Instrumentation trong Next.js: Các Hook giám sát ứng dụng để có thông tin chi tiết về môi trường Production

Instrumentation trong Next.js cung cấp một cơ chế mạnh mẽ để quan sát và đo lường hiệu suất của ứng dụng trong môi trường production. Bằng cách tận dụng các hook giám sát ứng dụng, bạn có thể có được thông tin chuyên sâu về việc xử lý yêu cầu, kết xuất phía máy chủ (server-side rendering), tìm nạp dữ liệu và các khía cạnh quan trọng khác trong hoạt động của ứng dụng. Điều này cho phép bạn xác định các điểm nghẽn, chẩn đoán các vấn đề về hiệu suất và tối ưu hóa ứng dụng để mang lại trải nghiệm người dùng tốt hơn. Điều này đặc biệt quan trọng khi triển khai các ứng dụng Next.js trên toàn cầu, nơi độ trễ mạng và người dùng phân tán về mặt địa lý có thể tạo ra những thách thức riêng.

Tìm hiểu về Instrumentation trong Next.js

Tính năng instrumentation trong Next.js cho phép bạn đăng ký các hook được thực thi ở nhiều giai đoạn khác nhau trong vòng đời của ứng dụng. Các hook này có thể được sử dụng để thu thập các chỉ số (metrics), dấu vết (traces) và nhật ký (logs), sau đó có thể được gửi đến hệ thống Giám sát Hiệu suất Ứng dụng (APM) hoặc các công cụ quan sát khác. Điều này cung cấp một cái nhìn toàn diện về hiệu suất của ứng dụng trong thời gian thực.

Không giống như giám sát phía máy khách (client-side) truyền thống chỉ ghi lại trải nghiệm trên trình duyệt, instrumentation của Next.js cung cấp khả năng quan sát cả phía máy khách và máy chủ, cho phép có cái nhìn full-stack về hiệu suất của ứng dụng. Điều này rất quan trọng để hiểu tác động của việc kết xuất phía máy chủ, các API route và việc tìm nạp dữ liệu đối với trải nghiệm người dùng tổng thể.

Lợi ích chính của Instrumentation

Cải thiện khả năng quan sát: Có được cái nhìn toàn diện về các chỉ số hiệu suất, dấu vết và nhật ký của ứng dụng.
Giải quyết sự cố nhanh hơn: Xác định và chẩn đoán các vấn đề về hiệu suất một cách nhanh chóng với dữ liệu hiệu suất chi tiết.
Tối ưu hóa hiệu suất: Xác định chính xác các điểm nghẽn hiệu suất và tối ưu hóa ứng dụng để mang lại trải nghiệm người dùng tốt hơn.
Giám sát thời gian thực: Theo dõi hiệu suất của ứng dụng trong thời gian thực để phát hiện và phản ứng với các sự cố một cách chủ động.
Giảm chi phí: Bằng cách xác định những điểm kém hiệu quả, bạn có thể giảm chi phí cơ sở hạ tầng. Ví dụ, việc giảm thời gian thực thi của hàm serverless sẽ trực tiếp làm giảm chi phí.

Thiết lập Instrumentation trong Next.js

Để bật instrumentation trong ứng dụng Next.js, bạn cần tạo một tệp instrumentation.js (hoặc instrumentation.ts) trong thư mục gốc của dự án. Tệp này sẽ chứa các hook mà bạn muốn đăng ký.

Đây là một ví dụ cơ bản về tệp instrumentation.ts:

// instrumentation.ts

export async function register() {
  if (process.env.NEXT_RUNTIME === 'nodejs') {
    const { trace } = await import('./utils/tracing');

    trace('registering-tracing');
  }
}

Trong ví dụ này, chúng tôi đang nhập một hàm trace từ tệp ./utils/tracing và gọi nó bên trong hàm register. Hàm register được Next.js tự động gọi khi ứng dụng khởi động.

Thực thi có điều kiện dựa trên Runtime

Biến process.env.NEXT_RUNTIME rất quan trọng để xác định ngữ cảnh thực thi. Nó cho phép bạn thực thi mã một cách có điều kiện dựa trên việc ứng dụng đang chạy trong môi trường Node.js (dành cho kết xuất phía máy chủ, API routes, v.v.) hay trong môi trường Edge Runtime (dành cho các edge functions). Điều này quan trọng vì một số thư viện hoặc công cụ giám sát nhất định có thể chỉ tương thích với một trong hai runtime.

