שליטה ב-JavaScript Module Federation: הכוח של Shared Scope ושיתוף תלויות

בנוף המתפתח במהירות של פיתוח ווב, בניית יישומים מדרגיים וקלים לתחזוקה דורשת לעיתים קרובות אימוץ של דפוסי ארכיטקטורה מתוחכמים. בין אלה, הרעיון של מיקרו-פרונטאנדים צבר תאוצה משמעותית, ומאפשר לצוותים לפתח ולפרוס חלקים של יישום באופן עצמאי. בלב היכולת לאפשר אינטגרציה חלקה ושיתוף קוד יעיל בין יחידות עצמאיות אלו נמצא הפלאגין Module Federation של Webpack, ומרכיב קריטי בכוחו הוא ה-סקופ המשותף (shared scope).

מדריך מקיף זה צולל לעומק מנגנון ה-shared scope בתוך JavaScript Module Federation. נחקור מהו, מדוע הוא חיוני לשיתוף תלויות, כיצד הוא פועל, ואסטרטגיות מעשיות ליישומו ביעילות. מטרתנו היא לצייד מפתחים בידע הדרוש כדי למנף תכונה עוצמתית זו לשיפור ביצועים, הקטנת גודלי החבילות (bundles), וחוויית מפתח משופרת בקרב צוותי פיתוח גלובליים מגוונים.

מהו JavaScript Module Federation?

לפני שצוללים ל-shared scope, חיוני להבין את מושג היסוד של Module Federation. הוצג עם Webpack 5, Module Federation הוא פתרון בזמן בנייה (build-time) ובזמן ריצה (run-time) המאפשר ליישומי JavaScript לשתף קוד באופן דינמי (כמו ספריות, פריימוורקים, או אפילו רכיבים שלמים) בין יישומים שעברו קומפילציה נפרדת. משמעות הדבר היא שניתן להחזיק מספר יישומים נפרדים (המכונים לעיתים קרובות 'remotes' או 'consumers') שיכולים לטעון קוד מיישום 'קונטיינר' (container) או 'מארח' (host), ולהיפך.

היתרונות העיקריים של Module Federation כוללים:

• שיתוף קוד: מונע קוד מיותר על פני מספר יישומים, מקטין את גודלי החבילות הכוללים ומשפר את זמני הטעינה.
• פריסה עצמאית: צוותים יכולים לפתח ולפרוס חלקים שונים של יישום גדול באופן עצמאי, מה שמעודד זריזות ומחזורי שחרור מהירים יותר.
• אגנוסטיות טכנולוגית: על אף שהוא משמש בעיקר עם Webpack, הוא מאפשר שיתוף בין כלי בנייה או פריימוורקים שונים במידה מסוימת, ומקדם גמישות.
• אינטגרציה בזמן ריצה: ניתן להרכיב יישומים בזמן ריצה, מה שמאפשר עדכונים דינמיים ומבני יישום גמישים.

הבעיה: תלויות מיותרות במיקרו-פרונטאנדים

שקלו תרחיש שבו יש לכם מספר מיקרו-פרונטאנדים שכולם תלויים באותה גרסה של ספריית ממשק משתמש פופולרית כמו React, או ספריית ניהול מצב כמו Redux. ללא מנגנון לשיתוף, כל מיקרו-פרונטאנד יכלול בחבילה שלו עותק משלו של תלויות אלו. הדבר מוביל ל:

• גודלי חבילות מנופחים: כל יישום משכפל שלא לצורך ספריות נפוצות, מה שמוביל לגדלי הורדה גדולים יותר עבור המשתמשים.
• צריכת זיכרון מוגברת: מופעים מרובים של אותה ספרייה הנטענים בדפדפן יכולים לצרוך יותר זיכרון.
• התנהגות לא עקבית: גרסאות שונות של ספריות משותפות על פני יישומים יכולות להוביל לבאגים עדינים ובעיות תאימות.
• בזבוז משאבי רשת: משתמשים עשויים להוריד את אותה ספרייה מספר פעמים אם הם מנווטים בין מיקרו-פרונטאנדים שונים.

