Frontend edge skaitļošanas pieprasījumu apvienošana: Vairāku pieprasījumu optimizācija

Mūsdienu arvien sadalītākajās un pret veiktspēju jutīgākajās tīmekļa lietojumprogrammās ir ļoti svarīgi optimizēt veidu, kā frontend lietojumprogrammas mijiedarbojas ar backend pakalpojumiem. Lietotāji sagaida gandrīz tūlītējas atbildes neatkarīgi no viņu ģeogrāfiskās atrašanās vietas vai tīkla apstākļiem. Frontend edge skaitļošana apvienojumā ar pieprasījumu apvienošanas tehnikām piedāvā jaudīgu risinājumu šo izaicinājumu risināšanai.

Kas ir frontend edge skaitļošana?

Frontend edge skaitļošana ietver daļu no frontend lietojumprogrammas loģikas un datu apstrādes pārvietošanu tuvāk lietotājam, parasti uz globāli izplatītiem edge serveriem. Tas samazina attālumu, kas datiem jāveic, minimizējot latentumu un uzlabojot kopējo lietotāja pieredzi. Biežākie edge skaitļošanas uzdevumi ir:

• Satura kešatmiņa: Statisko resursu (attēlu, CSS, JavaScript) glabāšana edge serveros ātrākai piegādei.
• Dinamiska satura salikšana: Personalizēta satura ģenerēšana edge serverī, samazinot slodzi uz izcelsmes serveriem.
• Autentifikācija un autorizācija: Lietotāju autentifikācijas un autorizācijas apstrāde edge serverī, uzlabojot drošību un samazinot latentumu.
• Datu transformācija: Datu pārveidošana formātā, ko sagaida klients, pirms tie sasniedz lietotāja ierīci.

Veicot šos uzdevumus edge serverī, mēs varam ievērojami uzlabot tīmekļa lietojumprogrammu atsaucību un veiktspēju, īpaši lietotājiem ģeogrāfiski dažādās vietās. Tas ir īpaši noderīgi lietojumprogrammām, kas apkalpo lietotājus reģionos ar mazāk uzticamu tīkla infrastruktūru.

Vairāku pieprasījumu problēma

Mūsdienu tīmekļa lietojumprogrammām bieži nepieciešams veikt vairākus pieprasījumus backend pakalpojumiem, lai attēlotu vienu lapu vai veiktu vienu lietotāja darbību. Piemēram:

• Sociālo mediju plūsmai var būt nepieciešami pieprasījumi pēc lietotāju profiliem, ierakstiem, komentāriem un "patīk" atzīmēm.
• E-komercijas produkta lapai var būt nepieciešami pieprasījumi pēc produkta informācijas, attēliem, atsauksmēm un saistītiem produktiem.
• Finanšu informācijas panelim var būt nepieciešami pieprasījumi pēc akciju cenām, tirgus datiem un lietotāja portfeļa informācijas.

Katrs no šiem pieprasījumiem palielina latentumu, ietekmējot laiku, kas nepieciešams lapas ielādei un lietotāja mijiedarbībai ar lietojumprogrammu. Šī problēma saasinās, ja backend pakalpojumi atrodas tālu no lietotāja vai ja tīkla apstākļi ir slikti. Secīgu pieprasījumu virkne, kur katrs gaida iepriekšējā pabeigšanu, rada ievērojamu sastrēgumu.

Iepazīstinām ar pieprasījumu apvienošanu

Pieprasījumu apvienošana ir optimizācijas tehnika, kas apvieno vairākus atsevišķus pieprasījumus vienā, lielākā pieprasījumā. Tas samazina pieskaitāmās izmaksas, kas saistītas ar vairāku tīkla pieprasījumu veikšanu, piemēram, TCP savienojuma izveidi, TLS rokasspiedienus un HTTP galveņu apstrādi.

Pamatideja ir identificēt iespējas apvienot līdzīgus pieprasījumus un nosūtīt tos backend pakalpojumam vienā operācijā. Pēc tam backend pakalpojums apstrādā apvienoto pieprasījumu un atgriež vienu atbildi, kas satur rezultātus visiem atsevišķajiem pieprasījumiem.