Ví dụ, bạn có thể muốn sử dụng một tác nhân APM cụ thể cho môi trường Node.js và một công cụ khác cho môi trường Edge Runtime. Sử dụng process.env.NEXT_RUNTIME cho phép bạn chỉ tải các mô-đun thích hợp khi cần thiết.

Triển khai các Hook giám sát ứng dụng

Bây giờ, hãy xem một số ví dụ về cách triển khai các hook giám sát ứng dụng trong Next.js.

1. Đo lường thời gian xử lý yêu cầu

Một trường hợp sử dụng phổ biến cho instrumentation là đo lường thời gian cần thiết để xử lý các yêu cầu đến. Điều này có thể giúp bạn xác định các điểm cuối (endpoint) chậm và tối ưu hóa hiệu suất của chúng.

Đây là một ví dụ về cách đo lường thời gian xử lý yêu cầu bằng cách sử dụng API performance:

// utils/tracing.ts

import { performance } from 'perf_hooks';

export function trace(eventName: string) {
  const start = performance.now();

  return () => {
    const end = performance.now();
    const duration = end - start;

    console.log(`[${eventName}] took ${duration}ms`);
    // Trong một ứng dụng thực tế, bạn sẽ gửi dữ liệu này đến một hệ thống APM.
  };
}

Trong tệp instrumentation.ts:

// instrumentation.ts

export async function register() {
  if (process.env.NEXT_RUNTIME === 'nodejs') {
    const { trace } = await import('./utils/tracing');

    const endTrace = trace('request-handling');

    // Mô phỏng việc xử lý yêu cầu
    await new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, 100));

    endTrace();
  }
}

Ví dụ này đo lường thời gian cần thiết để xử lý yêu cầu và ghi lại khoảng thời gian đó vào console. Trong một ứng dụng thực tế, bạn sẽ gửi dữ liệu này đến một hệ thống APM để phân tích sâu hơn.

2. Giám sát thời gian kết xuất phía máy chủ

Kết xuất phía máy chủ (Server-side rendering - SSR) là một tính năng chính của Next.js, nhưng nó cũng có thể là một điểm nghẽn hiệu suất. Việc giám sát thời gian cần thiết để kết xuất các trang trên máy chủ là rất quan trọng để đảm bảo trải nghiệm người dùng nhanh chóng.

Bạn có thể sử dụng instrumentation để đo lường thời gian thực thi các hàm getServerSideProps hoặc getStaticProps. Các hàm này chịu trách nhiệm tìm nạp dữ liệu và chuẩn bị nó để kết xuất trên máy chủ.

// pages/index.tsx

import { GetServerSideProps } from 'next';
import { trace } from '../utils/tracing';

interface Props {
  data: string;
}

export const getServerSideProps: GetServerSideProps = async () => {
  const endTrace = trace('getServerSideProps');
  const data = await fetchData();
  endTrace();

  return {
    props: { data },
  };
};

async function fetchData() {
  // Mô phỏng việc tìm nạp dữ liệu từ một API bên ngoài
  await new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, 50));
  return 'Data from API';
}

export default function Home({ data }: Props) {
  return {data};
}

Trong ví dụ này, chúng ta đang sử dụng hàm trace để đo lường thời gian cần thiết để thực thi hàm getServerSideProps. Điều này cho phép chúng ta xác định các vấn đề về hiệu suất trong quá trình tìm nạp dữ liệu.

3. Theo dõi hiệu suất của API Route

Các API route của Next.js cho phép bạn xây dựng các hàm serverless xử lý các yêu cầu API. Việc giám sát hiệu suất của các API route này là rất cần thiết để đảm bảo một backend phản hồi nhanh.

Bạn có thể sử dụng instrumentation để đo lường thời gian cần thiết để xử lý các yêu cầu API trong các API route của mình.

// pages/api/hello.ts

import type { NextApiRequest, NextApiResponse } from 'next'
import { trace } from '../../utils/tracing';

type Data = {
  name: string
}

export default async function handler(
  req: NextApiRequest,
  res: NextApiResponse
) {
  const endTrace = trace('api-hello');
  // Mô phỏng một số công việc
  await new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, 25));
  endTrace();
  res.status(200).json({ name: 'John Doe' })
}

Ví dụ này đo lường thời gian cần thiết để xử lý yêu cầu API và trả về một phản hồi JSON. Điều này giúp bạn hiểu được hiệu suất của backend và xác định các điểm cuối API chậm.

