Mikro-priekinių sistemų (Micro-Frontend) architektūra: savarankiškai diegiamų komponentų kūrimas

Nuolat besikeičiančiame žiniatinklio kūrimo pasaulyje didelių priekinės sistemos (frontend) programų kūrimas ir priežiūra gali tapti sudėtinga ir varginančia užduotimi. Monolitinės priekinės sistemos architektūros dažnai lemia sunkiai suprantamas, lėtai kompiliuojamas bei diegiamas ir pokyčiams atsparias kodo bazes. Čia į pagalbą ateina mikro-priekinių sistemų architektūra – projektavimo metodas, kuriuo siekiama suskaidyti šias monolitines priekines sistemas į mažesnius, lengviau valdomus ir savarankiškai diegiamus komponentus.

Kas yra mikro-priekinės sistemos (Micro-Frontends)?

Mikro-priekinės sistemos, įkvėptos mikropaslaugų (microservices) principų iš serverinės dalies (backend) pasaulio, yra architektūrinis stilius, kai priekinės sistemos programa yra sudaryta iš kelių mažesnių programų, kurių kiekviena priklauso ir yra valdoma atskirų komandų. Šios mažesnės programos, arba mikro-priekinės sistemos, gali būti kuriamos, testuojamos ir diegiamos savarankiškai, o tai suteikia daugiau lankstumo, mastelio keitimo galimybių ir pagreitina kūrimo ciklus.

Įsivaizduokite, kad statote svetainę iš nepriklausomų „Lego“ kaladėlių. Kiekviena kaladėlė (mikro-priekinė sistema) yra savarankiškas vienetas su savo funkcionalumu. Šias kaladėles galima įvairiai derinti, kuriant skirtingus maketus ir vartotojo patirtis, nepaveikiant kitų kaladėlių stabilumo ar funkcionalumo.

Mikro-priekinių sistemų architektūros privalumai

Mikro-priekinių sistemų architektūros pritaikymas suteikia daug privalumų, ypač didelėms ir sudėtingoms žiniatinklio programoms:

• Savarankiškas diegimas: Tai yra mikro-priekinių sistemų kertinis akmuo. Komandos gali diegti savo pakeitimus nepaveikdamos kitų programos dalių, o tai žymiai sumažina diegimo riziką ir pagreitina išleidimo ciklą. Pavyzdžiui, rinkodaros komanda gali įdiegti naują nukreipimo puslapio mikro-priekinę sistemą, nekoordinuodama veiksmų su komanda, dirbančia prie pagrindinių produkto funkcijų.
• Technologijų įvairovė: Mikro-priekinės sistemos leidžia komandoms pasirinkti technologijų rinkinį, geriausiai atitinkantį jų specifinius poreikius. Viena komanda gali naudoti React, o kita – Angular ar Vue.js. Šis lankstumas skatina inovacijas ir leidžia komandoms naudoti naujausias technologijas, nevaržomoms bendros architektūros.
• Mastelio keitimas: Augant jūsų programai, mikro-priekinės sistemos leidžia nepriklausomai keisti atskirų programos dalių mastelį. Tai gali būti ypač naudinga funkcijoms, kurios sulaukia didelio srauto arba reikalauja specifinių resursų paskirstymo. Įsivaizduokite pasaulinę el. prekybos platformą: atsiskaitymo mikro-priekinei sistemai gali prireikti daugiau resursų piko sezonais, pvz., per Juodąjį penktadienį, o produktų katalogo mikro-priekinė sistema išlieka santykinai stabili.
• Didesnė komandų autonomija: Mikro-priekinės sistemos suteikia komandoms galimybę dirbti savarankiškai, ugdant nuosavybės ir atskaitomybės jausmą. Kiekviena komanda yra atsakinga už savo mikro-priekinę sistemą, nuo kūrimo iki diegimo, o tai didina efektyvumą ir pagreitina sprendimų priėmimą.
• Kodo pakartotinis naudojimas: Nors tai ne visada yra pagrindinis tikslas, mikro-priekinės sistemos gali skatinti kodo pakartotinį naudojimą tarp skirtingų komandų ir programų. Bendri komponentai ar funkcionalumai gali būti iškelti į bendras bibliotekas ar dizaino sistemas, taip sumažinant dubliavimą ir gerinant nuoseklumą.
• Lengvesni atnaujinimai: Technologijų ar karkasų atnaujinimas monolitinėje priekinėje sistemoje gali būti bauginanti užduotis. Naudojant mikro-priekines sistemas, galima atnaujinti atskiras mikro-priekines sistemas palaipsniui, sumažinant atnaujinimo proceso riziką ir sudėtingumą. Pavyzdžiui, komanda galėtų migruoti savo mikro-priekinę sistemą iš Angular 1 į Angular 17 (ar bet kurį modernų karkasą), nereikalaujant viso programos perrašymo.
• Atsparumas: Jei viena mikro-priekinė sistema sugenda, idealiu atveju ji neturėtų sutrikdyti visos programos veikimo. Tinkama izoliacija ir klaidų apdorojimas gali užtikrinti, kad likusi programos dalis veiktų, suteikiant atsparesnę vartotojo patirtį.

