Mikrofrontends: Skaalautuvien verkkosovellusten arkkitehtuurimallit

Nykypäivän nopeatempoisessa digitaalisessa ympäristössä verkkosovelluksista on tulossa yhä monimutkaisempia. Organisaatioiden on toimitettava ominaisuuksia nopeasti, iteroitava tiheästi ja ylläpidettävä korkeaa laatutasoa. Mikrofrontends ovat nousseet tehokkaaksi arkkitehtuurilähestymistavaksi vastaamaan näihin haasteisiin hajottamalla suuret frontend-monoliitit pienempiin, itsenäisiin ja hallittaviin yksiköihin.

Mitä ovat mikrofrontends?

Mikrofrontends laajentavat mikropalveluiden periaatteet frontendiin. Sen sijaan, että rakennettaisiin yksi, monoliittinen frontend-sovellus, mikrofrontend-arkkitehtuuri hajottaa käyttöliittymän itsenäisiin, käyttöönotettaviin ja usein monitoiminnallisten tiimien omistamiin komponentteihin. Jokainen mikrofrontend toimii mini-sovelluksena, jolla on oma teknologiapino, kehityksen elinkaari ja käyttöönotto-ketju. Avainasemassa on, että jokainen tiimi voi työskennellä itsenäisesti, mikä johtaa kehityksen nopeutumiseen ja joustavuuden lisääntymiseen.

Ajattele sitä kuin talon rakentamista. Sen sijaan, että yksi suuri tiimi rakentaisi koko talon alusta alkaen, sinulla on erilliset tiimit vastuussa keittiöstä, kylpyhuoneista, makuuhuoneista ja olohuoneista. Jokainen tiimi voi valita haluamansa työkalut ja tekniikat ja työskennellä itsenäisesti suorittaakseen oman osansa projektista. Lopuksi nämä komponentit yhdistyvät muodostaen yhtenäisen ja toimivan talon.

Mikrofrontendien edut

Mikrofrontend-arkkitehtuurin käyttöönotto voi tuoda organisaatiollesi lukuisia etuja, kuten:

• Lisääntynyt skaalautuvuus: Itsenäiset tiimit voivat työskennellä sovelluksen eri osien parissa samanaikaisesti, mikä mahdollistaa nopeamman ominaisuuksien kehityksen ja käyttöönoton.
• Parannettu ylläpidettävyys: Pienempiä, itsenäisiä koodikantoja on helpompi ymmärtää, testata ja ylläpitää.
• Teknologian monimuotoisuus: Tiimit voivat valita parhaan teknologiapinon tietylle mikrofrontendilleen ilman, että niitä rajoittavat koko sovellukselle tehdyt valinnat. Tämä mahdollistaa kokeilun ja innovoinnin.
• Itsenäinen käyttöönotto: Jokainen mikrofrontend voidaan ottaa käyttöön itsenäisesti, mikä vähentää suurten käyttöönottojen riskiä ja mahdollistaa nopeammat iteraatiosyklit. Tämä mahdollistaa jatkuvan toimituksen ja nopeamman markkinoille tulon.
• Autonomiset tiimit: Tiimeillä on täysi omistajuus mikrofronteilleen, mikä edistää vastuuntuntoa ja vastuuvelvollisuutta. Tämä autonomia johtaa lisääntyneeseen motivaatioon ja tuottavuuteen.
• Koodin uudelleenkäytettävyys: Yleisiä komponentteja voidaan jakaa mikrofrontendien kesken, mikä vähentää koodin päällekkäisyyttä ja parantaa johdonmukaisuutta.
• Joustavuus: Jos yksi mikrofrontend epäonnistuu, se ei välttämättä kaada koko sovellusta. Muut mikrofrontends voivat jatkaa toimintaansa itsenäisesti.

Mikrofrontendien haitat

Vaikka mikrofrontends tarjoavat merkittäviä etuja, ne tuovat myös joitain haasteita, jotka on otettava huomioon huolellisesti:

