مایکروسرویس‌های فرانت‌اند (Micro Frontends): راهنمای جامع فدراسیون ماژول (Module Federation)

در چشم‌انداز همواره در حال تحول توسعه وب، ساخت و نگهداری برنامه‌های فرانت‌اند بزرگ و پیچیده می‌تواند به چالشی بزرگ تبدیل شود. فرانت‌اندهای یکپارچه (Monolithic)، که در آن‌ها کل برنامه یک کدبیس واحد با وابستگی شدید است، اغلب منجر به چرخه‌های توسعه کندتر، افزایش ریسک‌های استقرار و دشواری در مقیاس‌پذیری ویژگی‌های فردی می‌شوند.

مایکروسرویس‌های فرانت‌اند با تقسیم کردن فرانت‌اند به واحدهای کوچکتر، مستقل و قابل مدیریت، راه حلی ارائه می‌دهند. این رویکرد معماری به تیم‌ها امکان می‌دهد تا به صورت مستقل کار کنند، به طور مستقل استقرار دهند و فناوری‌هایی را انتخاب کنند که به بهترین وجه با نیازهای خاص آن‌ها مطابقت دارد. یکی از امیدوارکننده‌ترین فناوری‌ها برای پیاده‌سازی مایکروسرویس‌های فرانت‌اند، فدراسیون ماژول (Module Federation) است.

مایکروسرویس‌های فرانت‌اند چه هستند؟

مایکروسرویس‌های فرانت‌اند یک سبک معماری است که در آن یک برنامه فرانت‌اند از چندین برنامه فرانت‌اند کوچکتر و مستقل تشکیل شده است. این برنامه‌ها می‌توانند توسط تیم‌های مختلف، با استفاده از فناوری‌های متفاوت و بدون نیاز به هماهنگی در زمان ساخت، توسعه، استقرار و نگهداری شوند. هر مایکروسرویس فرانت‌اند مسئول یک ویژگی یا حوزه خاص از کل برنامه است.

اصول کلیدی مایکروسرویس‌های فرانت‌اند:

• مستقل از فناوری (Technology Agnostic): تیم‌ها می‌توانند بهترین پشته فناوری را برای مایکروسرویس فرانت‌اند خاص خود انتخاب کنند.
• کدبیس‌های تیمی ایزوله: هر مایکروسرویس فرانت‌اند کدبیس مستقل خود را دارد که امکان توسعه و استقرار مستقل را فراهم می‌کند.
• استقرار مستقل: تغییرات در یک مایکروسرویس فرانت‌اند نیازی به استقرار مجدد کل برنامه ندارد.
• تیم‌های مستقل: تیم‌ها مسئول مایکروسرویس فرانت‌اند خود هستند و می‌توانند به طور مستقل کار کنند.
• ارتقاء تدریجی: مایکروسرویس‌های فرانت‌اند فردی می‌توانند بدون تأثیر بر بقیه برنامه ارتقا یا جایگزین شوند.

معرفی فدراسیون ماژول

فدراسیون ماژول یک معماری جاوا اسکریپت است که در وب‌پک ۵ (Webpack 5) معرفی شد و به یک برنامه جاوا اسکریپت اجازه می‌دهد تا به صورت پویا کدی را از برنامه دیگر در زمان اجرا (runtime) بارگذاری کند. این بدان معناست که برنامه‌های مختلف می‌توانند ماژول‌ها را از یکدیگر به اشتراک بگذارند و مصرف کنند، حتی اگر با فناوری‌های مختلف ساخته شده یا روی سرورهای متفاوتی مستقر شده باشند.

فدراسیون ماژول مکانیزم قدرتمندی برای پیاده‌سازی مایکروسرویس‌های فرانت‌اند فراهم می‌کند، زیرا به برنامه‌های فرانت‌اند مختلف امکان می‌دهد ماژول‌ها را از یکدیگر در معرض نمایش قرار داده و مصرف کنند. این امر امکان یکپارچه‌سازی بی‌نقص مایکروسرویس‌های فرانت‌اند مختلف را در یک تجربه کاربری واحد و منسجم فراهم می‌کند.