Mikro-priekinių sistemų architektūros iššūkiai

Nors mikro-priekinės sistemos suteikia daug privalumų, jos taip pat kelia tam tikrų iššūkių, į kuriuos reikia atidžiai atsižvelgti:

• Padidėjęs sudėtingumas: Priekinės sistemos paskirstymas į kelias mažesnes programas savaime didina sudėtingumą. Reikia valdyti komunikaciją tarp mikro-priekinių sistemų, užtikrinti nuoseklų stilių bei prekės ženklo įvaizdį ir spręsti bendrus klausimus, tokius kaip autentifikavimas ir autorizavimas.
• Veiklos pridėtinės išlaidos: Kelių diegimų, kompiliavimo procesų ir infrastruktūros komponentų valdymas gali padidinti veiklos pridėtines išlaidas. Reikia investuoti į patikimus CI/CD konvejerius ir stebėjimo įrankius, kad būtų užtikrintas sklandus veikimas.
• Našumo aspektai: Kelių mikro-priekinių sistemų įkėlimas gali pakenkti našumui, jei tai nėra tinkamai įgyvendinta. Reikia optimizuoti įkėlimo strategijas, sumažinti paketų dydžius ir naudoti podėliavimo (caching) mechanizmus, kad būtų užtikrinta greita ir jautri vartotojo patirtis.
• Bendri aspektai: Įgyvendinti bendrus aspektus, tokius kaip autentifikavimas, autorizavimas ir temų pritaikymas keliose mikro-priekinėse sistemose, gali būti sudėtinga. Reikia nustatyti aiškias gaires ir bendras bibliotekas, siekiant užtikrinti nuoseklumą ir išvengti dubliavimosi.
• Komunikacijos pridėtinės išlaidos: Sėkmingam mikro-priekinių sistemų įgyvendinimui būtina sukurti aiškius komunikacijos kanalus ir protokolus tarp skirtingų komandų. Reguliari komunikacija ir bendradarbiavimas yra būtini, siekiant išvengti konfliktų ir užtikrinti suderinamumą.
• Integracijos testavimas: Kruopštus integracijos testavimas yra būtinas norint užtikrinti, kad mikro-priekinės sistemos sklandžiai veiktų kartu. Tam reikalinga gerai apibrėžta testavimo strategija ir automatizuoti testavimo įrankiai.