• Lisääntynyt monimutkaisuus: Useiden mikrofrontendien hallinta voi olla monimutkaisempaa kuin yhden monoliittisen sovelluksen hallinta. Tämä edellyttää vankkaa infrastruktuuria, valvontaa ja työkaluja.
• Suurempi alkuinvestointi: Mikrofrontendien infrastruktuurin ja työkalujen pystyttäminen voi vaatia merkittävän alkuinvestoinnin.
• Integraatiohaasteet: Eri mikrofrontendien integrointi yhtenäiseksi käyttökokemukseksi voi olla haastavaa. Huolellinen suunnittelu ja koordinointi ovat välttämättömiä.
• Poikkileikkaavat huolenaiheet: Poikkileikkaavien huolenaiheiden, kuten todennuksen, valtuutuksen ja reitityksen hallinta voi olla monimutkaisempaa mikrofrontend-arkkitehtuurissa.
• Suorituskyvyn ylikuormitus: Useiden mikrofrontendien lataaminen voi aiheuttaa suorituskyvyn ylikuormitusta, erityisesti jos niitä ei ole optimoitu oikein.
• Lisääntynyt viestinnän ylikuormitus: Tiimien on kommunikoitava ja tehtävä yhteistyötä tehokkaasti varmistaakseen, että eri mikrofrontends toimivat hyvin yhdessä.
• Operatiivinen ylikuormitus: Useiden mikrofrontendien käyttöönotto ja hallinta vaatii enemmän operatiivista ponnistelua kuin yksi monoliittinen sovellus.

Mikrofrontend-arkkitehtuurimallit

Mikrofrontendien toteuttamiseen voidaan käyttää useita arkkitehtuurimalleja. Jokaisella mallilla on omat vahvuutensa ja heikkoutensa, ja paras valinta riippuu sovelluksesi erityisvaatimuksista.

1. Koontiaikainen integraatio

Tässä mallissa mikrofrontends kootaan ja otetaan käyttöön erillisinä paketteina, jotka sitten yhdistetään koontiaikana lopullisen sovelluksen luomiseksi. Tämä lähestymistapa on yksinkertainen toteuttaa, mutta tarjoaa vähemmän joustavuutta ja itsenäistä käyttöönottoa.

Esimerkki: Yritys, joka rakentaa verkkokauppa-alustaa. "Tuoteluettelo"-mikrofrontend, "ostoskori"-mikrofrontend ja "kassa"-mikrofrontend kehitetään erikseen. Koontiprosessin aikana nämä yksittäiset komponentit integroidaan yhdeksi käyttöönotto-paketiksi käyttämällä Webpack Module Federation -työkalua tai vastaavaa.

Edut:

• Yksinkertainen toteuttaa
• Hyvä suorituskyky

Haitat:

• Rajoitettu joustavuus
• Edellyttää koko sovelluksen uudelleenkäyttöönottoa kaikille muutoksille
• Ei todella itsenäistä käyttöönottoa

2. Suoritusaikainen integraatio iframejen kautta

Tämä malli käyttää iframeja upottaakseen mikrofrontends yhdelle sivulle. Jokainen iframe toimii itsenäisenä säiliönä mikrofrontendille, mikä mahdollistaa täydellisen eristyksen ja itsenäisen käyttöönoton. Iframet voivat kuitenkin aiheuttaa suorituskyvyn ylikuormitusta ja rajoituksia viestinnän ja tyylin suhteen.

Esimerkki: Globaali rahoituspalveluyritys haluaa integroida eri sovelluksia yhdelle kojetaululle. Jokainen sovellus (esim. "kaupankäyntialusta", "riskienhallintajärjestelmä", "portfolioanalyysityökalu") otetaan käyttöön erillisenä mikrofrontendinä ja ladataan iframeen. Pääkojetaulu toimii säiliönä, joka tarjoaa yhtenäisen navigointikokemuksen.

Edut:

• Täydellinen eristys
• Itsenäinen käyttöönotto

Haitat:

• Suorituskyvyn ylikuormitus
• Viestintähaasteet iframejen välillä
• Tyylin epäyhdenmukaisuudet
• Saavutettavuushuolenaiheet

3. Suoritusaikainen integraatio Web Components -komponenttien kautta

Web Components -komponentit tarjoavat vakiintuneen tavan luoda uudelleenkäytettäviä mukautettuja HTML-elementtejä. Tässä mallissa jokainen mikrofrontend toteutetaan Web Components -komponenttina, joka voidaan sitten yhdistää sivulle käyttämällä tavallista HTML-merkintää. Tämä lähestymistapa tarjoaa hyvän joustavuuden ja yhteentoimivuuden, mutta edellyttää huolellista suunnittelua ja koordinointia johdonmukaisuuden varmistamiseksi ja nimeämisristiriitojen välttämiseksi.

Esimerkki: Suuri mediaorganisaatio rakentaa uutissivustoa. "Artikkelinäyttö"-mikrofrontend, "videosoitin"-mikrofrontend ja "kommenttiosio"-mikrofrontend toteutetaan kukin Web Components -komponentteina. Nämä komponentit voidaan sitten ladata ja yhdistää dynaamisesti sivulle näytettävän sisällön perusteella.

