Frontend bezservera arhitektūra: Funkcija-kā-pakalpojums arhitektūra

Tīmekļa izstrādes pasaule nepārtraukti attīstās. Frontend bezservera arhitektūra, kas izmanto Funkcija-kā-pakalpojums (FaaS), ir nozīmīga pārmaiņa veidā, kā mēs veidojam un izvietojam modernas tīmekļa lietojumprogrammas. Šī pieeja ļauj izstrādātājiem koncentrēties uz frontend koda un mazu, neatkarīgu backend funkciju rakstīšanu, nepārvaldot serverus, operētājsistēmas vai infrastruktūru. Šajā rakstā tiks aplūkoti jēdzieni, ieguvumi, biežākie lietošanas gadījumi un ieviešanas stratēģijas, kas saistītas ar Frontend bezservera arhitektūru un FaaS.

Kas ir Frontend bezservera arhitektūra?

Frontend bezservera arhitektūras pamatā ir frontend lietojumprogrammas atsaistīšana no tradicionālās backend servera infrastruktūras. Tā vietā, lai monolīts serveris apstrādātu visus pieprasījumus, frontend paļaujas uz pārvaldītiem pakalpojumiem, īpaši FaaS, lai veiktu backend uzdevumus. Tas nozīmē, ka tādas funkcionalitātes kā API izsaukumi, datu apstrāde, autentifikācija un attēlu apstrāde tiek izpildītas kā atsevišķas, bezvalstiskuma (stateless) funkcijas bezservera platformā.

Izpratne par Funkcija-kā-pakalpojums (FaaS)

FaaS ir mākoņskaitļošanas izpildes modelis, kurā izstrādātāji raksta un izvieto atsevišķas funkcijas, un mākoņpakalpojumu sniedzējs automātiski pārvalda to darbībai nepieciešamo infrastruktūru. Galvenās FaaS iezīmes ir:

• Bezvalstiskums (Statelessness): Katra funkcijas izpilde ir neatkarīga un nebalstās uz iepriekšējām izpildēm.
• Uz notikumiem balstīta (Event-Driven): Funkcijas tiek iedarbinātas ar notikumiem, piemēram, HTTP pieprasījumiem, datu bāzes atjauninājumiem vai plānotiem uzdevumiem.
• Automātiska mērogošana: Platforma automātiski mērogo funkciju instanču skaitu atkarībā no pieprasījuma.
• Maksā par lietošanu (Pay-per-Use): Jūs maksājat tikai par aprēķinu laiku, kamēr funkcija tiek izpildīta.

Populāru FaaS platformu piemēri:

• AWS Lambda: Amazon bezservera aprēķinu pakalpojums.
• Google Cloud Functions: Google uz notikumiem balstītā bezservera aprēķinu platforma.
• Azure Functions: Microsoft bezservera aprēķinu pakalpojums.
• Netlify Functions: Platforma, kas specializējas bezservera funkcijās JAMstack vietnēm.
• Vercel Serverless Functions: Vēl viena platforma ar bezservera funkcijām, kas optimizētas frontend lietojumprogrammām.

Frontend bezservera arhitektūras priekšrocības

Frontend bezservera arhitektūras ieviešana sniedz vairākas priekšrocības:

• Samazināta infrastruktūras pārvaldība: Izstrādātāji var koncentrēties uz kodu, nevis uz serveru uzturēšanu. Mākoņpakalpojumu sniedzējs nodarbojas ar mērogošanu, ielāpu uzstādīšanu un drošību.
• Uzlabota mērogojamība: FaaS platformas automātiski mērogojas, lai apstrādātu mainīgas slodzes, nodrošinot atsaucību pat pīķa satiksmes laikā. Tas ir īpaši noderīgi lietojumprogrammām ar neparedzamu pieprasījumu. Iedomājieties e-komercijas vietni, kas piedzīvo pēkšņu apmeklētāju pieplūdumu zibens izpārdošanas laikā; bezservera funkcijas var automātiski mērogoties, lai apstrādātu palielināto slodzi bez manuālas iejaukšanās.
• Izmaksu optimizācija: "Maksā par lietošanu" cenu modelis nozīmē, ka jūs maksājat tikai par patērētajiem resursiem. Tas var radīt ievērojamus izmaksu ietaupījumus, īpaši lietojumprogrammām ar neregulāru vai neparedzamu lietošanas modeli. Piemēram, funkcija, kas ģenerē pārskatus tikai reizi mēnesī, izmaksās tikai par izpildes laiku šajā vienā mēneša reizē.
• Palielināts izstrādes ātrums: Mazākas, neatkarīgas funkcijas ir vieglāk izstrādāt, testēt un izvietot. Tas veicina ātrākus iterācijas ciklus un ātrāku nonākšanu tirgū.
• Uzlabota drošība: Bezservera platformas parasti nodrošina spēcīgas drošības funkcijas, ieskaitot automātisku ielāpu uzstādīšanu un aizsardzību pret izplatītām tīmekļa ievainojamībām. Tā kā pamatā esošo infrastruktūru pārvalda mākoņpakalpojumu sniedzējs, izstrādātājiem nav jāuztraucas par operētājsistēmas vai servera programmatūras drošību.
• Vienkāršota izvietošana: Atsevišķu funkciju izvietošana bieži ir vienkāršāka un ātrāka nekā visas lietojumprogrammas izvietošana. Daudzas platformas piedāvā komandrindas rīkus un CI/CD integrācijas, lai racionalizētu izvietošanas procesu.
• Globāla pieejamība: Lielākā daļa mākoņpakalpojumu sniedzēju piedāvā bezservera funkciju globālu izplatīšanu, nodrošinot zema latentuma piekļuvi lietotājiem visā pasaulē. Funkcijas var izvietot vairākos reģionos, nodrošinot augstu pieejamību un samazinot latentumu lietotājiem dažādās ģeogrāfiskās atrašanās vietās.

