطل کردن کش زمانی که کد ماژول در سرور remote به‌روزرسانی می‌شود، فراهم می‌کند. این تضمین می‌کند که برنامه host همیشه از آخرین نسخه ماژول استفاده می‌کند. این کار را می‌توان از طریق نسخه‌بندی وب‌پک و قراردادهای نام‌گذاری مبتنی بر هش کنترل کرد.

پیاده‌سازی کش ران‌تایم در Module Federation

در اینجا یک راهنمای گام به گام برای پیاده‌سازی کشینگ ران‌تایم در تنظیمات Module Federation شما ارائه شده است:

۱. پیکربندی Webpack

اطمینان حاصل کنید که پیکربندی‌های وب‌پک شما هم برای برنامه‌های host و هم remote به درستی برای فعال کردن Module Federation تنظیم شده‌اند. به پیکربندی shared توجه ویژه‌ای داشته باشید تا اطمینان حاصل شود که وابستگی‌ها به درستی به اشتراک گذاشته شده‌اند.

۲. استفاده از کشینگ داخلی Webpack

وب‌پک مکانیزم‌های کشینگ داخلی را فراهم می‌کند که می‌توانید برای بهینه‌سازی بارگذاری ماژول از آن‌ها استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که از نسخه جدید وب‌پک (۵ یا بالاتر) که از این ویژگی‌ها پشتیبانی می‌کند، استفاده می‌کنید.

            // webpack.config.js
module.exports = {
  // ... other webpack configurations
  cache: {
    type: 'filesystem', // Use filesystem cache for persistent caching
    buildDependencies: {
      config: [__filename],
    },
  },
};

            

              
                Copy
              
            
          

این پیکربندی کشینگ فایل‌سیستم را فعال می‌کند که ماژول‌های ساخته شده را روی دیسک ذخیره می‌کند و امکان ساخت‌های بعدی سریع‌تر را فراهم می‌کند.

۳. پیاده‌سازی استراتژی‌های کشینگ سفارشی (پیشرفته)

برای سناریوهای کشینگ پیشرفته‌تر، می‌توانید استراتژی‌های کشینگ سفارشی را با استفاده از جاوااسکریپت پیاده‌سازی کنید. این کار شامل رهگیری درخواست‌های ماژول و ذخیره ماژول‌ها در یک فروشگاه کش سفارشی (مثلاً localStorage، sessionStorage یا یک کش در حافظه) است.

            // Custom Cache Implementation (Example)
const moduleCache = {};

async function loadModule(remoteName, moduleName) {
  const cacheKey = `${remoteName}/${moduleName}`;
  if (moduleCache[cacheKey]) {
    return moduleCache[cacheKey];
  }

  try {
    const module = await import(`${remoteName}/${moduleName}`);
    moduleCache[cacheKey] = module;
    return module;
  } catch (error) {
    console.error(`Error loading module ${moduleName} from ${remoteName}:`, error);
    throw error;
  }
}

// Usage
loadModule('remote_app', './MyComponent')
  .then((MyComponent) => {
    // Use the loaded component
  })
  .catch((error) => {
    // Handle errors
  });

            

              
                Copy
              
            
          

این مثال یک کش ساده در حافظه را نشان می‌دهد. برای محیط‌های تولید، باید از یک مکانیزم کشینگ قوی‌تر مانند localStorage یا sessionStorage استفاده کنید.

۴. مدیریت ابطال کش (Cache Invalidation)

باطل کردن کش زمانی که کد ماژول در سرور remote به‌روزرسانی می‌شود، بسیار مهم است. وب‌پک مکانیزم‌هایی برای تولید هش‌های منحصر به فرد برای هر ماژول بر اساس محتوای آن فراهم می‌کند. می‌توانید از این هش‌ها برای پیاده‌سازی استراتژی‌های ابطال کش استفاده کنید.

            // webpack.config.js
module.exports = {
  // ... other webpack configurations
  output: {
    filename: '[name].[contenthash].js', // Use content hash for filenames
  },
};

            

              
                Copy
              
            
          

با گنجاندن هش محتوا در نام فایل، تضمین می‌کنید که مرورگر به طور خودکار نسخه جدید ماژول را هنگام تغییر محتوای آن درخواست خواهد کرد.

