بناء تطبيقات ويب قابلة للتوسع باستخدام بنية بدون خادم

يُعد استخدام بنية بدون خادم لإنشاء تطبيقات ويب قابلة للتوسع أسلوبًا معاصرًا لتطوير التطبيقات، حيث يعطي الأولوية للفعالية وقابلية التكيف وانخفاض تكاليف التشغيل. 

تطبيق الويب: ما هو؟

يُعرف برنامج التطبيق الذي يمكن الوصول إليه عبر متصفح الويب من خلال شبكة، عادةً الإنترنت، باسم تطبيق الويب. تعمل تطبيقات الويب على خوادم بعيدة ويتم توزيعها على المستخدمين عبر واجهات الويب، على عكس برامج سطح المكتب التقليدية التي تتطلب التثبيت على جهاز كمبيوتر محلي.

ميزات هامة لتطبيقات الويب

• إمكانية الوصول: تطبيقات الويب مستقلة عن المنصة ويمكن الوصول إليها من أي جهاز مزود بمتصفح ويب واتصال بالإنترنت.
• بيئة متعددة المستخدمين: يتيح ذلك ميزات التعاون من خلال تمكين العديد من المستخدمين من التفاعل مع نفس البرنامج في نفس الوقت.
• لا حاجة للتثبيت: أصبح تحديث الأجهزة وصيانتها أسهل بالنسبة للمستخدمين من خلال إلغاء الحاجة إلى تثبيت البرامج.
• التوافق عبر المنصات: تعمل غالبية تطبيقات الويب مع أنظمة تشغيل ومتصفحات مختلفة. 

مكونات بنية تطبيقات الويب

تحدد البنية المنظمة التي تُبنى عليها تطبيقات الويب التفاعلات بين مختلف المكونات. ومن بين العناصر الرئيسية ما يلي: 

• مكونات واجهة المستخدم (UI)

هذه هي المكونات التي يتفاعل معها المستهلكون بشكل مباشر. ومن بينها:

• يمنح HTML صفحات الويب بنيتها.
• تتولى لغة CSS إدارة تخطيط التطبيق وأسلوبه.
• تعمل لغة جافا سكريبت على تحسين واجهة المستخدم من خلال المحتوى الديناميكي والتفاعلية. 

• الواجهة الأمامية (من جانب العميل)

يُطلق على كل ما يراه المستخدمون في متصفحات الويب الخاصة بهم اسم "جانب العميل". ويتكون من:

صفحات الويب: 

• التمثيل المرئي للتطبيق.

• منطق جانب العميل: تُستخدم البرامج النصية المستندة إلى المتصفح للتحكم في تفاعلات المستخدم.

• الواجهة الخلفية (جانب الخادم)

تتم إدارة تفاعلات قواعد البيانات ومعالجة البيانات ومنطق الأعمال على جانب الخادم. وتشمل العناصر المهمة ما يلي:

• يشارك خادم الويب في الاستجابة لطلبات العملاء ومعالجة الاستفسارات الواردة.
• يتولى خادم التطبيقات معالجة الطلبات وتنفيذ منطق الأعمال.
• يتم تخزين البيانات واسترجاعها بواسطة خادم قاعدة البيانات استجابةً لطلبات التطبيق. 

• الوسيطة

من خلال العمل كحلقة وصل بين مكونات الواجهة الأمامية والخلفية، تسهل البرامج الوسيطة عليهما التواصل وتبادل البيانات.

بنية الخوادم اللامركزية: ما هي؟

أسلوب تنفيذ الحوسبة السحابية المعروف باسم بنية بدون خادم يُتيح هذا النظام لمزود الخدمة السحابية التحكم بمرونة في كيفية تخصيص موارد الأجهزة. يستطيع المطورون إنشاء التطبيقات وتشغيلها باستخدام هذه البنية دون الحاجة إلى إدارة البنية التحتية للخوادم يدويًا. لا تزال الخوادم موجودة رغم أن مصطلح "بلا خوادم" يوحي بعدم وجودها؛ والفرق يكمن في أن المطورين لا يتحملون مسؤوليات إدارة الخوادم مثل التزويد والتوسع والصيانة.

يكتب المطورون التعليمات البرمجية التي تُنفذ استجابةً للأحداث بدلاً من إنشاء الخوادم وإدارتها؛ إذ يتولى مزود الخدمة السحابية جميع خدمات الواجهة الخلفية المطلوبة. ويُعرف هذا النموذج باسم "الوظيفة كخدمة" (FaaS).