Biežākie Frontend bezservera arhitektūras lietošanas gadījumi

Frontend bezservera arhitektūra ir labi piemērota dažādiem lietošanas gadījumiem, tostarp:

• API vārtejas (API Gateways): Pielāgotu API izveide frontend lietojumprogrammām, maršrutējot pieprasījumus uz dažādām funkcijām. Piemēram, API vārteja var maršrutēt pieprasījumus uz funkciju, kas iegūst lietotāja datus, citu funkciju, kas apstrādā maksājumus, un vēl citu funkciju, kas sūta e-pasta paziņojumus.
• Formu iesniegšana: Formu datu iesniegšanas apstrāde, neizmantojot īpašu backend serveri. Bezservera funkcija var apstrādāt formas datus, validēt tos un saglabāt datu bāzē vai nosūtīt trešās puses pakalpojumam. Tas ir izplatīti kontaktu formām, reģistrācijas formām un aptauju formām.
• Attēlu un video apstrāde: Attēlu un video izmēru maiņa, optimizācija un pārveidošana pēc pieprasījuma. Funkciju var iedarbināt, kad lietotājs augšupielādē attēlu, automātiski mainot tā izmēru dažādiem izmēriem dažādām ierīcēm.
• Autentifikācija un autorizācija: Lietotāju autentifikācijas un autorizācijas loģikas ieviešana. Bezservera funkcijas var integrēties ar identitātes nodrošinātājiem, lai pārbaudītu lietotāja akreditācijas datus un kontrolētu piekļuvi aizsargātiem resursiem. Piemēri ietver OAuth 2.0 izmantošanu, lai ļautu lietotājiem pieteikties ar saviem Google vai Facebook kontiem.
• Datu pārveidošana un bagātināšana: Datu pārveidošana un bagātināšana pirms to attēlošanas frontend. Tas varētu ietvert datu iegūšanu no vairākiem avotiem, to apvienošanu un formatēšanu attēlošanai. Piemēram, funkcija varētu iegūt laika ziņu datus no viena API un apvienot tos ar atrašanās vietas datiem no cita API, lai parādītu lokalizētu laika prognozi.
• Plānotie uzdevumi: Plānoto uzdevumu izpilde, piemēram, e-pasta jaunumu vēstuļu sūtīšana vai pārskatu ģenerēšana. Mākoņpakalpojumu sniedzēji piedāvā iebūvētu atbalstu funkciju plānošanai, lai tās darbotos noteiktos intervālos. Biežs lietošanas gadījums ir ikdienas vai iknedēļas e-pasta kopsavilkumu sūtīšana lietotājiem.
• Tīmekļa āķi (Webhooks): Atbildēšana uz notikumiem no trešo pušu pakalpojumiem, izmantojot tīmekļa āķus. Funkciju var iedarbināt, kad e-komercijas platformā tiek veikts jauns pasūtījums, nosūtot paziņojumu klientam.
• Dinamiska satura ģenerēšana: Dinamiska satura ģenerēšana lidojumā, piemēram, personalizēti ieteikumi vai A/B testēšanas variācijas. Bezservera funkcija var pielāgot katram lietotājam parādīto saturu, pamatojoties uz viņu vēlmēm un uzvedību.

Frontend bezservera arhitektūras ieviešana: praktisks ceļvedis

Šeit ir soli pa solim ceļvedis, kā ieviest Frontend bezservera arhitektūru, izmantojot FaaS:

1. Izvēlieties FaaS platformu

Izvēlieties FaaS platformu, kas atbilst jūsu projekta prasībām un tehniskajām zināšanām. Apsveriet tādus faktorus kā cenas, atbalstītās valodas, lietošanas ērtumu un integrāciju ar citiem pakalpojumiem.