مزایای کلیدی فدراسیون ماژول:

• اشتراک‌گذاری کد: مایکروسرویس‌های فرانت‌اند می‌توانند کد و کامپوننت‌ها را به اشتراک بگذارند، که باعث کاهش تکرار و بهبود ثبات می‌شود.
• یکپارچه‌سازی در زمان اجرا: مایکروسرویس‌های فرانت‌اند می‌توانند در زمان اجرا یکپارچه شوند، که امکان ترکیب و به‌روزرسانی پویا را فراهم می‌کند.
• استقرارهای مستقل: مایکروسرویس‌های فرانت‌اند می‌توانند به طور مستقل و بدون نیاز به هماهنگی یا استقرار مجدد سایر برنامه‌ها، مستقر شوند.
• مستقل از فناوری: مایکروسرویس‌های فرانت‌اند می‌توانند با فناوری‌های مختلف ساخته شوند و همچنان با استفاده از فدراسیون ماژول یکپارچه شوند.
• کاهش زمان ساخت (Build): با اشتراک‌گذاری کد و وابستگی‌ها، فدراسیون ماژول می‌تواند زمان ساخت را کاهش داده و کارایی توسعه را بهبود بخشد.

فدراسیون ماژول چگونه کار می‌کند؟

فدراسیون ماژول با تعریف دو نوع برنامه کار می‌کند: میزبان (host) و ریموت (remote). برنامه میزبان برنامه اصلی است که ماژول‌ها را از برنامه‌های دیگر مصرف می‌کند. برنامه ریموت برنامه‌ای است که ماژول‌ها را برای مصرف توسط برنامه‌های دیگر در معرض نمایش قرار می‌دهد.

هنگامی که یک برنامه میزبان با دستور import برای ماژولی که توسط یک برنامه ریموت در معرض نمایش قرار گرفته است مواجه می‌شود، وب‌پک به صورت پویا برنامه ریموت را بارگذاری کرده و import را در زمان اجرا حل می‌کند. این به برنامه میزبان اجازه می‌دهد تا از ماژول برنامه ریموت طوری استفاده کند که گویی بخشی از کدبیس خود آن است.

مفاهیم کلیدی در فدراسیون ماژول:

• میزبان (Host): برنامه‌ای که ماژول‌ها را از برنامه‌های ریموت مصرف می‌کند.
• ریموت (Remote): برنامه‌ای که ماژول‌ها را برای مصرف توسط سایر برنامه‌ها در معرض نمایش قرار می‌دهد.
• ماژول‌های در معرض نمایش (Exposed Modules): ماژول‌هایی که یک برنامه ریموت برای مصرف توسط سایر برنامه‌ها در دسترس قرار می‌دهد.
• ماژول‌های مشترک (Shared Modules): ماژول‌هایی که بین برنامه‌های میزبان و ریموت به اشتراک گذاشته می‌شوند و باعث کاهش تکرار و بهبود عملکرد می‌شوند.

پیاده‌سازی مایکروسرویس‌های فرانت‌اند با فدراسیون ماژول: یک مثال عملی

بیایید یک برنامه تجارت الکترونیک ساده با سه مایکروسرویس فرانت‌اند را در نظر بگیریم: یک کاتالوگ محصول، یک سبد خرید و یک پروفایل کاربری.

هر مایکروسرویس فرانت‌اند توسط یک تیم جداگانه توسعه داده شده و به طور مستقل مستقر می‌شود. کاتالوگ محصول با ری‌اکت، سبد خرید با ویو.جی‌اس و پروفایل کاربری با انگولار ساخته شده است. برنامه اصلی به عنوان میزبان عمل می‌کند و این سه مایکروسرویس فرانت‌اند را در یک رابط کاربری واحد یکپارچه می‌کند.

مرحله ۱: پیکربندی برنامه‌های ریموت (Remote)

ابتدا، باید هر مایکروسرویس فرانت‌اند را به عنوان یک برنامه ریموت پیکربندی کنیم. این کار شامل تعریف ماژول‌هایی است که در معرض نمایش قرار می‌گیرند و ماژول‌های مشترکی که استفاده خواهند شد.