الخصائص الرئيسية لبنية الحوسبة بلا خوادم

• قائم على الأحداث: عادةً، تبدأ أحداث مثل طلبات HTTP أو تعديلات قاعدة البيانات أو أحداث قائمة انتظار الرسائل تشغيل التطبيقات التي لا تعتمد على الخادم.
• الحوسبة عديمة الحالة: فهو يتيح التوسع السريع استجابةً للطلب لأن الوظائف تعمل في حاويات مؤقتة لا تحفظ الحالة بين عمليات التنفيذ.
• التحجيم التلقائي: تضمن الحلول التي لا تعتمد على الخوادم الأداء الأمثل عبر مجموعة من سيناريوهات التحميل من خلال توسيع نطاق الموارد أو تقليصها تلقائيًا استجابة لمتطلبات التطبيق.
• نظام الدفع حسب الاستخدام: بخلاف نماذج الاستضافة التقليدية، يتم محاسبة المستخدمين فقط على وقت الحوسبة الفعلي المستخدم، مما قد يوفر المال.

مكونات بنية الحوسبة بدون خادم

• الوظيفة كخدمة: تُعدّ خدمة الوظائف (FaaS) أساس البنية اللامركزية. يستطيع المطورون تنفيذ وظائف مستقلة تعمل استجابةً للأحداث باستخدام منصات FaaS. ومن الأمثلة على ذلك وظائف Azure، ووظائف Google Cloud، وAWS Lambda.
• الخدمات التي تتم إدارتها: إلى جانب خدمات الحوسبة السحابية كخدمة (FaaS)، تستخدم البنى غير الخادمة عادةً العديد من الخدمات المُدارة للتخزين (مثل S3)، والاتصالات (مثل SQS)، وقواعد البيانات (مثل DynamoDB). ومن خلال معالجة المشكلات التشغيلية كالتوافر وقابلية التوسع، تُسهّل هذه الخدمات عملية التطوير.
• بوابة واجهة برمجة التطبيقات: يتحكم هذا الجزء في الطلبات الواردة ويوجهها إلى الأقسام المختصة. كما يمكنه إدارة التسجيل والتحكم في معدل الطلبات والمصادقة، ويعمل كنقطة دخول لتطبيقات الويب.
• أدوات المراقبة والتسجيل: تساعد هذه الأدوات في اكتشاف المشاكل في الوقت الفعلي، وتوفر رؤى حول أداء التطبيق. وفي بيئة الحوسبة بلا خوادم، تُعدّ هذه الأدوات ضرورية للحفاظ على سلامة البرنامج.

مزايا بنية الخوادم اللامركزية لتحقيق قابلية التوسع

• التحجيم التلقائي: بطبيعتها، تتوسع الأنظمة غير الخادمة وفقًا لحجم الطلبات الواردة. يقوم مزود الخدمة السحابية تلقائيًا بتوفير المزيد من مثيلات هذه الوظيفة لإدارة الطلب مع ازدياد حركة البيانات. وهذا يضع حدًا للمخاوف بشأن الإفراط في توفير الموارد أو نقصها.

• الكفاءة في التكلفة: بطبيعتها، تتوسع الالكترونيات غير العلمية وفقا لحجم الطلبات المقدمة. تقوم بدور خدمة السحابية البديلة وغير المزيد من أمثلة هذه الوظيفة المبتكرة للطلب مع زيادة حركة البيانات. وهذا يضع حدًا للمخاوف تمامًا في توفير الموارد أو عيوبها.

• انخفاض النفقات التشغيلية العامة: بدلاً من الإشراف على الخوادم أو البنية التحتية، يمكن للمطورين التركيز على إنشاء منطق التطبيق. وبفضل هذا الانخفاض في التعقيد التشغيلي، تستطيع الفرق التكيف مع احتياجات السوق وإطلاق منتجات جديدة بسرعة أكبر.

• تسريع وقت الوصول إلى السوق: تُتيح الأنظمة غير الخادمية دورات تطوير ونشر سريعة. فبدون الحاجة إلى القلق بشأن إعدادات الخادم أو فترات التوقف، يستطيع المطورون إجراء تحسينات سريعة على الميزات وإصدار التحديثات.