Piemērs: Frontend lietojumprogrammai, kas intensīvi izmanto JavaScript, Netlify Functions vai Vercel Serverless Functions varētu būt laba izvēle to ciešās integrācijas dēļ ar populāriem frontend ietvariem, piemēram, React un Vue.js.

2. Definējiet savas funkcijas

Identificējiet konkrētus backend uzdevumus, kurus var pārcelt uz bezservera funkcijām. Sadaliet sarežģītus uzdevumus mazākās, neatkarīgās funkcijās.

Piemērs: Tā vietā, lai viena funkcija apstrādātu visu lietotāja reģistrācijas procesu, izveidojiet atsevišķas funkcijas e-pasta adreses validēšanai, paroles hešošanai un lietotāja datu glabāšanai datu bāzē.

3. Rakstiet savas funkcijas

Rakstiet kodu savām funkcijām, izmantojot izvēlētās FaaS platformas atbalstītās valodas. Pārliecinieties, ka jūsu funkcijas ir bezvalstiskuma (stateless) un idempotentas.

Piemērs (Node.js ar AWS Lambda):

exports.handler = async (event) => { const name = event.queryStringParameters.name || 'World'; const response = { statusCode: 200, body: `Sveiki, ${name}!`, }; return response; };

4. Konfigurējiet notikumu trigerus

Konfigurējiet notikumu trigerus, kas izsauks jūsu funkcijas. Tas varētu būt HTTP pieprasījums, datu bāzes atjauninājums vai plānots uzdevums.

Piemērs: Konfigurējiet API vārteju, lai maršrutētu HTTP pieprasījumus uz jūsu funkciju, kad lietotājs iesniedz formu frontend.

5. Izvietojiet savas funkcijas

Izvietojiet savas funkcijas FaaS platformā, izmantojot platformas komandrindas rīkus vai tīmekļa saskarni.

Piemērs: Izmantojiet netlify deploy komandu, lai izvietotu savas funkcijas Netlify.

6. Testējiet savas funkcijas

Rūpīgi pārbaudiet savas funkcijas, lai pārliecinātos, ka tās darbojas pareizi. Izmantojiet vienību testus, integrācijas testus un end-to-end testus, lai aptvertu visus iespējamos scenārijus.

7. Pārraugiet un optimizējiet

Pārraugiet savu funkciju veiktspēju un identificējiet optimizācijas jomas. Pievērsiet uzmanību izpildes laikam, atmiņas lietojumam un kļūdu līmenim.

Piemērs: Izmantojiet FaaS platformas pārraudzības rīkus, lai identificētu lēni strādājošas funkcijas un optimizētu to kodu, lai uzlabotu veiktspēju.

Frontend ietvaru integrācija

Frontend bezservera arhitektūru var nemanāmi integrēt ar populāriem frontend ietvariem, piemēram, React, Vue.js un Angular.

• React: Bibliotēkas, piemēram, react-query un swr, var izmantot, lai pārvaldītu datu iegūšanu no bezservera funkcijām React lietojumprogrammā.
• Vue.js: Vue reaktivitātes sistēma atvieglo integrāciju ar bezservera funkcijām. axios bibliotēka bieži tiek izmantota, lai veiktu API izsaukumus uz bezservera funkcijām no Vue komponentēm.
• Angular: Angular HttpClient modulis var tikt izmantots, lai sazinātos ar bezservera funkcijām. Observables nodrošina spēcīgu veidu, kā apstrādāt asinhronas datu plūsmas no bezservera funkcijām.

Drošības apsvērumi

Lai gan FaaS platformas nodrošina drošu vidi, ir ļoti svarīgi ievērot labāko drošības praksi, izstrādājot bezservera funkcijas:

• Ievades validācija: Vienmēr validējiet lietotāja ievadi, lai novērstu injekcijas uzbrukumus.
• Drošas atkarības: Uzturiet savu funkciju atkarības atjauninātas, lai labotu drošības ievainojamības. Izmantojiet rīkus, piemēram, npm audit vai yarn audit, lai identificētu un novērstu ievainojamības savās atkarībās.
• Mazāko privilēģiju princips: Piešķiriet savām funkcijām tikai nepieciešamās atļaujas, lai piekļūtu citiem resursiem. Izvairieties no pārāk plašu atļauju piešķiršanas funkcijām.
• Vides mainīgie: Glabājiet sensitīvu informāciju, piemēram, API atslēgas un datu bāzes akreditācijas datus, vides mainīgajos, nevis iekodējiet tos savā kodā.
• Ātruma ierobežošana (Rate Limiting): Ieviesiet ātruma ierobežošanu, lai novērstu ļaunprātīgu izmantošanu un pakalpojumatteices (denial-of-service) uzbrukumus.
• Regulāri drošības auditi: Veiciet regulārus drošības auditus, lai identificētu un novērstu potenciālās ievainojamības.