4. Giám sát hiệu suất Edge Runtime

Next.js Edge Runtime cho phép bạn triển khai ứng dụng của mình đến vùng biên (edge), gần hơn với người dùng. Điều này có thể cải thiện đáng kể hiệu suất, đặc biệt đối với các ứng dụng được phân phối toàn cầu. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải giám sát hiệu suất của ứng dụng trong Edge Runtime để đảm bảo nó đang hoạt động hiệu quả.

Instrumentation có thể được sử dụng để giám sát hiệu suất của ứng dụng trong Edge Runtime. Điều này cho phép bạn xác định các vấn đề về hiệu suất đặc thù của môi trường Edge Runtime.

Lưu ý quan trọng: Không phải tất cả các công cụ giám sát đều hỗ trợ Edge Runtime. Bạn có thể cần sử dụng các công cụ hoặc thư viện chuyên dụng được thiết kế cho môi trường Edge Runtime.

Ví dụ, Vercel cung cấp các công cụ phân tích tích hợp sẵn có thể được sử dụng để giám sát hiệu suất ứng dụng của bạn trong Edge Runtime. Bạn cũng có thể sử dụng các công cụ giám sát của bên thứ ba hỗ trợ Edge Runtime, chẳng hạn như Datadog hoặc New Relic.

Tích hợp với các hệ thống APM

Dữ liệu được thu thập bởi các hook instrumentation của bạn sẽ có giá trị nhất khi được gửi đến một hệ thống APM (Giám sát Hiệu suất Ứng dụng). Các hệ thống APM cung cấp các công cụ để trực quan hóa, phân tích và cảnh báo về dữ liệu hiệu suất. Các hệ thống APM phổ biến bao gồm:

Datadog: Một nền tảng giám sát và phân tích toàn diện.
New Relic: Một nền tảng APM với nhiều tính năng đa dạng.
Sentry: Một công cụ theo dõi lỗi và giám sát hiệu suất phổ biến.
Honeycomb: Một nền tảng quan sát dành cho các ứng dụng hiện đại.
Dynatrace: Một nền tảng giám sát và quan sát được hỗ trợ bởi AI.

Các bước cụ thể để tích hợp với một hệ thống APM sẽ khác nhau tùy thuộc vào hệ thống bạn chọn. Tuy nhiên, quy trình chung bao gồm các bước sau:

Cài đặt tác nhân (agent) hoặc SDK của APM trong ứng dụng Next.js của bạn.
Cấu hình tác nhân APM với khóa API hoặc thông tin xác thực của hệ thống APM.
Sử dụng API của tác nhân APM để gửi các chỉ số, dấu vết và nhật ký từ các hook instrumentation của bạn.

Ví dụ sử dụng OpenTelemetry với Datadog:

OpenTelemetry là một framework quan sát mã nguồn mở cung cấp một cách tiêu chuẩn để thu thập và xuất dữ liệu đo lường từ xa (telemetry). Nó có thể được sử dụng để tích hợp với nhiều hệ thống APM khác nhau, bao gồm cả Datadog.

// utils/tracing.ts

import { trace, context } from '@opentelemetry/api';

const tracer = trace.getTracer('my-app-tracer');

export function traceFunction any>(
  operationName: string,
  fn: T
): T {
  return function tracedFunction(...args: Parameters): ReturnType {
    const span = tracer.startSpan(operationName);
    const ctx = trace.setSpan(context.active(), span);

    try {
      return context.with(ctx, () => fn(...args));
    } finally {
      span.end();
    }
  } as T;
}

Sử dụng trong `getServerSideProps`:

// pages/index.tsx

import { GetServerSideProps } from 'next';
import { traceFunction } from '../utils/tracing';

interface Props {
  data: string;
}

async function fetchData() {
  // Mô phỏng việc tìm nạp dữ liệu từ một API bên ngoài
  await new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, 50));
  return 'Data from API';
}

export const getServerSideProps: GetServerSideProps = async () => {
  const tracedFetchData = traceFunction('fetchData', fetchData);
  const data = await tracedFetchData();

  return {
    props: { data },
  };
};

export default function Home({ data }: Props) {
  return {data};
}

Ví dụ OpenTelemetry đơn giản hóa này cho thấy cách bao bọc một hàm với một span truy vết (tracing span). Việc thiết lập và cấu hình thực tế của SDK OpenTelemetry và tác nhân Datadog phức tạp hơn và đòi hỏi các bước bổ sung, bao gồm thiết lập biến môi trường, cấu hình bộ xuất (exporter) và khởi tạo SDK trong tệp `instrumentation.ts` của bạn. Hãy tham khảo tài liệu của OpenTelemetry và Datadog để có hướng dẫn đầy đủ.