Kā darbojas pieprasījumu apvienošana

Pieprasījumu apvienošanas process parasti ietver šādus soļus:

1. Pieprasījumu pārtveršana: Frontend edge serveris pārtver vairākus pieprasījumus no klienta.
2. Pieprasījumu apkopošana: Serveris analizē pārtvertos pieprasījumus un identificē iespējas tos apvienot, pamatojoties uz tādiem kritērijiem kā:
   • Līdzīgi galapunkti: Pieprasījumi uz to pašu backend galapunktu ar dažādiem parametriem.
   • Pārklājošās datu prasības: Pieprasījumi, kuriem nepieciešami vieni un tie paši datu lauki.
   • Laika tuvums: Pieprasījumi, kas veikti īsā laika periodā.
3. Apvienotā pieprasījuma izveide: Serveris izveido vienu apvienotu pieprasījumu, kas satur visus atsevišķos pieprasījumus. Apvienotā pieprasījuma formāts ir atkarīgs no backend pakalpojuma API. Izplatītākie formāti ietver JSON masīvus, GraphQL vaicājumus un pielāgotus protokolus.
4. Apvienotā pieprasījuma pārsūtīšana: Serveris nosūta apvienoto pieprasījumu backend pakalpojumam.
5. Backend apstrāde: Backend pakalpojums saņem apvienoto pieprasījumu, apstrādā katru atsevišķo pieprasījumu tajā un ģenerē vienu atbildi, kas satur rezultātus visiem pieprasījumiem.
6. Atbildes sadalīšana: Serveris saņem apvienoto atbildi no backend pakalpojuma un sadala to atsevišķās atbildēs katram sākotnējam pieprasījumam.
7. Atbildes piegāde: Serveris piegādā atsevišķās atbildes klientam.

Pieprasījumu apvienošanas priekšrocības

Pieprasījumu apvienošana piedāvā vairākas galvenās priekšrocības:

• Samazināts latentums: Samazinot tīkla pieprasījumu skaitu, pieprasījumu apvienošana ievērojami samazina latentumu, nodrošinot ātrāku lapu ielādes laiku un uzlabotu lietotāja pieredzi.
• Uzlabota resursu izmantošana: Mazāk tīkla pieprasījumu nozīmē mazāku slodzi gan frontend, gan backend serveriem, kas nodrošina uzlabotu resursu izmantošanu un mērogojamību.
• Samazināta tīkla pārslodze: Konsolidējot vairākus pieprasījumus vienā, pieprasījumu apvienošana samazina tīkla pārslodzi, īpaši augstas noslodzes scenārijos.
• Vienkāršota backend loģika: Dažos gadījumos pieprasījumu apvienošana var vienkāršot backend loģiku, ļaujot backend pakalpojumam apstrādāt vairākus pieprasījumus vienā transakcijā.

Reāli piemēri un lietošanas gadījumi

Pieprasījumu apvienošanu var pielietot dažādos reālās pasaules scenārijos:

• E-komercija: Produkta lapā vairākus pieprasījumus pēc produkta informācijas, attēliem, atsauksmēm un saistītiem produktiem var apvienot vienā pieprasījumā.
• Sociālie mediji: Sociālo mediju plūsmā var apvienot vairākus pieprasījumus pēc lietotāju profiliem, ierakstiem, komentāriem un "patīk" atzīmēm.
• Finanšu lietojumprogrammas: Finanšu informācijas panelī var apvienot vairākus pieprasījumus pēc akciju cenām, tirgus datiem un lietotāja portfeļa informācijas.
• Satura pārvaldības sistēmas (CMS): Vairāku satura bloku vai logrīku ielādi tīmekļa lapā var optimizēt, izmantojot pieprasījumu apvienošanu.
• Spēles: Spēļu resursu, lietotāju profilu un līderu saraksta datu ielāde var gūt labumu no pieprasījumu apvienošanas.

Piemērs: Apsveriet e-komercijas lietojumprogrammu, kas apkalpo lietotājus visā pasaulē. Lietotājs Japānā, pārlūkojot produkta lapu, var saskarties ar augstu latentumu attāluma dēļ starp viņa ierīci un izcelsmes serveri Amerikas Savienotajās Valstīs. Ieviešot pieprasījumu apvienošanu edge serverī Japānā, lietojumprogramma var apvienot vairākus pieprasījumus pēc produkta informācijas, attēliem un atsauksmēm vienā pieprasījumā uz izcelsmes serveri. Tas ievērojami samazina kopējo latentumu un uzlabo lietotāja pieredzi Japānā.

