Frontend Serverless: Архітектура «Функція як послуга»

Світ веброзробки постійно розвивається. Архітектура Frontend Serverless, що використовує «Функцію як послугу» (FaaS), являє собою значний зсув у тому, як ми створюємо та розгортаємо сучасні вебзастосунки. Цей підхід дозволяє розробникам зосереджуватися на написанні frontend-коду та невеликих, незалежних backend-функцій, не керуючи серверами, операційними системами чи інфраструктурою. У цій статті ми розглянемо концепції, переваги, поширені випадки використання та стратегії впровадження, пов'язані з Frontend Serverless та FaaS.

Що таке Frontend Serverless?

Frontend Serverless, по суті, — це відокремлення frontend-застосунку від традиційної інфраструктури backend-сервера. Замість монолітного сервера, що обробляє всі запити, frontend покладається на керовані сервіси, зокрема FaaS, для виконання backend-завдань. Це означає, що такі функціональні можливості, як виклики API, обробка даних, автентифікація та маніпуляції із зображеннями, виконуються як окремі функції без стану на безсерверній платформі.

Розуміння «Функції як послуги» (FaaS)

FaaS — це модель виконання хмарних обчислень, де розробники пишуть і розгортають окремі функції, а хмарний провайдер автоматично керує інфраструктурою, необхідною для їх запуску. Ключові характеристики FaaS включають:

• Без стану (Statelessness): Кожне виконання функції є незалежним і не покладається на попередні.
• Керованість подіями (Event-Driven): Функції запускаються подіями, такими як HTTP-запити, оновлення баз даних або заплановані завдання.
• Автоматичне масштабування: Платформа автоматично масштабує кількість екземплярів функцій залежно від попиту.
• Оплата за використання (Pay-per-Use): Ви платите лише за обчислювальний час, використаний під час виконання функції.

Приклади популярних FaaS-платформ:

• AWS Lambda: Безсерверний обчислювальний сервіс від Amazon.
• Google Cloud Functions: Керована подіями безсерверна обчислювальна платформа від Google.
• Azure Functions: Безсерверний обчислювальний сервіс від Microsoft.
• Netlify Functions: Платформа, що спеціалізується на безсерверних функціях для вебсайтів на базі JAMstack.
• Vercel Serverless Functions: Ще одна платформа з безсерверними функціями, оптимізованими для frontend-застосунків.

Переваги архітектури Frontend Serverless

Застосування архітектури Frontend Serverless пропонує кілька переваг:

• Зменшення управління інфраструктурою: Розробники можуть зосередитися на коді, а не на обслуговуванні серверів. Хмарний провайдер займається масштабуванням, оновленнями та безпекою.
• Покращена масштабованість: FaaS-платформи автоматично масштабуються для обробки змінних навантажень, забезпечуючи швидку реакцію навіть під час пікового трафіку. Це особливо корисно для застосунків із непередбачуваним попитом. Уявіть собі сайт електронної комерції, який переживає сплеск трафіку під час розпродажу; безсерверні функції можуть автоматично масштабуватися для обробки збільшеного навантаження без ручного втручання.
• Оптимізація витрат: Модель оплати за використання означає, що ви платите лише за спожиті ресурси. Це може призвести до значної економії коштів, особливо для застосунків із переривчастими або непередбачуваними патернами використання. Наприклад, функція, яка генерує звіти лише раз на місяць, коштуватиме лише час виконання цього єдиного місячного запуску.
• Підвищення швидкості розробки: Менші, незалежні функції легше розробляти, тестувати та розгортати. Це сприяє швидшим ітераційним циклам та швидшому виходу на ринок.
• Посилена безпека: Безсерверні платформи зазвичай надають надійні функції безпеки, включаючи автоматичне встановлення патчів та захист від поширених вебвразливостей. Оскільки базовою інфраструктурою керує хмарний провайдер, розробникам не потрібно турбуватися про захист операційної системи чи серверного програмного забезпечення.
• Спрощене розгортання: Розгортання окремих функцій часто є простішим і швидшим, ніж розгортання всього застосунку. Багато платформ пропонують інструменти командного рядка та інтеграцію з CI/CD для оптимізації процесу розгортання.
• Глобальна доступність: Більшість хмарних провайдерів пропонують глобальний розподіл безсерверних функцій, що забезпечує низьку затримку доступу для користувачів по всьому світу. Функції можуть бути розгорнуті в кількох регіонах, забезпечуючи високу доступність та зменшуючи затримку для користувачів у різних географічних локаціях.