Các phương pháp hay nhất cho Instrumentation trong Next.js

Bắt đầu sớm: Triển khai instrumentation sớm trong quá trình phát triển để xác định các vấn đề về hiệu suất trước khi chúng được đưa lên môi trường production.
Tập trung vào các chỉ số chính: Ưu tiên các chỉ số quan trọng nhất đối với hiệu suất của ứng dụng, chẳng hạn như thời gian xử lý yêu cầu, thời gian kết xuất phía máy chủ và hiệu suất của API route.
Sử dụng tên sự kiện có ý nghĩa: Sử dụng các tên sự kiện rõ ràng và mang tính mô tả cho các hook instrumentation của bạn để giúp việc hiểu dữ liệu trở nên dễ dàng hơn.
Giảm thiểu chi phí phụ (Overhead): Đảm bảo rằng mã instrumentation của bạn hiệu quả và không tạo ra chi phí phụ đáng kể cho hiệu suất của ứng dụng.
Sử dụng thực thi có điều kiện: Sử dụng process.env.NEXT_RUNTIME để thực thi mã một cách có điều kiện dựa trên môi trường runtime.
Bảo mật dữ liệu nhạy cảm: Tránh ghi nhật ký hoặc gửi dữ liệu nhạy cảm đến các hệ thống APM.
Kiểm tra Instrumentation của bạn: Kiểm tra mã instrumentation một cách kỹ lưỡng để đảm bảo nó hoạt động chính xác và không gây ra bất kỳ lỗi hoặc vấn đề hiệu suất nào.
Giám sát Instrumentation của bạn: Giám sát mã instrumentation để đảm bảo nó không bị lỗi hoặc gây ra các vấn đề về hiệu suất.

Những cạm bẫy thường gặp và giải pháp

Phát hiện Runtime không chính xác: Đảm bảo bạn đang sử dụng `process.env.NEXT_RUNTIME` một cách chính xác để tránh lỗi khi mã được thực thi trong môi trường sai. Kiểm tra kỹ logic điều kiện và các biến môi trường của bạn.
Ghi nhật ký quá mức: Tránh ghi quá nhiều dữ liệu, vì điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất. Chỉ ghi những thông tin cần thiết cho việc gỡ lỗi và giám sát. Cân nhắc các kỹ thuật lấy mẫu (sampling) để giảm lượng dữ liệu được ghi lại.
Lộ dữ liệu nhạy cảm: Cẩn thận không ghi lại dữ liệu nhạy cảm, chẳng hạn như mật khẩu hoặc khóa API. Sử dụng các biến môi trường hoặc tệp cấu hình để lưu trữ dữ liệu nhạy cảm và tránh ghi trực tiếp các giá trị này.
Các vấn đề về bất đồng bộ: Khi xử lý các hoạt động bất đồng bộ, hãy đảm bảo rằng các span truy vết của bạn được đóng đúng cách. Nếu một span không được đóng, nó có thể dẫn đến dữ liệu hiệu suất không chính xác. Sử dụng các khối `try...finally` hoặc Promises để đảm bảo các span luôn được đóng.
Xung đột với thư viện của bên thứ ba: Lưu ý rằng một số thư viện của bên thứ ba có thể xung đột với mã instrumentation. Kiểm tra kỹ lưỡng mã instrumentation của bạn để đảm bảo nó không gây ra bất kỳ vấn đề nào với các thư viện khác.

Kết luận

Instrumentation trong Next.js cung cấp một cơ chế mạnh mẽ để quan sát và đo lường hiệu suất của ứng dụng trong môi trường production. Bằng cách triển khai các hook giám sát ứng dụng, bạn có thể có được thông tin chuyên sâu về việc xử lý yêu cầu, kết xuất phía máy chủ, tìm nạp dữ liệu và các khía cạnh quan trọng khác trong hoạt động của ứng dụng. Điều này cho phép bạn xác định các điểm nghẽn, chẩn đoán các vấn đề về hiệu suất và tối ưu hóa ứng dụng để mang lại trải nghiệm người dùng tốt hơn.

Bằng cách tuân theo các phương pháp hay nhất được nêu trong hướng dẫn này, bạn có thể tận dụng hiệu quả instrumentation của Next.js để cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của các ứng dụng, bất kể người dùng của bạn ở đâu. Hãy nhớ chọn hệ thống APM phù hợp với nhu cầu của bạn và liên tục giám sát hiệu suất của ứng dụng để xác định và giải quyết các vấn đề một cách chủ động.