کاتالوگ محصول (ری‌اکت)

webpack.config.js:

const { ModuleFederationPlugin } = require('webpack').container;

module.exports = {
  // ...
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'productCatalog',
      filename: 'remoteEntry.js',
      exposes: {
        './ProductList': './src/components/ProductList',
      },
      shared: ['react', 'react-dom'],
    }),
  ],
};

در این پیکربندی، ما کامپوننت ProductList را از فایل ./src/components/ProductList در معرض نمایش قرار می‌دهیم. همچنین ماژول‌های react و react-dom را با برنامه میزبان به اشتراک می‌گذاریم.

سبد خرید (ویو.جی‌اس)

webpack.config.js:

const { ModuleFederationPlugin } = require('webpack').container;

module.exports = {
  // ...
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'shoppingCart',
      filename: 'remoteEntry.js',
      exposes: {
        './ShoppingCart': './src/components/ShoppingCart',
      },
      shared: ['vue'],
    }),
  ],
};

در اینجا، ما کامپوننت ShoppingCart را در معرض نمایش قرار داده و ماژول vue را به اشتراک می‌گذاریم.

پروفایل کاربر (انگولار)

webpack.config.js:

const { ModuleFederationPlugin } = require('webpack').container;

module.exports = {
  // ...
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'userProfile',
      filename: 'remoteEntry.js',
      exposes: {
        './UserProfile': './src/components/UserProfile',
      },
      shared: ['@angular/core', '@angular/common', '@angular/router'],
    }),
  ],
};

ما کامپوننت UserProfile را در معرض نمایش قرار داده و ماژول‌های ضروری انگولار را به اشتراک می‌گذاریم.

مرحله ۲: پیکربندی برنامه میزبان (Host)

سپس، باید برنامه میزبان را برای مصرف ماژول‌های در معرض نمایش قرار گرفته توسط برنامه‌های ریموت پیکربندی کنیم. این کار شامل تعریف ریموت‌ها و نگاشت آن‌ها به URLهای مربوطه است.

webpack.config.js:

const { ModuleFederationPlugin } = require('webpack').container;

module.exports = {
  // ...
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'mainApp',
      remotes: {
        productCatalog: 'productCatalog@http://localhost:3001/remoteEntry.js',
        shoppingCart: 'shoppingCart@http://localhost:3002/remoteEntry.js',
        userProfile: 'userProfile@http://localhost:3003/remoteEntry.js',
      },
      shared: ['react', 'react-dom', 'vue', '@angular/core', '@angular/common', '@angular/router'],
    }),
  ],
};

در این پیکربندی، ما سه ریموت تعریف می‌کنیم: productCatalog، shoppingCart، و userProfile. هر ریموت به URL فایل remoteEntry.js خود نگاشت شده است. ما همچنین وابستگی‌های مشترک را در بین تمام مایکروسرویس‌های فرانت‌اند به اشتراک می‌گذاریم.

مرحله ۳: استفاده از ماژول‌ها در برنامه میزبان

در نهایت، می‌توانیم ماژول‌های در معرض نمایش قرار گرفته توسط برنامه‌های ریموت را در برنامه میزبان مصرف کنیم. این کار شامل ایمپورت کردن ماژول‌ها با استفاده از ایمپورت‌های پویا و رندر کردن آن‌ها در مکان‌های مناسب است.

import React, { Suspense } from 'react';
const ProductList = React.lazy(() => import('productCatalog/ProductList'));
const ShoppingCart = React.lazy(() => import('shoppingCart/ShoppingCart'));
const UserProfile = React.lazy(() => import('userProfile/UserProfile'));

function App() {
  return (
    <div>
      <h1>برنامه تجارت الکترونیک</h1>
      <Suspense fallback={<div>در حال بارگذاری کاتالوگ محصول...</div>}>
        <ProductList />
      </Suspense>
      <Suspense fallback={<div>در حال بارگذاری سبد خرید...</div>}>
        <ShoppingCart />
      </Suspense>
      <Suspense fallback={<div>در حال بارگذاری پروفایل کاربر...</div>}>
        <UserProfile />
      </Suspense>
    </div>
  );
}

export default App;

ما از React.lazy و Suspense برای بارگذاری پویا ماژول‌ها از برنامه‌های ریموت استفاده می‌کنیم. این تضمین می‌کند که ماژول‌ها فقط زمانی که به آن‌ها نیاز است بارگذاری شوند، که باعث بهبود عملکرد برنامه می‌شود.