כאן נכנס לתמונה ה-shared scope של Module Federation, המציע פתרון אלגנטי לאתגרים אלה.

הבנת ה-Shared Scope של Module Federation

ה-סקופ המשותף (shared scope), המוגדר לעיתים קרובות באמצעות האפשרות shared בתוך הפלאגין Module Federation, הוא המנגנון המאפשר למספר יישומים שנפרסו באופן עצמאי לשתף תלויות. כאשר הוא מוגדר, Module Federation מבטיח שמופע יחיד של תלות שצוינה נטען ונעשה זמין לכל היישומים הדורשים אותו.

בבסיסו, ה-shared scope פועל על ידי יצירת רישום או קונטיינר גלובלי עבור מודולים משותפים. כאשר יישום מבקש תלות משותפת, Module Federation בודק את הרישום הזה. אם התלות כבר קיימת (כלומר, נטענה על ידי יישום אחר או המארח), הוא משתמש במופע הקיים. אחרת, הוא טוען את התלות ורושם אותה בסקופ המשותף לשימוש עתידי.

התצורה נראית בדרך כלל כך:

            // webpack.config.js

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

module.exports = {
  // ... other webpack configurations
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'container',
      remotes: {
        'app1': 'app1@http://localhost:3001/remoteEntry.js',
        'app2': 'app2@http://localhost:3002/remoteEntry.js',
      },
      shared: {
        'react': {
          singleton: true,
          eager: true,
          requiredVersion: '^18.0.0',
        },
        'react-dom': {
          singleton: true,
          eager: true,
          requiredVersion: '^18.0.0',
        },
      },
    }),
  ],
};

            

              
                Copy
              
            
          

אפשרויות תצורה מרכזיות עבור תלויות משותפות:

• singleton: true: זוהי אולי האפשרות הקריטית ביותר. כאשר היא מוגדרת כ-true, היא מבטיחה שרק מופע יחיד של התלות המשותפת ייטען על פני כל היישומים הצורכים אותה. אם מספר יישומים מנסים לטעון את אותה תלות singleton, Module Federation יספק להם את אותו המופע.
• eager: true: כברירת מחדל, תלויות משותפות נטענות באופן עצל (lazily), כלומר הן מאוחזרות רק כאשר הן מיובאות או נמצאות בשימוש באופן מפורש. הגדרת eager: true כופה על התלות להיטען ברגע שהיישום מתחיל, גם אם היא אינה בשימוש מיידי. זה יכול להועיל עבור ספריות קריטיות כמו פריימוורקים כדי להבטיח שהן זמינות מההתחלה.
• requiredVersion: '...': אפשרות זו מציינת את הגרסה הנדרשת של התלות המשותפת. Module Federation ינסה להתאים את הגרסה המבוקשת. אם מספר יישומים דורשים גרסאות שונות, ל-Module Federation יש מנגנונים להתמודד עם זה (שנדון בהם בהמשך).
• version: '...': ניתן להגדיר במפורש את גרסת התלות שתפורסם לסקופ המשותף.
• import: false: הגדרה זו אומרת ל-Module Federation לא לכלול אוטומטית את התלות המשותפת בחבילה. במקום זאת, הוא מצפה שהיא תסופק חיצונית (שזוהי התנהגות ברירת המחדל בעת שיתוף).
• packageDir: '...': מציין את ספריית החבילה שממנה יש לפתור את התלות המשותפת, שימושי ב-monorepos.

כיצד Shared Scope מאפשר שיתוף תלויות

בואו נפרק את התהליך עם דוגמה מעשית. דמיינו שיש לנו יישום 'קונטיינר' ראשי ושני יישומים 'מרוחקים', `app1` ו-`app2`. כל שלושת היישומים תלויים ב-`react` ו-`react-dom` גרסה 18.

תרחיש 1: אפליקציית הקונטיינר משתפת תלויות

בתצורה נפוצה זו, אפליקציית הקונטיינר מגדירה את התלויות המשותפות. קובץ ה-`remoteEntry.js`, שנוצר על ידי Module Federation, חושף את המודולים המשותפים הללו.