Edut:

• Hyvä joustavuus
• Yhteentoimivuus
• Uudelleenkäytettävyys

Haitat:

• Edellyttää huolellista suunnittelua ja koordinointia
• Mahdolliset nimeämisristiriidat
• Selainyhteensopivuusnäkökohdat (vaikka polyfillsejä on olemassa)

4. Suoritusaikainen integraatio JavaScriptin kautta

Tämä malli sisältää mikrofrontendien lataamisen ja hahmontamisen dynaamisesti JavaScriptin avulla. Keskeinen orkestrointikomponentti on vastuussa eri mikrofrontendien noutamisesta ja hahmontamisesta sivulla. Tämä lähestymistapa tarjoaa maksimaalisen joustavuuden ja hallinnan, mutta edellyttää riippuvuuksien ja reitityksen huolellista hallintaa.

Esimerkki: Monikansallinen telekommunikaatioyritys rakentaa asiakaspalveluportaalia. "Tilin hallinta"-mikrofrontend, "laskutustiedot"-mikrofrontend ja "vianmääritys"-mikrofrontend ladataan dynaamisesti JavaScriptin avulla käyttäjän profiilin ja suoritettavan tehtävän perusteella. Keskeinen reititin määrittää, mikä mikrofrontend ladataan URL-osoitteen perusteella.

Edut:

• Maksimaalinen joustavuus ja hallinta
• Dynaaminen lataus ja hahmontaminen

Haitat:

• Monimutkainen toteutus
• Edellyttää riippuvuuksien ja reitityksen huolellista hallintaa
• Mahdolliset suorituskyvyn pullonkaulat
• Lisääntyneet tietoturvanäkökohdat

5. Suoritusaikainen integraatio Edge Side Includes (ESI) -tekniikan avulla

ESI on merkintäkieli, jonka avulla voit sisällyttää dynaamisesti sisältökatkelmia sivulle reunapalvelimella (esim. CDN). Tätä mallia voidaan käyttää mikrofrontendien koostamiseen reunalla, mikä mahdollistaa nopean ja tehokkaan hahmontamisen. ESI:llä on kuitenkin rajoitettu selaintuki, ja sen virheenkorjaus voi olla vaikeaa.

Esimerkki: Globaali verkkokauppias käyttää CDN:ää verkkosivustonsa toimittamiseen. "Tuotesuositus"-mikrofrontend hahmonnetaan ESI:n avulla ja sisällytetään tuotetietosivulle. Tämän avulla jälleenmyyjä voi mukauttaa suosituksia käyttäjän selaushistorian perusteella vaikuttamatta sivun suorituskykyyn.

Edut:

• Nopea ja tehokas hahmontaminen
• Parannettu suorituskyky

Haitat:

• Rajoitettu selaintuki
• Vaikea virheenkorjaus
• Vaatii erikoistuneen infrastruktuurin

6. Suoritusaikainen integraatio Server Side Includes (SSI) -tekniikan avulla

Samanlainen kuin ESI, SSI on direktiivi, jonka avulla voit sisällyttää tiedostoja verkkosivulle palvelimella. Vaikka se on vähemmän dynaaminen kuin jotkin vaihtoehdot, se tarjoaa peruskoostumismekanismin. Sitä käytetään tyypillisesti yksinkertaisempien verkkosivustojen kanssa, ja se on harvinaisempi nykyaikaisissa mikrofrontend-arkkitehtuureissa.

Esimerkki: Pieni kansainvälinen verkkokirjakauppa käyttää SSI:tä sisällyttämään yhteisen ylä- ja alatunnisteen kaikille verkkosivustonsa sivuille. Ylä- ja alatunniste tallennetaan erillisiin tiedostoihin ja sisällytetään SSI-direktiivien avulla.

Edut:

• Yksinkertainen toteutus

Haitat:

• Rajoitettu joustavuus
• Ei sovellu monimutkaisiin mikrofrontend-arkkitehtuureihin

Oikean arkkitehtuurimallin valitseminen

Paras arkkitehtuurimalli mikrofrontend-toteutuksellesi riippuu useista tekijöistä, kuten:

• Sovelluksesi monimutkaisuus: Yksinkertaisissa sovelluksissa koontiaikainen integrointi tai iframet voivat riittää. Monimutkaisemmissa sovelluksissa Web Components -komponentit tai JavaScript-pohjainen integrointi voivat olla sopivampia.
• Vaadittava itsenäisyyden aste: Jos tarvitset maksimaalisen itsenäisyyden ja joustavuuden, suoritusaikainen integrointi JavaScriptin tai Web Components -komponenttien kautta on paras valinta.
• Tiimisi taidot ja kokemus: Valitse malli, jonka tiimisi tuntee olonsa mukavaksi ja jolla on taidot toteuttaa.
• Infrastruktuurisi ja työkalusi: Varmista, että infrastruktuurisi ja työkalusi tukevat valittua mallia.
• Suorituskykyvaatimukset: Ota huomioon kunkin mallin suorituskykyvaikutukset ja valitse se, joka parhaiten vastaa tarpeitasi.