ملاحظات پیشرفته و بهترین شیوه‌ها

در حالی که فدراسیون ماژول مکانیزم قدرتمندی برای پیاده‌سازی مایکروسرویس‌های فرانت‌اند فراهم می‌کند، چندین ملاحظه پیشرفته و بهترین شیوه وجود دارد که باید در نظر داشت.

مدیریت نسخه و سازگاری

هنگام اشتراک‌گذاری ماژول‌ها بین مایکروسرویس‌های فرانت‌اند، مدیریت نسخه‌ها و اطمینان از سازگاری بسیار مهم است. مایکروسرویس‌های فرانت‌اند مختلف ممکن است وابستگی‌های متفاوتی داشته باشند یا به نسخه‌های مختلفی از ماژول‌های مشترک نیاز داشته باشند. استفاده از نسخه‌بندی معنایی (semantic versioning) و مدیریت دقیق وابستگی‌های مشترک می‌تواند به جلوگیری از تداخل‌ها و اطمینان از عملکرد بی‌نقص مایکروسرویس‌های فرانت‌اند با یکدیگر کمک کند.

ابزارهایی مانند `@module-federation/automatic-vendor-federation` را برای کمک به خودکارسازی فرآیند مدیریت وابستگی‌های مشترک در نظر بگیرید.

مدیریت وضعیت (State)

اشتراک‌گذاری وضعیت بین مایکروسرویس‌های فرانت‌اند می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. مایکروسرویس‌های فرانت‌اند مختلف ممکن است راه‌حل‌های مدیریت وضعیت متفاوتی داشته باشند یا به دسترسی‌های متفاوتی به وضعیت مشترک نیاز داشته باشند. چندین رویکرد برای مدیریت وضعیت در معماری مایکروسرویس فرانت‌اند وجود دارد، از جمله:

• کتابخانه‌های وضعیت مشترک: استفاده از یک کتابخانه وضعیت مشترک مانند Redux یا Zustand برای مدیریت وضعیت سراسری.
• رویدادهای سفارشی (Custom Events): استفاده از رویدادهای سفارشی برای برقراری ارتباط تغییرات وضعیت بین مایکروسرویس‌های فرانت‌اند.
• وضعیت مبتنی بر URL: کدگذاری وضعیت در URL و به اشتراک‌گذاری آن بین مایکروسرویس‌های فرانت‌اند.

بهترین رویکرد به نیازهای خاص برنامه و سطح وابستگی بین مایکروسرویس‌های فرانت‌اند بستگی دارد.

ارتباط بین مایکروسرویس‌های فرانت‌اند

مایکروسرویس‌های فرانت‌اند اغلب نیاز به برقراری ارتباط با یکدیگر برای تبادل داده یا راه‌اندازی اقدامات دارند. چندین راه برای دستیابی به این هدف وجود دارد، از جمله:

• رویدادهای سفارشی: استفاده از رویدادهای سفارشی برای پخش پیام‌ها بین مایکروسرویس‌های فرانت‌اند.
• سرویس‌های مشترک: ایجاد سرویس‌های مشترک که توسط همه مایکروسرویس‌های فرانت‌اند قابل دسترسی باشند.
• صف‌های پیام (Message Queues): استفاده از یک صف پیام برای برقراری ارتباط غیرهمزمان بین مایکروسرویس‌های فرانت‌اند.

انتخاب مکانیزم ارتباطی مناسب به پیچیدگی تعاملات و سطح جداسازی مطلوب بین مایکروسرویس‌های فرانت‌اند بستگی دارد.

ملاحظات امنیتی

هنگام پیاده‌سازی مایکروسرویس‌های فرانت‌اند، در نظر گرفتن پیامدهای امنیتی مهم است. هر مایکروسرویس فرانت‌اند باید مسئول امنیت خود باشد، از جمله احراز هویت، مجوزدهی و اعتبارسنجی داده‌ها. اشتراک‌گذاری کد و داده بین مایکروسرویس‌های فرانت‌اند باید به صورت ایمن و با کنترل‌های دسترسی مناسب انجام شود.