תצורת ה-Webpack של הקונטיינר (`container/webpack.config.js`):

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

module.exports = {
  // ...
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'container',
      filename: 'remoteEntry.js',
      exposes: {
        './App': './src/App',
      },
      shared: {
        'react': {
          singleton: true,
          eager: true,
          requiredVersion: '^18.0.0',
        },
        'react-dom': {
          singleton: true,
          eager: true,
          requiredVersion: '^18.0.0',
        },
      },
    }),
  ],
};

            

              
                Copy
              
            
          

כעת, `app1` ו-`app2` יצרכו את התלויות המשותפות הללו.

תצורת ה-Webpack של `app1` (`app1/webpack.config.js`):

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

module.exports = {
  // ...
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'app1',
      filename: 'remoteEntry.js',
      exposes: {
        './Feature1': './src/Feature1',
      },
      remotes: {
        'container': 'container@http://localhost:3000/remoteEntry.js',
      },
      shared: {
        'react': {
          singleton: true,
          requiredVersion: '^18.0.0',
        },
        'react-dom': {
          singleton: true,
          requiredVersion: '^18.0.0',
        },
      },
    }),
  ],
};

            

              
                Copy
              
            
          

תצורת ה-Webpack של `app2` (`app2/webpack.config.js`):

התצורה עבור `app2` תהיה דומה לזו של `app1`, תוך הצהרה גם כן על `react` ו-`react-dom` כמשותפים עם אותן דרישות גרסה.

כיצד זה עובד בזמן ריצה:

1. אפליקציית הקונטיינר נטענת ראשונה, והופכת את מופעי ה-`react` ו-`react-dom` המשותפים שלה לזמינים בסקופ של Module Federation שלה.
2. כאשר `app1` נטענת, היא מבקשת את `react` ו-`react-dom`. ה-Module Federation ב-`app1` רואה שהם מסומנים כמשותפים ועם `singleton: true`. הוא בודק את הסקופ הגלובלי למופעים קיימים. אם הקונטיינר כבר טען אותם, `app1` משתמשת מחדש במופעים אלה.
3. באופן דומה, כאשר `app2` נטענת, היא גם משתמשת מחדש באותם מופעי `react` ו-`react-dom`.

התוצאה היא שרק עותק אחד של `react` ו-`react-dom` נטען לדפדפן, מה שמפחית משמעותית את גודל ההורדה הכולל.

תרחיש 2: שיתוף תלויות בין אפליקציות מרוחקות

Module Federation מאפשר גם לאפליקציות מרוחקות לשתף תלויות ביניהן. אם `app1` ו-`app2` שתיהן משתמשות בספרייה שאינה משותפת על ידי הקונטיינר, הן עדיין יכולות לשתף אותה אם שתיהן מצהירות עליה כמשותפת בתצורות שלהן.

דוגמה: נניח ש-`app1` ו-`app2` שתיהן משתמשות בספריית כלי עזר `lodash`.

תצורת ה-Webpack של `app1` (הוספת lodash):

            
// ... within ModuleFederationPlugin for app1
shared: {
  // ... react, react-dom
  'lodash': {
    singleton: true,
    requiredVersion: '^4.17.21',
  },
},

            

              
                Copy
              
            
          

תצורת ה-Webpack של `app2` (הוספת lodash):

            
// ... within ModuleFederationPlugin for app2
shared: {
  // ... react, react-dom
  'lodash': {
    singleton: true,
    requiredVersion: '^4.17.21',
  },
},

            

              
                Copy
              
            
          

במקרה זה, גם אם הקונטיינר אינו משתף במפורש את `lodash`, `app1` ו-`app2` יצליחו לשתף מופע יחיד של `lodash` ביניהן, בתנאי שהן נטענות באותו הקשר דפדפן.

טיפול באי-התאמות גרסה

אחד האתגרים הנפוצים ביותר בשיתוף תלויות הוא תאימות גרסאות. מה קורה כאשר `app1` דורשת `react` גרסה 18.1.0 ו-`app2` דורשת `react` גרסה 18.2.0? Module Federation מספק אסטרטגיות חזקות לניהול תרחישים אלה.

