如何优雅地部署一个 Serverless Next.js 应用

上一篇 前端福音:Serverless 和 SSR 的天作之合,详细介绍了 SSR 相关知识,同时也提到了 Serverless 给 SSR 方案带来的福利。但它只是将 Next.js 应用部署到 Serverless 服务上而已,并不适合实际生产业务。为此本篇专门针对 Next.js 的 SSR 方案进行了探索和优化,一步一步带大家了解,如何基于 Serverless 架构部署一个实际的线上业务。

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本文主要内容:

  1. 如何快速部署 Serverless Next.js
  2. 如何自定义 API 网关域名
  3. 如何通过 COS 托管静态资源
  4. 静态资源配置 CDN
  5. 基于 Layer 部署 node_modules

如何快速部署 Serverless Next.js

由于本人对 Serverless Framework 开发工具比较熟悉,并且长期参与相关开源工作,所以本文均使用 Serverless Components 方案进行部署,请在开始阅读本文之前,保证当前开发环境已经全局安装 serverless 命令行工具。
本文依然上一篇中介绍的 Next.js 组件 来帮助快速部署 Next.js 应用到腾讯云的 Serverless 服务上。

我们先快速初始化一个 Serverless Next.js 项目:

$ serverless create -u https://github.com/serverless-components/tencent-nextjs/tree/master/example -p serverless-nextjs
$ cd serverless-nextjs

该项目模板已经默认配置好 serverless.yml,可以直接执行部署命令:

$ serverless deploy

大概 30s 左右就可以部署成功了,之后访问生成的 apigw.url 链接 https://service-xxx-xxx.gz.apigw.tencentcs.com/release/ 就可以看到首页了。

Next.js 组件,会默认帮助我们创建一个 云函数API 网关,并且将它们关联,实际我们访问的 是 API 网关,然后触发云函数,来获得请求返回结果,流程图如下:

Serverless Requst Flow

解释:我们在执行部署命令时,由于一个简单的 Next.js 应用除了业务代码,还包括庞大的 node_modules 文件夹,这就导致打包压缩的代码体积大概 20M 左右,所以大部分时间消耗在代码上传上。这里的速度也跟开发环境的网络环境有关,而实际上我们云端部署是很快的,这也是为什么需要 30s 左右的部署时间,而且网络差时会更久,当然后面也会提到如何提高部署速度。

相信你已经体会到,借助 Serverless Components 解决方案的便利,它确实可以帮助我们的应用高效的部署到云端。而且这里使用的 Next.js 组件,针对代码上传也做了很多优化工作,来保证快速的部署效率。

接下来将介绍如何基于 Next.js 组件,进一步优化我们的部署体验。

如何自定义 API 网关域名

使用过 API 网关的小伙伴,应该都知道它可以配置自定义域名,如下图所示:

Manual Config Custom Domain

但是这个手动配置还是不够方便,为此 Next.js 组件也提供了 customDomains 来帮助开发者快速配置自定义域名,于是我们可以在项目的 serverless.yml 中新增如下配置:

org: orgDemo
app: appDemo
stage: dev
component: nextjs
name: nextjsDemo

inputs:
  src:
    dist: ./
    hook: npm run build
    exclude:
      - .env
  region: ap-guangzhou
  runtime: Nodejs10.15
  apigatewayConf:
    protocols:
      - https
    environment: release
    enableCORS: true
    # 自定义域名相关配置
    customDomains:
      - domain: test.yuga.chat
        certificateId: abcdefg # 证书 ID
        # 这里将 API 网关的 release 环境映射到根路径
        pathMappingSet:
          - path: /
            environment: release
        protocols:
          - https

由于这里使用的是 https 协议,所以需要配置托管在腾讯云服务的证书 ID,可以到 SSL 证书控制台 查看。腾讯云已经提供了申请免费证书的功能,当然你也可以上传自己的证书进行托管。

之后我们再次执行部署命令,会得到如下输出结果:

Custom Domain Outputs

这里由于自定义域名时通过 CNAME 映射到 API 网关服务,所以还需要手动添加输出结果中红框部分的 CNAME 解析记录。等待自定义域名解析成功,就可以正常访问了。

如何通过 COS 托管静态资源

Next.js 应用,有两种静态资源:

  1. 项目中通过资源引入的方式使用,这种会经过 Webpack 打包处理输出到 .next/static 目录,比如 .next/static/css 样式文件目录。
  2. 直接放到项目根目录的 public 文件夹,通过静态文件服务返回,然后项目中可以直接通过 url 的方式引入(官方介绍)。

第一种的资源很好处理,Next.js 框架直接支持在 next.config.js 中配置 assetPrefix 来帮助我们在构建项目时,将提供静态资源托管服务的访问 url 添加到静态资源引入前缀中。如下:

// next.config.js
const isProd = process.env.NODE_ENV === "production";
const STATIC_URL =
  "https://serverless-nextjs-xxx.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com";
module.exports = {
  assetPrefix: isProd ? STATIC_URL : "",
};

上面配置中的 STATIC_URL 就是静态资源托管服务提供的访问 url,示例中是腾讯云对应的 COS 访问 url。

那么针对第二种资源我们如何处理呢?这里就需要对业务代码进行稍微改造了。

首先,需要在 next.config.js 中添加 env.STATIC_URL 环境变量:

const isProd = process.env.NODE_ENV === "production";
const STATIC_URL =
  "https://serverless-nextjs-xxx.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com";
module.exports = {
  env: {
    // 3000 为本地开发时的端口,这里是为了本地开发时,也可以正常运行
    STATIC_URL: isProd ? STATIC_URL : "http://localhost:3000",
  },
  assetPrefix: isProd ? STATIC_URL : "",
};

然后,在项目中修改引入 public 中静态资源的路径,比如:

<!-- before -->
<head>
  <title>Create Next App</title>
  <link rel="icon" href="/favicon.ico" />
</head>

<!-- after -->
<head>
  <title>Create Next App</title>
  <link rel="icon" href={`${process.env.STATIC_URL}/favicon.ico`} />
</head>

最后,在 serverless.yml 中新增静态资源相关配置 staticConf,如下:

org: orgDemo
app: appDemo
stage: dev
component: nextjs
name: nextjsDemo

inputs:
  src:
    dist: ./
    hook: npm run build
    exclude:
      - .env
  region: ap-guangzhou
  runtime: Nodejs10.15
  apigatewayConf:
    # 此处省略....
  # 静态资源相关配置
  staticConf:
    cosConf:
      # 这里是创建的 COS 桶名称
      bucket: serverless-nextjs

通过配置 staticConf.cosConf 指定 COS 桶,执行部署时,会默认自动将编译生成的 .nextpublic 文件夹静态资源上传到指定的 COS。

修改好配置后,再次执行 serverless deploy 进行部署:

$ serverless deploy

serverless ⚡framework
Action: "deploy" - Stage: "dev" - App: "appDemo" - Instance: "nextjsDemo"

region:    ap-guangzhou
# 此处省略......
staticConf:
  cos:
    region:    ap-guangzhou
    cosOrigin: serverless-nextjs-xxx.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com
    bucket:    serverless-nextjs-xxx

浏览器访问,打开调试控制台,可以看到访问的静态资源请求路径如下:

Static Asset Url

上图可以看出,静态资源均通过访问 COS 获取,现在云函数只需要渲染入口文件,而不需要像之前,静态资源全部通过云函数返回。

备注:之前由于都是将 .next 部署到了云函数,所以没法访问页面后,页面中的静态资源,如图片,都需要再次访问云函数,然后获取。于是看似我们请求了一次云函数,而实际上云函数单位时间并发数,会根据页面静态资源请求数而增加,从而造成冷启动问题。

静态资源配置 CDN

上面我们已经将静态资源都部署到 COS 了,页面访问也快了很多。但是对于生产环境,还需要给静态资源配置 CDN 的。通过 COS 控制台已经可以很方便的配置 CDN 加速域名了。但是还是需要手动去配置,作为一名懒惰的程序员,我还是不能接受的。 而 Next.js 组件正好提供了给静态资源配置 CDN 的能力,只需要在 serverless.yml 中新增 staticConf.cdnConf 配置即可,如下所示:

# 此处省略....
inputs:
  # 此处省略....

  # 静态资源相关配置
  staticConf:
    cosConf:
      # 这里是创建的 COS 桶名称
      bucket: serverless-nextjs
    cdnConf:
      domain: static.test.yuga.chat
      https:
        certId: abcdefg

这里使用 https 协议,所以也添加了 httpscertId 证书 ID 配置。此外静态资源域名也需要修改为 CDN 域名,修改 next.config.js 如下:

const isProd = process.env.NODE_ENV === "production";
const STATIC_URL = "https://static.test.yuga.chat";
module.exports = {
  env: {
    STATIC_URL: isProd ? STATIC_URL : "http://localhost:3000",
  },
  assetPrefix: isProd ? STATIC_URL : "",
};

配置好后,再次执行部署,结果如下:

$ serverless deploy

serverless ⚡framework
Action: "deploy" - Stage: "dev" - App: "appDemo" - Instance: "nextjsDemo"

region:    ap-guangzhou
apigw:
  # 省略...
scf:
  # 省略...
staticConf:
  cos:
    region:    ap-guangzhou
    cosOrigin: serverless-nextjs-xxx.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com
    bucket:    serverless-nextjs-xxx
  cdn:
    domain: static.test.yuga.chat
    url:    https://static.test.yuga.chat
注意:这里虽然添加了 CDN 域名,但是还是需要手动配置 CNAME static.test.yuga.chat.cdn.dnsv1.com 解析记录。

