В чем разница между stateful and stateless подходами для node.js приложений? Как выбрать?nodejs-98

1. Основные концепции

Stateless

Определение: Каждый запрос обрабатывается независимо, сервер не хранит данные между запросами

// Типичное stateless приложение
app.post('/login', (req, res) => {
  const { username, password } = req.body;
  const isValid = checkCredentials(username, password); // Чистая функция
  res.json({ authenticated: isValid });
});

Stateful

Определение: Сервер сохраняет данные между запросами (сессии, кэш в памяти)

// Stateful пример с сессией
const sessions = new Map();

app.post('/login', (req, res) => {
  const { username, password } = req.body;
  if (checkCredentials(username, password)) {
    const sessionId = uuidv4();
    sessions.set(sessionId, { username, lastActive: Date.now() }); // Сохраняем состояние
    res.cookie('sessionId', sessionId);
  }
});

2. Ключевые различия

Характеристика	Cookies	localStorage	sessionStorage
Объем	4KB на куку	5-10MB	5-10MB
Срок хранения	Задается явно	Постоянно	Только на время сессии
Доступ	Сервер + клиент	Только клиент	Только клиент
Автопересылка	С каждым HTTP-запросом	Нет	Нет
API	Строковый (document.cookie)	Простой (key-value)	Простой (key-value)
Безопасность	Уязвимы к CSRF/XSS	Уязвимы к XSS	Уязвимы к XSS

3. Примеры архитектурных решений

Stateless подход в микросервисах

// Сервис аутентификации
app.post('/verify-token', (req, res) => {
  const isValid = jwt.verify(req.body.token, SECRET); // Не требует состояния
  res.json({ valid: isValid });
});

Stateful подход

const clients = new Map();

wss.on('connection', (ws) => {
  const clientId = uuidv4();
  clients.set(clientId, ws); // Сохраняем состояние подключения

  ws.on('close', () => {
    clients.delete(clientId); // Удаляем при отключении
  });
});

4. Как выбирать подход?

Выбирайте Stateless когда:

1. Нужна горизонтальная масштабируемость
2. Работаете с контейнеризацией (Docker, Kubernetes)
3. Требуется высокая отказоустойчивость
4. Используете serverless архитектуру

Выбирайте Stateful когда:

1. Нужен real-time функционал (чаты, игры)
2. Требуется высокая производительность для часто используемых данных
3. Работаете с долгоживущими соединениями (WebSockets)
4. Реализуете механизмы сессий без внешнего хранилища

5. Гибридные подходы

Stateless сервис + внешнее хранилище состояния

// Использование Redis для сессий
app.use(session({
  store: new RedisStore({ client: redisClient }),
  secret: 'keyboard cat'
}));

app.get('/profile', (req, res) => {
  // Состояние хранится во внешнем хранилище
  res.json(req.session.user);
});

Кэширование с инвалидацией

const cache = new NodeCache({ stdTTL: 60 });

app.get('/heavy-route', (req, res) => {
  const cached = cache.get(req.url);
  if (cached) return res.json(cached);

  const data = computeExpensiveData();
  cache.set(req.url, data);
  res.json(data);
});

6. Паттерны для Stateful в Node.js

1. Шардирование состояния: Привязка клиентов к конкретным инстансам
2. Pub/Sub: Синхронизация состояния через Redis Pub/Sub
3. CRDT: Конфликтно-свободные реплицированные типы данных
4. Leader election: Выбор главного узла для управления состоянием

// Пример шардирования
const INSTANCE_ID = parseInt(process.env.NODE_APP_INSTANCE) || 0;

app.post('/user-data', (req, res) => {
  if (hash(req.user.id) % TOTAL_INSTANCES === INSTANCE_ID) {
    // Обрабатываем только "наши" запросы
    handleUserData(req.user.id, req.data);
  }
});

Резюмируем:

Stateless - стандартный выбор для большинства Node.js приложений, особенно:

• REST API
• Serverless функций
• Микросервисов

Stateful - специализированное решение для:

• Real-time приложений
• Высокопроизводительных кэшей
• Долгоживущих соединений

Современные практики:

1. По умолчанию начинайте с stateless
2. Добавляйте stateful компоненты только при явной необходимости
3. Всегда используйте внешние хранилища (Redis, DB) для критичного состояния
4. Для сложных сценариев комбинируйте оба подхода