1. התאמת גרסה קפדנית (התנהגות ברירת המחדל עבור `requiredVersion`)

כאשר מציינים גרסה מדויקת (למשל, '18.1.0') או טווח קפדני (למשל, '^18.1.0'), Module Federation יאכוף זאת. אם יישום מנסה לטעון תלות משותפת עם גרסה שאינה עומדת בדרישה של יישום אחר שכבר משתמש בה, הדבר עלול להוביל לשגיאות.

2. טווחי גרסאות וחלופות (Fallbacks)

האפשרות requiredVersion תומכת בטווחי גרסאות סמנטיות (SemVer). לדוגמה, '^18.0.0' פירושו כל גרסה מ-18.0.0 ועד (אך לא כולל) 19.0.0. אם מספר יישומים דורשים גרסאות בטווח זה, Module Federation ישתמש בדרך כלל בגרסה התואמת הגבוהה ביותר שעומדת בכל הדרישות.

שקלו את המקרה הבא:

• קונטיינר: shared: { 'react': { requiredVersion: '^18.0.0' } }
• `app1`: shared: { 'react': { requiredVersion: '^18.1.0' } }
• `app2`: shared: { 'react': { requiredVersion: '^18.2.0' } }

אם הקונטיינר נטען ראשון, הוא מקבע את `react` גרסה 18.0.0 (או כל גרסה שהוא מכיל בפועל). כאשר `app1` מבקשת `react` עם `^18.1.0`, היא עלולה להיכשל אם גרסת הקונטיינר נמוכה מ-18.1.0. עם זאת, אם `app1` נטענת ראשונה ומספקת `react` גרסה 18.1.0, ולאחר מכן `app2` מבקשת `react` עם `^18.2.0`, Module Federation ינסה לעמוד בדרישתה של `app2`. אם מופע ה-`react` בגרסה 18.1.0 כבר נטען, הוא עשוי לזרוק שגיאה מכיוון ש-18.1.0 אינו עומד בדרישת `^18.2.0`.

כדי למנוע זאת, הנוהג המומלץ הוא להגדיר תלויות משותפות עם טווח הגרסאות הרחב ביותר האפשרי, בדרך כלל באפליקציית הקונטיינר. לדוגמה, שימוש ב-'^18.0.0' מאפשר גמישות. אם לאפליקציה מרוחקת ספציפית יש תלות קשיחה בגרסת תיקון חדשה יותר, יש להגדיר אותה כך שתספק במפורש את הגרסה הזו.

3. שימוש ב-`shareKey` ו-`shareScope`

Module Federation מאפשר גם לשלוט על המפתח שתחתיו מודול משותף ועל הסקופ שבו הוא נמצא. זה יכול להיות שימושי עבור תרחישים מתקדמים, כגון שיתוף גרסאות שונות של אותה ספרייה תחת מפתחות שונים.

4. האפשרות `strictVersion`

כאשר strictVersion מופעל (שזוהי ברירת המחדל עבור requiredVersion), Module Federation זורק שגיאה אם לא ניתן לספק תלות. הגדרת strictVersion: false יכולה לאפשר טיפול גמיש יותר בגרסאות, שבו Module Federation עשוי לנסות להשתמש בגרסה ישנה יותר אם גרסה חדשה יותר אינה זמינה, אך הדבר עלול להוביל לשגיאות בזמן ריצה.