Mikro-priekinių sistemų diegimo strategijos

Yra keletas mikro-priekinių sistemų diegimo metodų, kurių kiekvienas turi savo kompromisų. Štai keletas dažniausiai naudojamų strategijų:

1. Integracija kompiliavimo metu

Taikant šį metodą, mikro-priekinės sistemos yra publikuojamos kaip paketai (pvz., npm paketai) ir integruojamos į konteinerio programą kompiliavimo proceso metu. Konteinerio programa veikia kaip orkestratorius, importuodama ir atvaizduodama mikro-priekines sistemas.

Privalumai:

• Paprasta įgyvendinti.
• Geras našumas, nes viskas integruojama kompiliavimo metu.

Trūkumai:

• Reikalauja perkompiliuoti ir iš naujo įdiegti konteinerio programą kaskart, kai pasikeičia mikro-priekinė sistema.
• Glaudus ryšys tarp mikro-priekinių sistemų ir konteinerio programos.

Pavyzdys: Įsivaizduokite rinkodaros svetainę, kurioje skirtingos komandos valdo skirtingas skiltis (pvz., tinklaraštį, produktų puslapius, karjeros skiltį). Kiekviena skiltis kuriama kaip atskiras npm paketas ir importuojama į pagrindinę svetainės programą kompiliavimo proceso metu.

2. Integracija vykdymo metu per Iframes

Iframes suteikia paprastą būdą izoliuoti mikro-priekines sistemas. Kiekviena mikro-priekinė sistema veikia savo iframe rėmelyje, su savo nepriklausoma aplinka. Komunikacija tarp iframes gali būti pasiekta naudojant `postMessage` API.

Privalumai:

• Stipri izoliacija tarp mikro-priekinių sistemų.
• Paprasta įgyvendinti.

Trūkumai:

• Prastas SEO dėl iframe turinio.
• Sunku valdyti komunikaciją ir stilių tarp iframes.
• Našumo pridėtinės išlaidos dėl kelių iframes.

Pavyzdys: Sudėtinga prietaisų skydelio programa, kurioje skirtingus valdiklius valdo skirtingos komandos. Kiekvienas valdiklis gali būti atvaizduojamas atskirame iframe, užtikrinant izoliaciją ir išvengiant konfliktų.

3. Integracija vykdymo metu per Web Components

Web Components suteikia standartizuotą būdą kurti pakartotinai naudojamus pasirinktinius HTML elementus. Mikro-priekinės sistemos gali būti kuriamos kaip Web Components ir dinamiškai įkeliamos bei atvaizduojamos naršyklėje.

Privalumai:

• Standartizuotas metodas kuriant pakartotinai naudojamus komponentus.
• Gera izoliacija tarp mikro-priekinių sistemų.
• Nepriklausoma nuo karkaso.

Trūkumai:

• Reikalingas naršyklės palaikymas Web Components (polyfills galima naudoti senesnėms naršyklėms).
• Gali būti sudėtinga įgyvendinti dinaminį įkėlimą ir komunikaciją.

Pavyzdys: El. prekybos platforma, kurioje skirtingos funkcijos (pvz., produktų sąrašas, pirkinių krepšelis, atsiskaitymas) yra įgyvendintos kaip Web Components. Šie komponentai gali būti dinamiškai įkeliami ir atvaizduojami skirtinguose puslapiuose.

4. Integracija vykdymo metu per JavaScript Modules

Mikro-priekinės sistemos gali būti pateikiamos kaip JavaScript moduliai ir dinamiškai įkeliamos bei atvaizduojamos naudojant modulių įkėlėją. Šis metodas suteikia daugiau lankstumo ir kontrolės įkėlimo procese.

Privalumai:

• Lankstus ir pritaikomas įkėlimo procesas.
• Geras našumas dėl tingaus įkėlimo (lazy loading).

Trūkumai:

• Reikalinga modulių įkėlėjo biblioteka.
• Gali būti sudėtinga valdyti priklausomybes ir komunikaciją.