بهترین شیوه‌ها برای مدیریت کش ران‌تایم

• استفاده از هش محتوا (Content Hashing): هش محتوا را در پیکربندی وب‌پک خود پیاده‌سازی کنید تا اطمینان حاصل شود که مرورگر به طور خودکار آخرین نسخه ماژول را هنگام تغییر محتوای آن دریافت می‌کند.
• پیاده‌سازی Cache Busting: از تکنیک‌های cache-busting مانند افزودن یک پارامتر کوئری نسخه به URL ماژول استفاده کنید تا مرورگر را مجبور به دور زدن کش کنید.
• نظارت بر عملکرد کش: از ابزارهای توسعه‌دهنده مرورگر برای نظارت بر عملکرد کش ران‌تایم خود و شناسایی مشکلات احتمالی استفاده کنید.
• در نظر گرفتن انقضای کش: سیاست‌های انقضای کش را پیاده‌سازی کنید تا از رشد بی‌رویه کش و مصرف بیش از حد منابع جلوگیری کنید.
• استفاده از Service Worker (پیشرفته): برای سناریوهای کشینگ پیچیده‌تر، استفاده از یک service worker را برای رهگیری درخواست‌های ماژول و مدیریت کش به صورت دقیق‌تر در نظر بگیرید.

نمونه‌هایی از عملکرد کش ران‌تایم

مثال ۱: پلتفرم تجارت الکترونیک

یک پلتفرم تجارت الکترونیک ساخته شده با استفاده از میکروفرانت‌اندها را در نظر بگیرید. این پلتفرم شامل میکروفرانت‌اندهایی برای لیست محصولات، سبد خرید، حساب‌های کاربری و مدیریت سفارشات است. کامپوننت‌های رابط کاربری مشترک (مانند دکمه‌ها، فرم‌ها و عناصر ناوبری) به عنوان ماژول‌های فدرال (federated) ارائه می‌شوند. با پیاده‌سازی کشینگ ران‌تایم، پلتفرم می‌تواند به طور قابل توجهی زمان بارگذاری این کامپوننت‌های مشترک را کاهش دهد که منجر به یک تجربه کاربری روان‌تر و پاسخ‌گوتر می‌شود. کاربرانی که لیست محصولات را مرور می‌کنند و اقلام را به سبد خرید خود اضافه می‌کنند، انتقال سریع‌تر صفحات و کاهش تأخیر را تجربه خواهند کرد که منجر به افزایش تعامل و نرخ تبدیل می‌شود.

مثال ۲: سیستم مدیریت محتوا (CMS)

یک سیستم مدیریت محتوا (CMS) مورد استفاده عالی دیگری برای Module Federation و کشینگ ران‌تایم است. CMS می‌تواند به صورت مجموعه‌ای از میکروفرانت‌اندها برای ایجاد محتوا، ویرایش محتوا، مدیریت کاربران و تجزیه و تحلیل ساختار یابد. توابع کاربردی مشترک (مانند قالب‌بندی تاریخ، دستکاری متن و پردازش تصویر) می‌توانند به عنوان ماژول‌های فدرال ارائه شوند. کشینگ ران‌تایم تضمین می‌کند که این توابع کاربردی در تمام میکروفرانت‌اندها به راحتی در دسترس هستند که منجر به بهبود عملکرد و یک تجربه کاربری سازگارتر می‌شود. تولیدکنندگان و ویراستاران محتوا از بارگذاری سریع‌تر محتوا و کاهش زمان پردازش بهره‌مند خواهند شد که منجر به افزایش بهره‌وری و کارایی می‌شود.