שיטות עבודה מומלצות לשימוש ב-Shared Scope

כדי למנף ביעילות את ה-Shared Scope של Module Federation ולהימנע ממלכודות נפוצות, שקלו את השיטות המומלצות הבאות:

1. ריכוז תלויות משותפות: ייעדו יישום ראשי (לרוב הקונטיינר או יישום ספרייה משותפת ייעודי) להיות מקור האמת לתלויות נפוצות ויציבות כמו פריימוורקים (React, Vue, Angular), ספריות רכיבי UI, וספריות ניהול מצב.
2. הגדרת טווחי גרסאות רחבים: השתמשו בטווחי SemVer (למשל, '^18.0.0') עבור תלויות משותפות ביישום השיתוף הראשי. זה מאפשר ליישומים אחרים להשתמש בגרסאות תואמות מבלי לכפות עדכונים קפדניים על פני כל המערכת האקולוגית.
3. תיעוד ברור של תלויות משותפות: שמרו על תיעוד ברור לגבי אילו תלויות משותפות, גרסאותיהן, ואילו יישומים אחראים על שיתופן. זה עוזר לצוותים להבין את גרף התלויות.
4. ניטור גודלי החבילות: נתחו באופן קבוע את גודלי החבילות של היישומים שלכם. ה-shared scope של Module Federation אמור להוביל להפחתה בגודל ה-chunks הנטענים דינמית, ככל שתלויות נפוצות הופכות לחיצוניות.
5. ניהול תלויות לא דטרמיניסטיות: היזהרו עם תלויות המתעדכנות בתדירות גבוהה או שיש להן APIs לא יציבים. שיתוף תלויות כאלה עשוי לדרוש ניהול גרסאות ובדיקות קפדניים יותר.
6. שימוש מושכל ב-`eager: true`: בעוד ש-`eager: true` מבטיח שתלות תיטען מוקדם, שימוש יתר עלול להוביל לטעינות ראשוניות גדולות יותר. השתמשו בו עבור ספריות קריטיות החיוניות להפעלת היישום.
7. בדיקות הן קריטיות: בדקו היטב את האינטגרציה של המיקרו-פרונטאנדים שלכם. ודאו שתלויות משותפות נטענות כראוי ושקונפליקטים של גרסאות מטופלים בחן. בדיקות אוטומטיות, כולל בדיקות אינטגרציה ובדיקות קצה-לקצה, הן חיוניות.
8. שקלו שימוש ב-Monorepos לפשטות: עבור צוותים המתחילים עם Module Federation, ניהול תלויות משותפות בתוך monorepo (באמצעות כלים כמו Lerna או Yarn Workspaces) יכול לפשט את ההתקנה ולהבטיח עקביות. האפשרות `packageDir` שימושית במיוחד כאן.
9. טיפול במקרי קצה עם `shareKey` ו-`shareScope`: אם אתם נתקלים בתרחישי גרסאות מורכבים או צריכים לחשוף גרסאות שונות של אותה ספרייה, חקרו את האפשרויות `shareKey` ו-`shareScope` לשליטה גרעינית יותר.
10. שיקולי אבטחה: ודאו שתלויות משותפות מאוחזרות ממקורות מהימנים. יישמו שיטות אבטחה מומלצות עבור צינור הבנייה ותהליך הפריסה שלכם.

השפעה גלובלית ושיקולים

עבור צוותי פיתוח גלובליים, Module Federation וה-Shared Scope שלו מציעים יתרונות משמעותיים:

• עקביות בין אזורים: מבטיח שכל המשתמשים, ללא קשר למיקומם הגיאוגרפי, יחוו את היישום עם אותן תלויות ליבה, מה שמפחית אי-עקביות אזוריות.
• מחזורי איטרציה מהירים יותר: צוותים באזורי זמן שונים יכולים לעבוד על תכונות או מיקרו-פרונטאנדים עצמאיים מבלי לדאוג כל הזמן משכפול ספריות נפוצות או לדרוך אחד לשני על האצבעות בנוגע לגרסאות תלויות.
• מותאם לרשתות מגוונות: הקטנת גודל ההורדה הכולל באמצעות תלויות משותפות מועילה במיוחד למשתמשים בחיבורי אינטרנט איטיים או מדודים, הנפוצים בחלקים רבים של העולם.
• קליטה פשוטה יותר: מפתחים חדשים המצטרפים לפרויקט גדול יכולים להבין בקלות רבה יותר את ארכיטקטורת היישום וניהול התלויות כאשר ספריות נפוצות מוגדרות ומשותפות בבירור.