از اعتبارسنجی و پاک‌سازی مناسب ورودی‌ها برای جلوگیری از آسیب‌پذیری‌های اسکریپت‌نویسی بین سایتی (XSS) اطمینان حاصل کنید. وابستگی‌ها را به طور منظم برای رفع آسیب‌پذیری‌های امنیتی به‌روزرسانی کنید.

تست و نظارت (Monitoring)

تست و نظارت بر مایکروسرویس‌های فرانت‌اند می‌تواند پیچیده‌تر از تست و نظارت بر برنامه‌های یکپارچه باشد. هر مایکروسرویس فرانت‌اند باید به طور مستقل تست شود و تست‌های یکپارچه‌سازی باید برای اطمینان از عملکرد صحیح مایکروسرویس‌های فرانت‌اند با یکدیگر انجام شود. نظارت باید برای ردیابی عملکرد و سلامت هر مایکروسرویس فرانت‌اند پیاده‌سازی شود.

تست‌های سرتاسری (end-to-end) را که چندین مایکروسرویس فرانت‌اند را پوشش می‌دهند، برای اطمینان از یک تجربه کاربری بی‌نقص پیاده‌سازی کنید. معیارهای عملکرد برنامه را برای شناسایی گلوگاه‌ها و زمینه‌های بهبود نظارت کنید.

فدراسیون ماژول در مقابل سایر رویکردهای مایکروسرویس فرانت‌اند

در حالی که فدراسیون ماژول ابزار قدرتمندی برای ساخت مایکروسرویس‌های فرانت‌اند است، اما تنها رویکرد موجود نیست. سایر رویکردهای رایج مایکروسرویس فرانت‌اند عبارتند از:

• یکپارچه‌سازی در زمان ساخت (Build-Time): یکپارچه‌سازی مایکروسرویس‌های فرانت‌اند در زمان ساخت با استفاده از ابزارهایی مانند وب‌پک یا پارسل.
• یکپارچه‌سازی در زمان اجرا با iframes: جاسازی مایکروسرویس‌های فرانت‌اند در iframes.
• کامپوننت‌های وب (Web Components): استفاده از کامپوننت‌های وب برای ایجاد عناصر رابط کاربری قابل استفاده مجدد که می‌توانند بین مایکروسرویس‌های فرانت‌اند به اشتراک گذاشته شوند.
• Single-SPA: استفاده از یک فریم‌ورک مانند Single-SPA برای مدیریت مسیریابی و هماهنگی مایکروسرویس‌های فرانت‌اند.

هر رویکرد مزایا و معایب خاص خود را دارد و بهترین رویکرد به نیازهای خاص برنامه بستگی دارد.

فدراسیون ماژول در مقابل iframes

iframes ایزوله‌سازی قوی فراهم می‌کنند اما مدیریت آن‌ها می‌تواند دشوار باشد و به دلیل سربار هر iframe می‌تواند بر عملکرد تأثیر منفی بگذارد. ارتباط بین iframes نیز می‌تواند پیچیده باشد.

فدراسیون ماژول تجربه یکپارچه‌سازی بی‌نقص‌تری با عملکرد بهتر و ارتباط آسان‌تر بین مایکروسرویس‌های فرانت‌اند ارائه می‌دهد. با این حال، نیاز به مدیریت دقیق وابستگی‌های مشترک و نسخه‌ها دارد.

فدراسیون ماژول در مقابل Single-SPA

Single-SPA یک متا-فریم‌ورک است که رویکردی یکپارچه برای مدیریت و هماهنگی مایکروسرویس‌های فرانت‌اند فراهم می‌کند. این فریم‌ورک ویژگی‌هایی مانند زمینه مشترک، مسیریابی و مدیریت وضعیت را ارائه می‌دهد.

فدراسیون ماژول می‌تواند همراه با Single-SPA برای ارائه یک معماری انعطاف‌پذیر و مقیاس‌پذیر برای ساخت برنامه‌های مایکروسرویس فرانت‌اند پیچیده استفاده شود.