مثال ۳: برنامه خدمات مالی

برنامه‌های خدمات مالی اغلب به سطح بالایی از عملکرد و امنیت نیاز دارند. Module Federation و کشینگ ران‌تایم می‌توانند برای ساخت یک برنامه خدمات مالی ماژولار و مقیاس‌پذیر متشکل از میکروفرانت‌اندهایی برای مدیریت حساب، تاریخچه تراکنش‌ها، سبد سرمایه‌گذاری و تحلیل مالی استفاده شوند. مدل‌های داده مشترک (مانند موجودی حساب، سوابق تراکنش‌ها و داده‌های بازار) می‌توانند به عنوان ماژول‌های فدرال ارائه شوند. کشینگ ران‌tایم تضمین می‌کند که این مدل‌های داده در تمام میکروفرانت‌اندها به راحتی در دسترس هستند که منجر به بازیابی سریع‌تر داده‌ها و کاهش تأخیر شبکه می‌شود. تحلیل‌گران مالی و معامله‌گران از به‌روزرسانی‌های داده در زمان واقعی و زمان‌های پاسخ سریع‌تر بهره‌مند خواهند شد که به آن‌ها امکان می‌دهد تصمیمات آگاهانه بگیرند و سبدهای خود را به طور مؤثر مدیریت کنند.

چالش‌های رایج و راه‌حل‌ها

• مشکلات ابطال کش:
  • چالش: اطمینان از اینکه کش به درستی باطل می‌شود زمانی که ماژول‌ها در سرور remote به‌روزرسانی می‌شوند.
  • راه‌حل: پیاده‌سازی هش محتوا و تکنیک‌های cache-busting برای مجبور کردن مرورگر به دریافت آخرین نسخه ماژول.
• محدودیت‌های اندازه کش:
  • چالش: کش ران‌تایم می‌تواند به طور نامحدود رشد کرده و منابع بیش از حد مصرف کند.
  • راه‌حل: پیاده‌سازی سیاست‌های انقضای کش برای جلوگیری از بزرگ شدن بیش از حد کش.
• مشکلات بین دامنه (Cross-Origin):
  • چالش: مقابله با محدودیت‌های بین دامنه هنگام بارگذاری ماژول‌ها از دامنه‌های مختلف.
  • راه‌حل: پیکربندی CORS (Cross-Origin Resource Sharing) روی سرور remote برای اجازه دادن به درخواست‌ها از دامنه برنامه host.
• تداخل نسخه‌ها:
  • چالش: اطمینان از اینکه برنامه‌های host و remote از نسخه‌های سازگار وابستگی‌های مشترک استفاده می‌کنند.
  • راه‌حل: مدیریت دقیق وابستگی‌های مشترک با استفاده از پیکربندی shared در وب‌پک و اعمال سازگاری نسخه‌ها با استفاده از ویژگی requiredVersion.

نتیجه‌گیری

کشینگ ران‌تایم یک جنبه حیاتی در بهینه‌سازی برنامه‌های مبتنی بر Module Federation جاوااسکریپت است. با استفاده از مکانیزم‌های کشینگ، می‌توانید به طور قابل توجهی عملکرد را بهبود بخشید، ترافیک شبکه را کاهش دهید و تجربه کاربری را ارتقا دهید. با درک مفاهیم و بهترین شیوه‌های ذکر شده در این راهنما، می‌توانید به طور مؤثر کشینگ ران‌تایم را در تنظیمات Module Federation خود پیاده‌سازی کرده و معماری‌های میکروفرانت‌اند با عملکرد بالا، مقیاس‌پذیر و انعطاف‌پذیر بسازید. همانطور که Module Federation به تکامل خود ادامه می‌دهد، آگاهی از آخرین تکنیک‌ها و استراتژی‌های کشینگ برای به حداکثر رساندن مزایای این فناوری قدرتمند ضروری خواهد بود. این شامل درک پیچیدگی‌های مدیریت وابستگی‌های مشترک، استراتژی‌های ابطال کش و استفاده از service workerها برای سناریوهای کشینگ پیشرفته است. نظارت مستمر بر عملکرد کش و تطبیق استراتژی‌های کشینگ خود برای پاسخگویی به نیازهای در حال تحول برنامه شما، کلید تضمین یک تجربه کاربری روان و پاسخ‌گو خواهد بود. Module Federation، در ترکیب با کشینگ ران‌تایم مؤثر، به تیم‌های توسعه قدرت می‌دهد تا برنامه‌های پیچیده و مقیاس‌پذیر را با انعطاف‌پذیری و کارایی بیشتر بسازند که در نهایت منجر به نتایج تجاری بهتر می‌شود.