עם זאת, צוותים גלובליים חייבים להיות מודעים גם ל:

• אסטרטגיות CDN: אם תלויות משותפות מתארחות על CDN, ודאו של-CDN יש פריסה גלובלית טובה וזמן שיהוי נמוך לכל אזורי היעד.
• תמיכה במצב לא מקוון (Offline): עבור יישומים הדורשים יכולות לא מקוונות, ניהול תלויות משותפות והמטמון שלהן הופך מורכב יותר.
• עמידה ברגולציה: ודאו ששיתוף הספריות עומד בכל רישיונות התוכנה הרלוונטיים או תקנות פרטיות הנתונים בתחומי שיפוט שונים.

מכשולים נפוצים וכיצד להימנע מהם

1. תצורה שגויה של `singleton`

הבעיה: שכחה להגדיר singleton: true עבור ספריות שאמור להיות להן רק מופע אחד.

הפתרון: הגדירו תמיד singleton: true עבור פריימוורקים, ספריות, וכלי עזר שאתם מתכוונים לשתף באופן ייחודי על פני היישומים שלכם.

2. דרישות גרסה לא עקביות

הבעיה: יישומים שונים המציינים טווחי גרסאות שונים מאוד ולא תואמים עבור אותה תלות משותפת.

הפתרון: קבעו סטנדרט לדרישות הגרסה, במיוחד באפליקציית הקונטיינר. השתמשו בטווחי SemVer רחבים ותעדו כל חריגה.

3. שיתוף יתר של ספריות לא חיוניות

הבעיה: ניסיון לשתף כל ספריית כלי עזר קטנה, מה שמוביל לתצורה מורכבת ולקונפליקטים פוטנציאליים.

הפתרון: התמקדו בשיתוף תלויות גדולות, נפוצות ויציבות. עדיף שספריות עזר קטנות הנמצאות בשימוש נדיר ייכללו בחבילה המקומית כדי למנוע מורכבות.

4. אי טיפול נכון בקובץ `remoteEntry.js`

הבעיה: קובץ ה-`remoteEntry.js` אינו נגיש או מוגש כראוי ליישומים הצורכים אותו.

הפתרון: ודאו שאסטרטגיית האירוח שלכם עבור קבצי ה-remote entries חזקה ושהכתובות המצוינות בתצורת ה-`remotes` מדויקות ונגישות.

5. התעלמות מההשלכות של `eager: true`

הבעיה: הגדרת eager: true על יותר מדי תלויות, מה שמוביל לזמן טעינה ראשוני איטי.

הפתרון: השתמשו ב-eager: true רק עבור תלויות שהן קריטיות לחלוטין עבור הרינדור הראשוני או הפונקציונליות המרכזית של היישומים שלכם.

סיכום

ה-Shared Scope של JavaScript Module Federation הוא כלי רב עוצמה לבניית יישומי ווב מודרניים ומדרגיים, במיוחד בתוך ארכיטקטורת מיקרו-פרונטאנד. על ידי מתן אפשרות לשיתוף יעיל של תלויות, הוא מתמודד עם בעיות של שכפול קוד, ניפוח וחוסר עקביות, מה שמוביל לביצועים ותחזוקתיות משופרים. הבנה ותצורה נכונה של האפשרות shared, במיוחד המאפיינים singleton ו-requiredVersion, הן המפתח למיצוי יתרונות אלה.

ככל שצוותי פיתוח גלובליים מאמצים יותר ויותר אסטרטגיות מיקרו-פרונטאנד, השליטה ב-Shared Scope של Module Federation הופכת לחיונית. על ידי הקפדה על שיטות עבודה מומלצות, ניהול קפדני של גרסאות, וביצוע בדיקות יסודיות, תוכלו לרתום טכנולוגיה זו לבניית יישומים חזקים, בעלי ביצועים גבוהים וקלים לתחזוקה, המשרתים בסיס משתמשים בינלאומי מגוון ביעילות.

אמצו את הכוח של ה-Shared Scope, וסללו את הדרך לפיתוח ווב יעיל ושיתופי יותר ברחבי הארגון שלכם.