با پیشرفت تکنولوژی و افزایش نیاز به توسعه سریع اپلیکیشن‌ها، استفاده از سرویس‌های بدون سرور (Serverless) به یکی از گزینه‌های محبوب بین توسعه‌دهندگان تبدیل شده است. App Engine در GCP یکی از ابزارهای بسیار قدرتمند و ساده‌ی گوگل برای اجرای اپلیکیشن‌های وب بدون نیاز به مدیریت زیرساخت محسوب می‌شود.
در این مقاله از بلاگ نِکس زون با محوریت آموزش App Engine در GCP، قدم به قدم با مفهوم، امکانات، کاربردها و نحوه‌ی شروع کار با این سرویس آشنا می‌شویم. هدف ما ارائه‌ی یک راهنمای جامع، اما در عین حال ساده و کاربردی برای افرادی است که می‌خواهند وارد دنیای ابری گوگل شوند.
App Engine چیست؟
App Engine یکی از سرویس‌های محبوب و منعطف Google Cloud Platform است که به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد اپلیکیشن‌های خود را در محیطی کاملاً مدیریت‌شده اجرا کنند. این سرویس با حذف نیاز به مدیریت سرور، آپدیت‌های نرم‌افزاری، مقیاس‌پذیری دستی و کانفیگ‌های پیچیده، توسعه‌ی اپلیکیشن را سریع‌تر، آسان‌تر و امن‌تر می‌کند.
App Engine بخشی از معماری serverless گوگل است، به این معنا که شما فقط بر کدنویسی و توسعه تمرکز دارید، و تمامی فرآیندهای زیرساختی، مقیاس‌پذیری و نگهداری به‌صورت خودکار انجام می‌شود.
چرا App Engine انتخاب مناسبی است؟
یکی از دلایلی که توسعه‌دهندگان به استفاده از App Engine در GCP روی می‌آورند، سهولت در راه‌اندازی و مدیریت پروژه‌هاست. برخلاف روش‌های سنتی که نیاز به خرید سرور، نصب نرم‌افزار و پیکربندی سیستم‌عامل دارند، در App Engine تنها کاری که باید انجام دهید، آپلود کد اپلیکیشن‌تان است.
به‌علاوه، این سرویس با بسیاری از زبان‌های برنامه‌نویسی محبوب مانند Python، Java، Node.js، PHP و Go سازگار است و محیط توسعه‌ی منعطفی را برای برنامه‌نویسان فراهم می‌کند.
قابلیت مقیاس‌پذیری خودکار نیز از مزایای کلیدی App Engine است. یعنی اگر اپلیکیشن شما ترافیک زیادی دریافت کند، این سرویس به‌صورت خودکار منابع بیشتری اختصاص می‌دهد. و برعکس، در زمان‌های کم‌ترافیک، منابع کاهش می‌یابد تا هزینه‌ها به حداقل برسد.
ساختار App Engine چگونه است؟
App Engine در دو محیط مجزا ارائه می‌شود: محیط استاندارد (Standard Environment) و محیط انعطاف‌پذیر (Flexible Environment). هر کدام مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارند.
محیط استاندارد برای اپلیکیشن‌هایی که به سرعت بالا و مقیاس‌پذیری فوری نیاز دارند مناسب است. این محیط از نسخه‌های خاصی از زبان‌های برنامه‌نویسی پشتیبانی می‌کند و در محیط sandbox اجرا می‌شود.
محیط انعطاف‌پذیر مناسب پروژه‌هایی است که نیاز به کتابخانه‌ها یا تنظیمات خاص دارند. این محیط از Docker استفاده می‌کند و دسترسی بیشتری به زیرساخت و منابع دارد.
انتخاب بین این دو محیط به نیاز پروژه‌ی شما بستگی دارد. برای اپلیکیشن‌های سبک و سریع، محیط استاندارد کافی است. اما برای اپلیکیشن‌هایی که نیاز به سفارشی‌سازی بیشتر دارند، محیط انعطاف‌پذیر گزینه‌ی بهتری خواهد بود.
مراحل شروع کار با App Engine
اگر می‌خواهید از App Engine در GCP استفاده کنید، مراحل شروع کار ساده ولی مهم است. اولین قدم، ایجاد یک پروژه در کنسول GCP است. بعد از ساخت پروژه، باید App Engine را برای آن فعال کرده و زبان برنامه‌نویسی مورد نظر را انتخاب کنید.
سپس فایل پیکربندی app.yaml را ایجاد می‌کنید که شامل تنظیماتی مانند runtime (مثلاً python39)، سطح مقیاس‌پذیری و مسیرهای دسترسی اپلیکیشن است.