Поширені випадки використання Frontend Serverless

Frontend Serverless добре підходить для різноманітних випадків використання, зокрема:

• API-шлюзи: Створення власних API для frontend-застосунків шляхом маршрутизації запитів до різних функцій. Наприклад, API-шлюз може направляти запити до функції, яка отримує дані користувача, іншої функції, яка обробляє платежі, і ще однієї, яка надсилає сповіщення електронною поштою.
• Надсилання форм: Обробка даних, надісланих через форми, без необхідності у виділеному backend-сервері. Безсерверна функція може обробити дані форми, перевірити їх і зберегти в базі даних або надіслати до стороннього сервісу. Це поширено для контактних форм, реєстраційних форм та форм опитування.
• Обробка зображень та відео: Зміна розміру, оптимізація та перетворення зображень і відео за запитом. Функція може бути викликана, коли користувач завантажує зображення, автоматично змінюючи його розмір для різних пристроїв.
• Автентифікація та авторизація: Впровадження логіки автентифікації та авторизації користувачів. Безсерверні функції можуть інтегруватися з провайдерами ідентифікації для перевірки облікових даних користувачів та контролю доступу до захищених ресурсів. Приклади включають використання OAuth 2.0, щоб дозволити користувачам входити за допомогою своїх акаунтів Google або Facebook.
• Трансформація та збагачення даних: Перетворення та збагачення даних перед їх відображенням у frontend. Це може включати отримання даних з кількох джерел, їх комбінування та форматування для відображення. Наприклад, функція може отримувати дані про погоду з одного API та поєднувати їх з даними про місцезнаходження з іншого API для відображення локалізованого прогнозу погоди.
• Заплановані завдання: Виконання запланованих завдань, таких як розсилка новин електронною поштою або генерація звітів. Хмарні провайдери пропонують вбудовану підтримку для планування запуску функцій з певними інтервалами. Поширеним випадком є надсилання щоденних або щотижневих зведень користувачам електронною поштою.
• Вебхуки (Webhooks): Реагування на події від сторонніх сервісів через вебхуки. Функція може бути викликана, коли на платформі електронної комерції розміщується нове замовлення, надсилаючи сповіщення клієнту.
• Динамічна генерація контенту: Генерація динамічного контенту «на льоту», наприклад, персоналізованих рекомендацій або варіантів для A/B-тестування. Безсерверна функція може адаптувати контент, що відображається кожному користувачеві, на основі його вподобань та поведінки.

Впровадження Frontend Serverless: Практичний посібник

Ось покроковий посібник із впровадження Frontend Serverless за допомогою FaaS:

1. Оберіть FaaS-платформу

Оберіть FaaS-платформу, яка відповідає вимогам вашого проєкту та технічній експертизі. Враховуйте такі фактори, як ціноутворення, підтримувані мови, простота використання та інтеграція з іншими сервісами.

Приклад: Для frontend-застосунку, інтенсивно використовує JavaScript, Netlify Functions або Vercel Serverless Functions можуть бути гарним вибором завдяки їхній тісній інтеграції з популярними frontend-фреймворками, такими як React та Vue.js.

2. Визначте свої функції

Визначте конкретні backend-завдання, які можна перекласти на безсерверні функції. Розбийте складні завдання на менші, незалежні функції.

Приклад: Замість однієї функції, яка обробляє весь процес реєстрації користувача, створіть окремі функції для перевірки адреси електронної пошти, хешування пароля та збереження даних користувача в базі даних.

3. Напишіть свої функції

Напишіть код для ваших функцій, використовуючи підтримувані мови обраної вами FaaS-платформи. Переконайтеся, що ваші функції є без стану та ідемпотентними.

Приклад (Node.js з AWS Lambda):

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

4. Налаштуйте тригери подій

Налаштуйте тригери подій, які будуть викликати ваші функції. Це може бути HTTP-запит, оновлення бази даних або заплановане завдання.

Приклад: Налаштуйте API-шлюз для маршрутизації HTTP-запитів до вашої функції, коли користувач надсилає форму у frontend.

5. Розгорніть свої функції

Розгорніть свої функції на FaaS-платформі за допомогою інструментів командного рядка платформи або вебінтерфейсу.

Приклад: Використовуйте команду netlify deploy для розгортання ваших функцій на Netlify.

6. Протестуйте свої функції

Ретельно протестуйте свої функції, щоб переконатися, що вони працюють коректно. Використовуйте юніт-тести, інтеграційні тести та наскрізні тести для покриття всіх можливих сценаріїв.

7. Моніторте та оптимізуйте

Відстежуйте продуктивність ваших функцій та виявляйте зони для оптимізації. Звертайте увагу на час виконання, використання пам'яті та частоту помилок.

Приклад: Використовуйте інструменти моніторингу FaaS-платформи для виявлення повільних функцій та оптимізації їх коду для підвищення продуктивності.

Інтеграція з Frontend-фреймворками

Frontend Serverless можна бездоганно інтегрувати з популярними frontend-фреймворками, такими як React, Vue.js та Angular.