Käytännön näkökohtia mikrofrontend-toteutukselle

Mikrofrontend-arkkitehtuurin toteuttaminen edellyttää huolellista suunnittelua ja toteutusta. Tässä on joitain käytännön näkökohtia, jotka on syytä pitää mielessä:

• Aseta selkeät rajat: Määritä selkeät rajat mikrofrontendien välille varmistaaksesi, että ne ovat todella itsenäisiä.
• Määritä yhteinen rajapinta: Määritä yhteinen rajapinta mikrofrontendien väliselle viestinnälle varmistaaksesi yhteentoimivuuden.
• Toteuta vankka reititysmekanismi: Toteuta vankka reititysmekanismi varmistaaksesi, että käyttäjät voivat navigoida saumattomasti mikrofrontendien välillä.
• Hallitse jaettuja riippuvuuksia: Hallitse jaettuja riippuvuuksia huolellisesti välttääksesi ristiriitoja ja varmistaaksesi johdonmukaisuuden.
• Toteuta kattava testausstrategia: Toteuta kattava testausstrategia varmistaaksesi, että mikrofrontends toimivat hyvin yhdessä.
• Valvo suorituskykyä: Valvo mikrofrontendien suorituskykyä tunnistaaksesi ja korjataksesi pullonkauloja.
• Määritä selkeä omistajuus: Määritä selkeä omistajuus kullekin mikrofrontendille tietylle tiimille.
• Dokumentoi kaikki: Dokumentoi mikrofrontendien arkkitehtuuri, suunnittelu ja toteutus varmistaaksesi, että kaikki ovat samalla sivulla.
• Tietoturvanäkökohdat: Toteuta vankat tietoturvatoimenpiteet suojataksesi sovellusta haavoittuvuuksilta.

Tosielämän esimerkkejä mikrofrontendien käyttöönotosta

Useat organisaatiot ovat onnistuneesti ottaneet käyttöön mikrofrontend-arkkitehtuureja rakentaakseen skaalautuvia ja ylläpidettäviä verkkosovelluksia. Tässä on muutamia esimerkkejä:

• Spotify: Spotify käyttää mikrofrontendsejä työpöytäsovelluksensa rakentamiseen. Eri tiimit ovat vastuussa sovelluksen eri osista, kuten musiikkisoittimesta, hakutoiminnosta ja sosiaalisista ominaisuuksista.
• IKEA: IKEA käyttää mikrofrontendsejä verkkokauppasivustonsa rakentamiseen. Eri tiimit ovat vastuussa verkkosivuston eri osista, kuten tuoteluettelosta, ostoskorista ja kassaprosessista.
• DAZN: DAZN, urheilun suoratoistopalvelu, käyttää mikrofrontendsejä verkkosovelluksensa rakentamiseen. Tämän avulla he voivat itsenäisesti päivittää ominaisuuksia eri urheilulajien ja alueiden välillä.
• OpenTable: OpenTable, online-ravintolavarauspalvelu, käyttää mikrofrontendsejä hallitakseen alustansa eri näkökohtia, mikä mahdollistaa nopeamman kehityksen ja käyttöönoton.

Johtopäätös

Mikrofrontends tarjoavat vakuuttavan arkkitehtuurilähestymistavan skaalautuvien, ylläpidettävien ja joustavien verkkosovellusten rakentamiseen. Vaikka ne tuovat joitain haasteita, kehityksen nopeutumisen, parantuneen ylläpidettävyyden ja teknologian monimuotoisuuden edut voivat olla merkittäviä. Harkitsemalla huolellisesti eri arkkitehtuurimalleja ja käytännön näkökohtia organisaatiot voivat onnistuneesti ottaa käyttöön mikrofrontendsejä ja niittää tämän tehokkaan lähestymistavan palkinnot. Avainasemassa on valita oikea malli omiin tarpeisiisi ja investoida tarvittavaan infrastruktuuriin, työkaluihin ja koulutukseen onnistuneen toteutuksen varmistamiseksi. Verkkosovellusten monimutkaisuuden kasvaessa mikrofrontendseistä tulee todennäköisesti yhä tärkeämpi arkkitehtuurimalli nykyaikaisten, skaalautuvien ja ylläpidettävien käyttöliittymien rakentamisessa.