Ieviešanas apsvērumi

Ieviešot pieprasījumu apvienošanu, rūpīgi jāapsver vairāki faktori:

• Backend API dizains: Backend API jābūt izstrādātam tā, lai atbalstītu apvienotus pieprasījumus. Tas var ietvert jaunu galapunktu izveidi, kas pieņem vairākus pieprasījumus kā ievadi, vai esošo galapunktu modificēšanu, lai apstrādātu apvienotus pieprasījumus.
• Pieprasījumu apkopošanas loģika: Pieprasījumu apkopošanas loģika ir rūpīgi jāizstrādā, lai identificētu iespējas efektīvi apvienot pieprasījumus, neieviešot kļūdas vai neatbilstības.
• Apvienotā pieprasījuma formāts: Apvienotā pieprasījuma formātam jābūt saderīgam ar backend pakalpojumu. Izplatītākie formāti ietver JSON masīvus, GraphQL vaicājumus un pielāgotus protokolus.
• Kļūdu apstrāde: Kļūdu apstrādes loģikai jāspēj apstrādāt kļūdas, kas rodas, apstrādājot atsevišķus pieprasījumus apvienotajā pieprasījumā.
• Veiktspējas uzraudzība: Rūpīgi jāuzrauga pieprasījumu apvienošanas ieviešanas veiktspēja, lai nodrošinātu, ka tā patiešām uzlabo veiktspēju un neievieš jaunus sastrēgumus.
• Kešatmiņas stratēģijas: Optimizējiet kešatmiņas mehānismus, lai novērstu liekus pieprasījumus uz izcelsmes serveri pat pēc apvienošanas.
• Drošība: Ieviesiet atbilstošus drošības pasākumus, lai aizsargātos pret ļaunprātīgiem uzbrukumiem, kas izmanto pieprasījumu apvienošanas ievainojamības.

Tehnoloģijas un rīki

Pieprasījumu apvienošanas ieviešanai var izmantot vairākas tehnoloģijas un rīkus:

• API vārtejas: API vārtejas var izmantot, lai pārtvertu un apkopotu pieprasījumus pirms to novirzīšanas uz backend pakalpojumiem. Piemēri ir Kong, Apigee un AWS API Gateway.
• Edge skaitļošanas platformas: Edge skaitļošanas platformas, piemēram, Cloudflare Workers, AWS Lambda@Edge un Fastly, var izmantot, lai ieviestu pieprasījumu apvienošanas loģiku edge serverī.
• GraphQL: GraphQL ļauj klientiem precīzi norādīt nepieciešamos datus, kas var vienkāršot pieprasījumu apvienošanu, samazinot pieprasījumu skaitu, kas nepieciešams saistīto datu iegūšanai.
• Pielāgoti starpniekserveri (proxies): Pielāgotus starpniekserverus var izveidot, izmantojot valodas, piemēram, Node.js vai Python, lai ieviestu pieprasījumu apvienošanas loģiku.
• Pakalpojumu tīkli (Service Meshes): Pakalpojumu tīkli, piemēram, Istio un Linkerd, var nodrošināt funkcijas trafika pārvaldībai un pieprasījumu maršrutēšanai, ko var izmantot pieprasījumu apvienošanai.

Piemērs, izmantojot Cloudflare Workers: Cloudflare Worker var izvietot edge atrašanās vietā un konfigurēt, lai pārtvertu pieprasījumus uz konkrētu API galapunktu. Pēc tam Worker var buferizēt vairākus pieprasījumus, kas veikti īsā laika logā, un apvienot tos vienā pieprasījumā uz izcelsmes serveri. Pēc tam Worker parsē atbildi no izcelsmes servera un atgriež atsevišķus rezultātus sākotnējiem klientiem.

Izaicinājumi un apsvērumi

Lai gan pieprasījumu apvienošana piedāvā ievērojamas priekšrocības, tā rada arī dažus izaicinājumus:

• Paaugstināta sarežģītība: Pieprasījumu apvienošanas ieviešana palielina sarežģītību gan frontend, gan backend arhitektūrā.
• Kļūdu potenciāls: Kļūdas pieprasījumu apkopošanas vai sadalīšanas loģikā var novest pie nepareiziem rezultātiem.
• Kešatmiņas invalidācija: Pieprasījumu apvienošana var sarežģīt kešatmiņas invalidācijas stratēģijas, jo izmaiņas vienā resursā var ietekmēt citu resursu derīgumu apvienotajā pieprasījumā.
• API saderība: Ne visas backend API ir izstrādātas, lai atbalstītu apvienotus pieprasījumus, kas var prasīt izmaiņas backend pakalpojumā.
• Uzraudzība un atkļūdošana: Pieprasījumu apvienošanas implementāciju uzraudzība un atkļūdošana var būt sarežģīta paaugstinātās sarežģītības dēļ.
• Droselēšana un ātruma ierobežošana: Rūpīgi jāapsver droselēšanas un ātruma ierobežošanas stratēģijas, lai novērstu ļaunprātīgu izmantošanu un nodrošinātu taisnīgu resursu sadali.