در نهایت با استفاده از ابزار gcloud، اپلیکیشن را در GCP دیپلوی می‌کنید. اجرای دستور gcloud app deploy به‌تنهایی کافیست تا اپلیکیشن شما در فضای ابری اجرا شود.
تجربه کاربر در App Engine چگونه است؟
یکی از ویژگی‌هایی که App Engine در GCP را از سایر سرویس‌ها متمایز می‌کند، سرعت و سادگی در توسعه و دیپلوی اپلیکیشن است. کاربران بدون درگیر شدن با جزئیات فنی می‌توانند پروژه خود را در چند دقیقه اجرا کنند. داشبورد مدیریتی گوگل نیز اطلاعات دقیقی از وضعیت اجرای اپلیکیشن، میزان مصرف منابع و خطاهای احتمالی ارائه می‌دهد که این موضوع باعث بهبود عملکرد و پایداری برنامه می‌شود.
در محیط App Engine، به‌راحتی می‌توان نسخه‌های مختلفی از یک اپلیکیشن را اجرا کرد و بین آن‌ها سوییچ کرد. این ویژگی به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد که بدون ایجاد اختلال در سرویس‌دهی، نسخه‌های جدید را تست کرده یا تغییرات را به‌صورت مرحله‌ای اعمال کنند.
کاربردهای رایج App Engine
App Engine به دلیل ماهیت بدون سرور بودن، برای طیف وسیعی از پروژه‌ها مناسب است. از وب‌سایت‌های شخصی گرفته تا سیستم‌های بزرگ مقیاس، این سرویس پاسخگوی نیازهای مختلف است.
بسیاری از شرکت‌ها از App Engine برای راه‌اندازی اپلیکیشن‌های فرانت‌اند، APIهای بک‌اند، سرویس‌های میکروسرویس و حتی اپلیکیشن‌های موبایل استفاده می‌کنند. چون نیاز به مدیریت زیرساخت حذف شده، توسعه‌دهندگان می‌توانند تمرکز بیشتری روی منطق برنامه و تجربه‌ی کاربری داشته باشند.
چالش‌ها و محدودیت‌ها
گرچه App Engine در GCP بسیار قدرتمند است، اما محدودیت‌هایی هم دارد که باید در نظر گرفته شود. مثلاً در محیط استاندارد، دسترسی به سیستم فایل محدود است و اجرای برخی برنامه‌ها ممکن است به دلیل محدودیت در نصب کتابخانه‌های سیستمی با مشکل مواجه شود. همچنین قیمت‌گذاری در صورت استفاده‌ی ناآگاهانه ممکن است افزایش یابد، خصوصاً زمانی که تعداد درخواست‌ها و ترافیک بالا باشد.
اما با آشنایی دقیق با تنظیمات، تعریف محدودیت‌ها و بهینه‌سازی کد، می‌توان از این سرویس به‌صورت کاملاً مؤثر و اقتصادی استفاده کرد.
شروع کار با اپلیکیشن نمونه
برای تجربه عملی App Engine در GCP، ساخت یک اپلیکیشن ساده بهترین روش یادگیری است. تصور کنید می‌خواهیم یک اپلیکیشن Python ایجاد کنیم که فقط یک پیام ساده را در مرورگر نمایش دهد.
ابتدا در سیستم خود یک پوشه ایجاد کرده و درون آن یک فایل با نام main.py بسازید. در این فایل می‌توانید از فریم‌ورک ساده‌ای مثل Flask استفاده کنید:
from flask import Flask
app = Flask(__name__)
@app.route('/')
def hello():
return 'سلام از App Engine در GCP!'
سپس باید یک فایل requirements.txt برای نصب کتابخانه‌ها اضافه کنید:
Flask==2.2.2
و در نهایت فایل مهم app.yaml که مشخصات دیپلوی در آن تعریف می‌شود:
runtime: python39 entrypoint: gunicorn -b :$PORT main:app
دیپلوی اپلیکیشن در App Engine
بعد از آماده‌سازی فایل‌ها، به ترمینال بروید و به پوشه پروژه وارد شوید. با اجرای دستور زیر اپلیکیشن‌تان را به GCP ارسال و اجرا می‌کنید:
gcloud app deploy
برای اجرای این دستور نیاز است قبلاً gcloud CLI را نصب کرده باشید و به پروژه GCP متصل شده باشید.
پس از چند دقیقه، URL اپلیکیشن شما نمایش داده می‌شود. با باز کردن آن در مرورگر، اپلیکیشنی که ساختید را آنلاین می‌بینید.