优化前后对比

到这里,Serverless Next.js 应用体验已经优化了很多,我们可以使用 Lighthouse 进行性能测试,来验证下我们的收获。测试结果如下:

优化前:

Before Next.js Optimization

优化后:

After Next.js Optimization

前后对比,可以明显看出优化效果,当然这里主要是针对静态资源进行了优化处理,减少了冷启动。为了更好地游湖体验,我们还可以做的更多,这里就不展开讨论了。

基于 Layer 部署 node_modules

随着我们的业务变得复杂,项目体积会越来越大,node_modules 文件夹也会变得原来越大,而现在每次部署都需要将 node_modules 打包压缩,然后上传,跟业务代码一起部署到云函数。在实际开发中, node_modules 大部分时候是不怎么变化的,但是当前每次都需要上传,这必然会浪费很多部署时间,尤其在网络状态不好的情况下,代码上传就更慢了。

既然 node_modules 文件夹是不怎么变更的,那么我们能不能只有在它变化时才上传更新呢?

借助 Layer 的能力是可以实现的。

在这之前,先简单介绍下 Layer:

借助 Layer,可以将项目依赖放在 Layer 中而无需部署到云函数代码中。函数在执行前,会先加载 Layer 中的文件到 /opt 目录下(云函数代码会挂载到 /var/user/ 目录下),同时会将 /opt/opt/node_modules 添加到 NODE_PATH 中,这样即使云函数中没有 node_modules 文件夹,也可以通过 require('abc') 方式引入使用该模块。

正好 Layer 组件 可以帮助我们自动创建 Layer

使用时只需要在项目下添加 layer 文件夹,并且创建 layer/serverless.yml 配置如下:

org: orgDemo
app: appDemo
stage: dev
component: layer
name: nextjsDemo-layer

inputs:
  region: ap-guangzhou
  name: ${name}
  src: ../node_modules
  runtimes:
    - Nodejs10.15
    - Nodejs12.16

配置说明:

region:地区,需要跟云函数保持一致
name:Layer 名称,在云函数绑定指定 Layer 时需要指定
src:指定需要上传部署到 Layer 的目录
runtimes:支持的云函数运行环境

执行部署 Layer 命令:

$ serverless deploy --target=./layer

serverless ⚡framework
Action: "deploy" - Stage: "dev" - App: "appDemo" - Instance: "nextjsDemo-layer"

region:      ap-guangzhou
name:        nextjsDemo-layer
bucket:      sls-layer-ap-guangzhou-code
object:      nextjsDemo-layer-1594356915.zip
description: Layer created by serverless component
runtimes:
  - Nodejs10.15
  - Nodejs12.16
version:     1

从输出可以清晰看到 Layer 组件已经帮助我们自动创建了一个名称为 nextjsDemo-layer,版本为 1 的 Layer。

接下来我们如何自动和我们的 Next.js 云函数绑定呢?

参考 serverless components outputs 说明文档 ,可以通过引用一个基于 Serverless Components 部署成功的实例的 outputs (这里就是控制台输出对象内容),语法如下:

# Syntax
${output:[stage]:[app]:[instance].[output]}

那么我们只需要在项目根目录的 serverless.yml 文件中,添加 layers 配置就可以了:

org: orgDemo
app: appDemo
stage: dev
component: nextjs
name: nextjsDemo

inputs:
  src:
    dist: ./
    hook: npm run build
    exclude:
      - .env
      - "node_modules/**"
  region: ap-guangzhou
  runtime: Nodejs10.15
  layers:
    - name: ${output:${stage}:${app}:${name}-layer.name}
      version: ${output:${stage}:${app}:${name}-layer.version}
  # 静态资源相关配置
  # 此处省略....
注意:不同组件部署实例结果的依赖使用,需要保证 serverless.yml 中 org,app,stage 三个配置是一致的。

由于 node_modules 已经通过 Layer 部署,所以还需要在 src.exclude 中添加忽略部署该文件夹。

之后再次执行部署命令 serverless deploy 即可, 你会发现这次部署时间大大缩减了,因为我们不在需要每次压缩上传 node_moduels 这个庞大的文件夹了 (_^▽^_)

最后

基于以上方案,我部署了一个完整的 Cnode 项目,serverless-cnode,欢迎感兴趣的小伙伴,提交宝贵的 ISSUE/PR。

关于 Serverless SSR 的方案,我也在不断尝试和探索中,如果你有更好的方案和建议,欢迎评论或者私信来撩~

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