• نشر مبسط: قد يكون تحميل أجزاء من التعليمات البرمجية أو الدوال مباشرةً إلى منصة مزود الخدمة السحابية كافيًا لنشر وظائف بدون خادم. كما تُسهّل هذه العملية المبسطة إدارة تحديثات التطبيقات وعمليات التراجع عنها.

كيف تعمل بنية الخوادم اللامركزية

• تفعيل الأحداث: يتم تشغيل وظيفة (مثل طلب HTTP) بواسطة إجراء المستخدم أو حدث النظام.
• تنفيذ الوظيفة: استجابةً لهذا الحدث، يقوم مزود الخدمة السحابية بتخصيص الموارد اللازمة لتنفيذ هذه الوظيفة.
• إدارة الموارد: يتولى المورد إدارة التوسع وتوزيع الموارد تلقائيًا.
• معالجة الاستجابة: بحسب منطقها، قد تقوم الدالة، بعد التنفيذ، بإرجاع البيانات أو بدء أنشطة أخرى. 

بناء تطبيقات ويب قابلة للتوسع باستخدام بنية بدون خادم

الخطوة الأولى: اختيار مزود خدمة سحابية

اختر مزود خدمة سحابية مثل AWS Lambda أو Google Cloud Functions أو Azure Functions الذي يوفر خدمات حوسبة موثوقة بدون خوادم. تقدم كل منصة إمكانيات وتكاملات مميزة تلبي متطلبات التطبيقات المختلفة.

الخطوة الثانية: تصميم تطبيقك

استخدم أفكار الخدمات المصغرة لتصميم تطبيقك:

• قسّم برنامجك إلى مكونات مستقلة يسهل إدارتها، ويمكن تطويرها وتنفيذها وتوسيعها بشكل مستقل.
• لتحسين وظائفك بدون خادم، استخدم الخدمات المُدارة لقواعد البيانات (مثل Amazon DynamoDB) والتخزين (مثل Amazon S3) والاتصالات (مثل AWS SQS).

الخطوة 3: تنفيذ مُشغّلات الأحداث

حدد المحفز لوظائفك:

• لإدارة طلبات HTTP، استخدم بوابة API أو خدمات أخرى.
• قم بتكوين مصادر الأحداث، مثل قوائم انتظار الرسائل أو مشغلات قاعدة البيانات، لاستدعاء الوظائف استجابةً لإجراءات معينة.

الخطوة الرابعة: المراقبة والتحسين

استفد من موارد المراقبة التي يقدمها مزود الخدمة السحابية الخاص بك لمتابعة معدلات الخطأ ومقاييس الأداء.

• قم بتثبيت أنظمة التنبيه والتسجيل لاكتشاف المشاكل مبكراً.
• قم بتحليل اتجاهات الاستخدام لتحسين وظائفك باستمرار من حيث التكلفة والأداء.

Step 5: Test Locally and Deploy

لأغراض التطوير والاختبار المحليين، استخدم أطر عمل مثل Serverless Framework أو AWS SAM (نموذج التطبيقات بدون خادم):

• لضمان الأداء الأمثل، قم بمحاكاة محفزات الأحداث محليًا قبل النشر.
• استخدم خطوط أنابيب التكامل المستمر/التسليم المستمر (CI/CD) لنشر تطبيقك من أجل إصدارات موثوقة.

خاتمة

يمثل نموذج البنية اللامركزية نقلة نوعية في تطوير ونشر التطبيقات. إذ يُمكّن المطورين من التركيز على كتابة برمجيات عالية الجودة مع الاستفادة من التوسع التلقائي وتوفير التكاليف من خلال تجريد مهام إدارة الخوادم. يُعد فهم مبادئ هذا النموذج ومكوناته أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق كامل إمكاناته في تطوير التطبيقات المعاصرة، مع تزايد اعتماده من قِبل المؤسسات.

يمكن للمؤسسات الاستفادة من إمكانيات الحوسبة السحابية الحديثة مع تقليل أعباء الإدارة من خلال تطوير تطبيقات ويب قابلة للتوسع باستخدام بنية لا خادمية. وبفضل التوسع التلقائي والفعالية من حيث التكلفة وسرعة النشر التي توفرها الحلول اللا خادمية، يمكن لفرق التطوير التركيز على الابتكار بدلاً من صيانة البنية التحتية. كما يمكن للشركات تقديم تطبيقات عالية الجودة بكفاءة والتكيف مع المتطلبات المتغيرة من خلال تطبيق هذا التصميم.