مدیریت نسخه‌ها و محیط‌ها
یکی از قابلیت‌های بسیار مفید App Engine در GCP، امکان اجرای چند نسخه از یک اپلیکیشن به‌صورت هم‌زمان است. این موضوع به شما اجازه می‌دهد نسخه‌ی جدیدی از برنامه را دیپلوی کنید و ابتدا فقط بخشی از کاربران را به آن هدایت کنید (Traffic Splitting).
برای مدیریت نسخه‌ها می‌توانید از دستور زیر استفاده کنید:
gcloud app versions list
و برای حذف نسخه‌های قدیمی:
gcloud app versions delete VERSION_ID
در محیط App Engine، می‌توانید برای هر نسخه درصد خاصی از ترافیک را اختصاص دهید یا تمام کاربران را به نسخه جدید منتقل کنید.
تنظیمات مقیاس‌پذیری
در فایل app.yaml شما می‌توانید نوع مقیاس‌پذیری اپلیکیشن را تعیین کنید. App Engine از سه نوع اصلی پشتیبانی می‌کند:
- Automatic scaling: خودکار و بر اساس ترافیک
- Basic scaling: تعریف حداقل و حداکثر نمونه‌ها
- Manual scaling: کنترل دستی بر تعداد نمونه‌ها
مثال از تعریف مقیاس‌پذیری خودکار:
automatic_scaling: min_instances: 1 max_instances: 5
این تنظیمات به شما کمک می‌کنند اپلیکیشن‌تان در زمان اوج ترافیک پاسخگو باقی بماند و در زمان‌های کم‌ترافیک منابع را کاهش دهد.
بهینه‌سازی مصرف منابع و هزینه
استفاده درست از App Engine در GCP نه‌تنها باعث اجرای بهتر برنامه‌ها می‌شود بلکه هزینه‌های ابری را نیز کاهش می‌دهد. برای کنترل هزینه‌ها به چند نکته توجه کنید:
- از محیط Standard برای پروژه‌های سبک استفاده کنید. این محیط هزینه‌ی کمتری دارد.
- تنظیمات min_instances را به عدد کم تنظیم کنید تا هنگام کم‌ترافیکی هزینه نپردازید.
- نسخه‌های قدیمی را حذف کنید تا هزینه نگهداری بیهوده پرداخت نشود.
- از Billing Alerts برای دریافت هشدار افزایش هزینه استفاده کنید.
اتصال به سرویس‌های دیگر GCP
یکی از مزایای قابل‌توجه App Engine، ادغام ساده با سایر سرویس‌های GCP است. مثلاً می‌توانید از Cloud Firestore برای ذخیره داده‌ها، Cloud Storage برای فایل‌ها یا Pub/Sub برای پیام‌رسانی بین سرویس‌ها استفاده کنید.
در کد اپلیکیشن‌تان می‌توانید این سرویس‌ها را به‌راحتی فراخوانی کرده و ارتباط بین اجزا را برقرار کنید. این موضوع باعث می‌شود اپلیکیشن شما ساختار میکروسرویس‌محور و مقیاس‌پذیرتری داشته باشد.
مانیتورینگ و مدیریت اپلیکیشن
Google Cloud Console امکاناتی برای مشاهده لاگ‌ها، خطاها و ترافیک اپلیکیشن شما فراهم کرده است. در بخش Logging می‌توانید خروجی خطاها، وضعیت درخواست‌ها و عملکرد کلی سیستم را بررسی کنید.
در بخش App Engine > Versions نیز می‌توانید وضعیت نسخه‌های مختلف، میزان مصرف منابع و زمان پاسخ‌دهی اپلیکیشن را مشاهده کنید.
اگر نیاز به بررسی دقیق‌تر عملکرد دارید، از ابزارهایی مثل Cloud Trace یا Cloud Profiler استفاده کنید.
نتیجه گیری
در پارت دوم آموزش App Engine در GCP با مراحل عملی ساخت و اجرای اپلیکیشن، نحوه مدیریت نسخه‌ها، تنظیمات مقیاس‌پذیری و روش‌های بهینه‌سازی منابع آشنا شدیم. حالا با درک بهتری می‌دانید چطور از App Engine برای توسعه اپلیکیشن‌های بدون سرور استفاده کنید و از امکانات فضای ابری گوگل به‌صورت مؤثر بهره ببرید. اگر به فکر توسعه یک اپلیکیشن ابری هستید و نیاز به مشاوره تخصصی دارید، تیم نکس زون آماده‌ی همکاری با شماست. از طراحی معماری گرفته تا دیپلوی نهایی در GCP، همراه شما خواهیم بود.