Izmaksu pārvaldības stratēģijas

Lai gan Frontend bezservera arhitektūra var būt rentabla, ir svarīgi ieviest stratēģijas, lai efektīvi pārvaldītu izmaksas:

• Optimizējiet funkciju izpildes laiku: Samaziniet savu funkciju izpildes laiku, optimizējot kodu un samazinot nevajadzīgas darbības.
• Samaziniet atmiņas lietojumu: Piešķiriet savām funkcijām atbilstošu atmiņas apjomu. Izvairieties no pārmērīgas atmiņas piešķiršanas, jo tas var palielināt izmaksas.
• Izmantojiet kešatmiņu (Caching): Kešojiet bieži piekļūstamus datus, lai samazinātu funkciju izsaukumu skaitu.
• Pārraugiet lietojumu: Regulāri pārraugiet savu funkciju lietojumu un identificējiet jomas, kurās var samazināt izmaksas.
• Izvēlieties pareizo reģionu: Izvietojiet savas funkcijas reģionā, kas ir vistuvāk jūsu lietotājiem, lai samazinātu latentumu un uzlabotu veiktspēju. Tomēr ņemiet vērā, ka cenas dažādos reģionos var atšķirties.
• Apsveriet rezervēto vienlaicību (Reserved Concurrency): Kritiskām funkcijām, kurām nepieciešama konsekventa veiktspēja, apsveriet iespēju izmantot rezervēto vienlaicību, lai nodrošinātu, ka noteikts skaits funkciju instanču vienmēr ir pieejams.

Frontend bezservera arhitektūras nākotne

Frontend bezservera arhitektūra ir strauji mainīga joma. Tuvākajos gados mēs varam sagaidīt turpmākus uzlabojumus FaaS platformās, uzlabotus rīkus un plašāku bezservera arhitektūru pielietojumu.

Dažas potenciālās nākotnes tendences ietver:

• Malas skaitļošana (Edge Computing): Bezservera funkciju izvietošana tuvāk tīkla malai, lai vēl vairāk samazinātu latentumu.
• WebAssembly (Wasm): WebAssembly izmantošana, lai palaistu bezservera funkcijas pārlūkprogrammā vai citās vidēs ar ierobežotiem resursiem.
• Mākslīgā intelekta (AI) funkcijas: Mākslīgā intelekta un mašīnmācīšanās spēju integrēšana bezservera funkcijās.
• Uzlabota izstrādātāju pieredze: Racionalizētāki rīki un darbplūsmas bezservera funkciju izstrādei, testēšanai un izvietošanai.
• Bezservera konteineri: Bezservera skaitļošanas priekšrocību apvienošana ar konteinerizācijas elastību.

Noslēgums

Frontend bezservera arhitektūra, ko virza Funkcija-kā-pakalpojums, piedāvā spēcīgu un elastīgu pieeju mūsdienu tīmekļa lietojumprogrammu veidošanai. Atsaistot frontend no tradicionālajiem backend serveriem, izstrādātāji var koncentrēties uz saistošas lietotāju pieredzes radīšanu, vienlaikus izmantojot bezservera skaitļošanas mērogojamības, rentabilitātes un drošības priekšrocības. Tā kā bezservera ekosistēma turpina attīstīties, mēs varam sagaidīt vēl inovatīvākus Frontend bezservera arhitektūras pielietojumus nākamajos gados. Šīs paradigmas maiņas pieņemšana var dot izstrādātājiem iespēju veidot ātrākas, mērogojamākas un efektīvākas tīmekļa lietojumprogrammas globālai auditorijai.

Šī pieeja piedāvā iespējas izstrādātājiem visā pasaulē, neatkarīgi no ģeogrāfiskās atrašanās vietas vai piekļuves infrastruktūrai, dot savu ieguldījumu un veidot inovatīvas tīmekļa lietojumprogrammas. Tā dod iespēju mazām komandām un individuāliem izstrādātājiem konkurēt ar lielākām organizācijām, nodrošinot piekļuvi mērogojamai un rentablai infrastruktūrai. Tīmekļa izstrādes nākotne neapšaubāmi virzās uz bezservera arhitektūrām, un šīs paradigmas izpratne un pieņemšana ir būtiska, lai paliktu priekšā šajā nepārtraukti mainīgajā nozarē.