Pavyzdys: Naujienų svetainė, kurioje skirtingos skiltys (pvz., sportas, politika, verslas) yra įgyvendintos kaip atskiri JavaScript moduliai. Šie moduliai gali būti dinamiškai įkeliami ir atvaizduojami priklausomai nuo vartotojo navigacijos.

5. Edge Side Includes (ESI)

ESI yra serverio pusės technologija, leidžianti surinkti tinklalapius iš skirtingų fragmentų tinklo pakraštyje (pvz., CDN). Mikro-priekinės sistemos gali būti atvaizduojamos kaip atskiri fragmentai ir įtraukiamos į pagrindinį puslapį naudojant ESI žymes.

Privalumai:

• Geras našumas dėl podėliavimo pakraštyje (edge caching).
• Paprasta įgyvendinti.

Trūkumai:

• Reikalingas ESI palaikymas serverio pusėje.
• Ribotas lankstumas kliento pusės sąveikoje.

Pavyzdys: Didelė el. prekybos svetainė, kurioje skirtingas produktų kategorijas valdo skirtingos komandos. Kiekviena kategorija gali būti atvaizduojama kaip atskiras fragmentas ir įtraukiama į pagrindinį puslapį naudojant ESI žymes.

6. Paslaugų komponavimas (Backend for Frontend)

Ši strategija apima Backend for Frontend (BFF) naudojimą kelių mikro-priekinių sistemų orkestravimui. BFF veikia kaip tarpininkas, surenkantis duomenis iš skirtingų serverinės dalies paslaugų ir pateikiantis juos klientui formatu, optimizuotu kiekvienai mikro-priekinei sistemai.

Privalumai:

• Geresnis našumas dėl duomenų agregavimo.
• Supaprastinta kliento pusės logika.

Trūkumai:

• Prideda sudėtingumo serverinės dalies architektūrai.
• Reikalingas kruopštus koordinavimas tarp priekinės ir serverinės dalies komandų.

Pavyzdys: Socialinio tinklo platforma, kurioje skirtingos funkcijos (pvz., naujienų srautas, profilio puslapis, žinutės) yra įgyvendintos kaip atskiros mikro-priekinės sistemos. BFF surenka duomenis iš skirtingų serverinės dalies paslaugų (pvz., vartotojų paslaugos, turinio paslaugos, žinučių paslaugos) ir pateikia juos klientui formatu, optimizuotu kiekvienai mikro-priekinei sistemai.

Tinkamos strategijos pasirinkimas

Geriausia diegimo strategija priklauso nuo konkrečių jūsų programos reikalavimų, jūsų komandos patirties ir kompromisų, kuriuos esate pasirengę padaryti. Rinkdamiesi strategiją, atsižvelkite į šiuos veiksnius:

• Sudėtingumas: Kiek sudėtinga jūsų programa ir kiek mikro-priekinių sistemų jums reikia valdyti?
• Našumas: Kiek svarbus našumas jūsų programai?
• Komandos autonomija: Kiek autonomijos norite suteikti savo komandoms?
• Technologijų įvairovė: Ar jums reikia palaikyti skirtingas technologijas ir karkasus?
• Diegimo dažnumas: Kaip dažnai jums reikia diegti pakeitimus į savo programą?
• Esama infrastruktūra: Kokia jūsų esama infrastruktūra ir kokias technologijas jau naudojate?

Geriausios mikro-priekinių sistemų architektūros praktikos

Norėdami užtikrinti sėkmingą mikro-priekinių sistemų įgyvendinimą, laikykitės šių geriausių praktikų:

• Apibrėžkite aiškias ribas: Aiškiai apibrėžkite ribas tarp mikro-priekinių sistemų, kad išvengtumėte dubliavimosi ir konfliktų.
• Sukurkite bendrą dizaino sistemą: Sukurkite bendrą dizaino sistemą, kad užtikrintumėte stiliaus ir prekės ženklo nuoseklumą visose mikro-priekinėse sistemose.
• Įdiekite patikimus komunikacijos mechanizmus: Sukurkite aiškius komunikacijos mechanizmus tarp mikro-priekinių sistemų, pavyzdžiui, įvykius (events) ar bendras bibliotekas.
• Automatizuokite diegimą ir testavimą: Investuokite į patikimus CI/CD konvejerius ir automatizuotus testavimo įrankius, kad užtikrintumėte sklandų veikimą ir aukštą kokybę.
• Stebėkite našumą ir klaidas: Įdiekite išsamų stebėjimą ir klaidų sekimą, kad greitai nustatytumėte ir išspręstumėte problemas.
• Skatinkite bendradarbiavimą ir komunikaciją: Skatinkite komandų bendradarbiavimą ir komunikaciją, siekiant užtikrinti suderinamumą ir išvengti konfliktų.
• Viską dokumentuokite: Dokumentuokite savo architektūrą, diegimo strategijas ir geriausias praktikas, kad visi būtų vienodai informuoti.
• Apsvarstykite centralizuotą maršrutizavimo sprendimą: Įdiekite centralizuotą maršrutizavimo (routing) sprendimą, kad valdytumėte navigaciją tarp mikro-priekinių sistemų ir suteiktumėte nuoseklią vartotojo patirtį.
• Taikykite „kontraktas pirmiausia“ (contract-first) metodą: Apibrėžkite aiškius kontraktus tarp mikro-priekinių sistemų, kad užtikrintumėte suderinamumą ir išvengtumėte kritinių pokyčių (breaking changes).

Mikro-priekinių sistemų architektūros pavyzdžiai praktikoje

Kelios įmonės sėkmingai pritaikė mikro-priekinių sistemų architektūras kurdamos dideles ir sudėtingas žiniatinklio programas. Štai keletas pavyzdžių:

• Spotify: „Spotify“ plačiai naudoja mikro-priekines sistemas savo internetiniame grotuve ir darbalaukio programoje. Skirtingos komandos yra atsakingos už skirtingas funkcijas, tokias kaip paieška, naršymas ir atkūrimas.
• IKEA: IKEA naudoja mikro-priekines sistemas kurdama savo el. prekybos platformą. Skirtingos komandos yra atsakingos už skirtingas svetainės dalis, tokias kaip produktų puslapiai, pirkinių krepšelis ir atsiskaitymas.
• OpenTable: „OpenTable“ naudoja mikro-priekines sistemas kurdama savo restoranų rezervavimo platformą. Skirtingos komandos yra atsakingos už skirtingas funkcijas, tokias kaip restoranų paieška, staliukų rezervavimas ir klientų atsiliepimai.
• Klarna: Švedijos finansinių technologijų įmonė „Klarna“ naudoja mikro-priekines sistemas savo pasaulinės platformos struktūrai. Tai leidžia nepriklausomoms komandoms dirbti su įvairiomis produkto dalimis, o tai lemia greitesnius kūrimo ciklus ir inovacijas.

Išvados

Mikro-priekinių sistemų architektūra siūlo galingą metodą kuriant lanksčias, lengvai prižiūrimas ir atsparias žiniatinklio programas. Nors ji kelia tam tikrų iššūkių, savarankiško diegimo, technologijų įvairovės ir komandų autonomijos privalumai gali būti reikšmingi, ypač dideliuose ir sudėtinguose projektuose. Atidžiai apsvarstydami šiame vadove aprašytas diegimo strategijas ir geriausias praktikas, galite sėkmingai pritaikyti mikro-priekines sistemas ir išnaudoti visą savo priekinės sistemos kūrimo potencialą. Nepamirškite pasirinkti tinkamą strategiją, atitinkančią jūsų komandos įgūdžius, išteklius ir konkrečius jūsų programos reikalavimus. Sėkmės raktas slypi kruopščiame planavime, aiškioje komunikacijoje ir įsipareigojime bendradarbiauti.