موارد استفاده از فدراسیون ماژول

فدراسیون ماژول برای انواع موارد استفاده مناسب است، از جمله:

• برنامه‌های سازمانی بزرگ: ساخت و نگهداری برنامه‌های سازمانی بزرگ و پیچیده با چندین تیم.
• پلتفرم‌های تجارت الکترونیک: ایجاد پلتفرم‌های تجارت الکترونیک ماژولار و مقیاس‌پذیر با ویژگی‌های مستقل مانند کاتالوگ محصولات، سبد خرید و فرآیندهای پرداخت.
• سیستم‌های مدیریت محتوا (CMS): توسعه پلتفرم‌های CMS انعطاف‌پذیر و قابل توسعه با ماژول‌های محتوای قابل سفارشی‌سازی.
• داشبوردها و پلتفرم‌های تحلیلی: ساخت داشبوردهای تعاملی و پلتفرم‌های تحلیلی با ویجت‌ها و تجسم‌های مستقل.

به عنوان مثال، یک شرکت تجارت الکترونیک جهانی مانند آمازون را در نظر بگیرید. آن‌ها می‌توانند از فدراسیون ماژول برای تقسیم وب‌سایت خود به مایکروسرویس‌های فرانت‌اند کوچکتر و مستقل مانند صفحات محصول، سبد خرید، فرآیند پرداخت و بخش مدیریت حساب کاربری استفاده کنند. هر یک از این مایکروسرویس‌های فرانت‌اند می‌تواند توسط تیم‌های جداگانه توسعه و مستقر شود، که امکان چرخه‌های توسعه سریع‌تر و افزایش چابکی را فراهم می‌کند. آن‌ها می‌توانند از فناوری‌های مختلف برای هر مایکروسرویس فرانت‌اند استفاده کنند، به عنوان مثال، ری‌اکت برای صفحات محصول، ویو.جی‌اس برای سبد خرید و انگولار برای فرآیند پرداخت. این به آن‌ها اجازه می‌دهد تا از نقاط قوت هر فناوری بهره‌مند شوند و بهترین ابزار را برای کار انتخاب کنند.

مثال دیگر یک بانک چندملیتی است. آن‌ها می‌توانند از فدراسیون ماژول برای ساخت یک پلتفرم بانکی استفاده کنند که متناسب با نیازهای خاص هر منطقه باشد. آن‌ها می‌توانند مایکروسرویس‌های فرانت‌اند مختلفی برای هر منطقه داشته باشند، با ویژگی‌هایی که مختص مقررات بانکی و ترجیحات مشتریان آن منطقه است. این به آن‌ها اجازه می‌دهد تا تجربه‌ای شخصی‌تر و مرتبط‌تر برای مشتریان خود فراهم کنند.

نتیجه‌گیری

فدراسیون ماژول رویکردی قدرتمند و انعطاف‌پذیر برای ساخت مایکروسرویس‌های فرانت‌اند ارائه می‌دهد. این امکان را به تیم‌ها می‌دهد تا به طور مستقل کار کنند، به طور مستقل استقرار دهند و فناوری‌هایی را انتخاب کنند که به بهترین وجه با نیازهایشان مطابقت دارد. با به اشتراک‌گذاری کد و وابستگی‌ها، فدراسیون ماژول می‌تواند زمان ساخت را کاهش دهد، عملکرد را بهبود بخشد و فرآیند توسعه را ساده‌تر کند.

در حالی که فدراسیون ماژول چالش‌های خود را دارد، مانند مدیریت نسخه و مدیریت وضعیت، این موارد را می‌توان با برنامه‌ریزی دقیق و استفاده از ابزارها و تکنیک‌های مناسب برطرف کرد. با پیروی از بهترین شیوه‌ها و در نظر گرفتن ملاحظات پیشرفته‌ای که در این راهنما مورد بحث قرار گرفت، می‌توانید با موفقیت مایکروسرویس‌های فرانت‌اند را با فدراسیون ماژول پیاده‌سازی کرده و برنامه‌های فرانت‌اند مقیاس‌پذیر، قابل نگهداری و مستقل بسازید.

همچنان که چشم‌انداز توسعه وب به تکامل خود ادامه می‌دهد، مایکروسرویس‌های فرانت‌اند به یک الگوی معماری مهم‌تر تبدیل می‌شوند. فدراسیون ماژول پایه‌ای محکم برای ساخت مایکروسرویس‌های فرانت‌اند فراهم می‌کند و ابزاری ارزشمند برای هر توسعه‌دهنده فرانت‌اندی است که به دنبال ساخت برنامه‌های وب مدرن و مقیاس‌پذیر است.