Labākās prakses pieprasījumu apvienošanas ieviešanai

Lai nodrošinātu veiksmīgu pieprasījumu apvienošanas ieviešanu, ievērojiet šīs labākās prakses:

• Sāciet ar skaidru izpratni par lietojumprogrammas pieprasījumu modeļiem. Identificējiet visbiežāk sastopamos vairāku pieprasījumu scenārijus un vispirms koncentrējieties uz to optimizēšanu.
• Izstrādājiet backend API, lai efektīvi atbalstītu apvienotus pieprasījumus. Izmantojiet labi definētu formātu apvienotiem pieprasījumiem un atbildēm.
• Ieviesiet robustu kļūdu apstrādi un reģistrēšanu. Izsekojiet kļūdas, kas rodas pieprasījumu apkopošanas, apvienotā pieprasījuma apstrādes un atbildes sadalīšanas laikā.
• Uzraugiet pieprasījumu apvienošanas ieviešanas veiktspēju. Izsekojiet tādus rādītājus kā latentums, caurlaidspēja un kļūdu līmenis.
• Rūpīgi pārbaudiet ieviešanu. Izmantojiet vienību testus, integrācijas testus un end-to-end testus, lai nodrošinātu, ka ieviešana darbojas pareizi.
• Apsveriet ietekmi uz kešatmiņu. Izstrādājiet kešatmiņas stratēģijas, kas ir saderīgas ar pieprasījumu apvienošanu.
• Rūpīgi dokumentējiet ieviešanu. Pārliecinieties, ka ieviešana ir labi dokumentēta, lai citi izstrādātāji varētu to saprast un uzturēt.
• Iterējiet un pilnveidojiet ieviešanu. Pieprasījumu apvienošana ir nepārtraukts optimizācijas process. Nepārtraukti uzraugiet ieviešanas veiktspēju un veiciet nepieciešamās korekcijas.

Nākotnes tendences pieprasījumu apvienošanā

Pieprasījumu apvienošanas joma pastāvīgi attīstās. Dažas nākotnes tendences ietver:

• Mākslīgā intelekta vadīta pieprasījumu apvienošana: Mašīnmācīšanās izmantošana, lai automātiski identificētu iespējas apvienot pieprasījumus, pamatojoties uz sarežģītiem modeļiem un attiecībām.
• Dinamiska pieprasījumu apvienošana: Pieprasījumu apvienošanas stratēģijas pielāgošana, pamatojoties uz reāllaika tīkla apstākļiem un lietotāju uzvedību.
• Integrācija ar bezservera skaitļošanu: Bezservera funkciju izmantošana, lai ieviestu pieprasījumu apvienošanas loģiku edge serverī.
• Apvienoto pieprasījumu formātu standartizācija: Standarta formātu izstrāde apvienotiem pieprasījumiem, lai uzlabotu savietojamību starp dažādām sistēmām.
• Uzlabotas drošības funkcijas: Uzlabotu drošības pasākumu ieviešana, lai aizsargātos pret ļaunprātīgiem uzbrukumiem, kas izmanto pieprasījumu apvienošanas ievainojamības.

Noslēgums

Frontend edge skaitļošanas pieprasījumu apvienošana ir jaudīga optimizācijas tehnika, kas var ievērojami uzlabot tīmekļa lietojumprogrammu veiktspēju un lietotāja pieredzi. Samazinot latentumu, uzlabojot resursu izmantošanu un vienkāršojot backend loģiku, pieprasījumu apvienošana var palīdzēt organizācijām piegādāt ātrākas, atsaucīgākas lietojumprogrammas lietotājiem visā pasaulē. Lai gan pieprasījumu apvienošanas ieviešana prasa rūpīgu plānošanu un izpildi, ieguvumi ir pūļu vērti, īpaši lietojumprogrammām, kas apkalpo lietotājus ģeogrāfiski dažādās vietās vai ar sarežģītām datu prasībām. Tā kā tīmekļa lietojumprogrammas kļūst arvien sadalītākas un jutīgākas pret veiktspēju, pieprasījumu apvienošana kļūs par vēl svarīgāku optimizācijas tehniku, lai nodrošinātu pozitīvu lietotāja pieredzi.