• React: Бібліотеки, такі як react-query та swr, можна використовувати для управління отриманням даних з безсерверних функцій у застосунку React.
• Vue.js: Система реактивності Vue спрощує інтеграцію з безсерверними функціями. Бібліотека axios часто використовується для виконання API-викликів до безсерверних функцій з компонентів Vue.
• Angular: Модуль HttpClient від Angular можна використовувати для зв'язку з безсерверними функціями. Observables надають потужний спосіб обробки асинхронних потоків даних з безсерверних функцій.

Міркування щодо безпеки

Хоча FaaS-платформи забезпечують безпечне середовище, важливо дотримуватися найкращих практик безпеки під час розробки безсерверних функцій:

• Валідація вхідних даних: Завжди перевіряйте вхідні дані користувача, щоб запобігти ін'єкційним атакам.
• Безпечні залежності: Підтримуйте залежності вашої функції в актуальному стані, щоб виправляти вразливості безпеки. Використовуйте інструменти, такі як npm audit або yarn audit, для виявлення та виправлення вразливостей у ваших залежностях.
• Принцип найменших привілеїв: Надавайте вашим функціям лише необхідні дозволи для доступу до інших ресурсів. Уникайте надання функціям надто широких повноважень.
• Змінні середовища: Зберігайте конфіденційну інформацію, таку як API-ключі та облікові дані бази даних, у змінних середовища замість того, щоб жорстко кодувати їх у вашому коді.
• Обмеження швидкості (Rate Limiting): Впроваджуйте обмеження швидкості для запобігання зловживанням та атакам типу «відмова в обслуговуванні».
• Регулярні аудити безпеки: Проводьте регулярні аудити безпеки для виявлення та усунення потенційних вразливостей.

Стратегії управління витратами

Хоча Frontend Serverless може бути економічно вигідним, важливо впроваджувати стратегії для ефективного управління витратами:

• Оптимізація часу виконання функції: Скорочуйте час виконання ваших функцій, оптимізуючи код та мінімізуючи непотрібні операції.
• Мінімізація використання пам'яті: Виділяйте відповідну кількість пам'яті для ваших функцій. Уникайте виділення надмірної пам'яті, оскільки це може збільшити витрати.
• Використання кешування: Кешуйте дані, до яких часто звертаються, щоб зменшити кількість викликів функцій.
• Моніторинг використання: Регулярно відстежуйте використання ваших функцій та виявляйте зони, де можна скоротити витрати.
• Вибір правильного регіону: Розгортайте свої функції в регіоні, який є найближчим до ваших користувачів, щоб зменшити затримку та покращити продуктивність. Однак майте на увазі, що ціни можуть відрізнятися в різних регіонах.
• Розгляньте можливість зарезервованої конкурентності: Для критичних функцій, які вимагають стабільної продуктивності, розгляньте можливість використання зарезервованої конкурентності, щоб гарантувати, що певна кількість екземплярів функцій завжди буде доступна.

Майбутнє Frontend Serverless

Frontend Serverless — це галузь, що стрімко розвивається. Ми можемо очікувати подальших удосконалень у FaaS-платформах, покращених інструментів та зростання впровадження безсерверних архітектур у найближчі роки.

Деякі потенційні майбутні тенденції включають:

• Граничні обчислення (Edge Computing): Розгортання безсерверних функцій ближче до краю мережі для подальшого зменшення затримки.
• WebAssembly (Wasm): Використання WebAssembly для запуску безсерверних функцій у браузері або інших середовищах з обмеженими ресурсами.
• Функції на основі штучного інтелекту: Інтеграція можливостей штучного інтелекту та машинного навчання в безсерверні функції.
• Покращений досвід розробника: Більш оптимізовані інструменти та робочі процеси для розробки, тестування та розгортання безсерверних функцій.
• Безсерверні контейнери: Поєднання переваг безсерверних обчислень з гнучкістю контейнеризації.

Висновок

Архітектура Frontend Serverless, керована «Функцією як послугою», пропонує потужний та гнучкий підхід до створення сучасних вебзастосунків. Відокремлюючи frontend від традиційних backend-серверів, розробники можуть зосередитися на створенні захоплюючих користувацьких досвідів, використовуючи переваги масштабованості, економічності та безпеки безсерверних обчислень. Оскільки екосистема безсерверних технологій продовжує розвиватися, ми можемо очікувати ще більш інноваційних застосувань Frontend Serverless у найближчі роки. Прийняття цієї парадигми може надати розробникам можливість створювати швидші, більш масштабовані та ефективніші вебзастосунки для глобальної аудиторії.

Цей підхід пропонує розробникам у всьому світі, незалежно від географічного розташування чи доступу до інфраструктури, можливість робити свій внесок та створювати інноваційні вебзастосунки. Він дає змогу невеликим командам та окремим розробникам конкурувати з великими організаціями, надаючи доступ до масштабованої та економічно ефективної інфраструктури. Майбутнє веброзробки, безсумнівно, рухається до безсерверних архітектур, і розуміння та впровадження цієї парадигми є вирішальним для того, щоб залишатися попереду в цій галузі, що постійно змінюється.