Ein Leitfaden für Einsteiger zu Cloudflare Workers

Einführung

Wenn Sie moderne Webanwendungen erstellen möchten, ohne Server verwalten zu müssen, bietet Cloudflare Workers eine überzeugende Lösung, die weit über einfache Serverless-Funktionen hinausgeht. Im Gegensatz zu traditionellen Plattformen bietet Workers mittlerweile alles, was für Full-Stack-Anwendungen benötigt wird: SQL-Datenbanken über D1, Verbindungen zu bestehenden PostgreSQL- oder MySQL-Datenbanken via Hyperdrive, Hosting statischer Assets und umfassende Node.js-Kompatibilität – alles läuft am Edge, in der Nähe Ihrer Nutzer.

Dieses Cloudflare Workers Tutorial behandelt die wesentlichen Konzepte und Tools, die Sie für den Einstieg benötigen, vom Verständnis der Edge-basierten Ausführung bis hin zur Erstellung vollständiger Anwendungen mit moderner Datenbankanbindung und Asset-Verwaltung.

Was sind Cloudflare Workers?

Edge-basierte Ausführung erklärt

Cloudflare Workers sind JavaScript-, TypeScript-, Python- oder Rust-Funktionen, die im globalen Netzwerk von Cloudflare-Rechenzentren ausgeführt werden. Anstatt auf einem einzelnen Server zu laufen, wird Ihr Code am Edge-Standort ausgeführt, der jedem Nutzer am nächsten liegt – typischerweise innerhalb von 50 Millisekunden von jedem Ort der Erde.

Dieses Edge-basierte Modell bedeutet, dass Ihre Anwendung schneller reagiert, da Anfragen nicht zu einem zentralen Server reisen müssen. Die Plattform übernimmt automatisch die Skalierung – ob Sie zehn Nutzer oder zehn Millionen haben, Workers passt sich ohne Konfiguration an.

Grundkonzepte: Bindings und Environment

Workers verwenden Bindings, um Ihren Code mit Ressourcen zu verbinden. Dies sind keine traditionellen Umgebungsvariablen, sondern direkte Verbindungen zu Services:

• KV-Namespaces für Key-Value-Speicherung
• D1-Datenbanken für SQL-Operationen
• R2-Buckets für Objektspeicherung
• Service-Bindings zu anderen Workers
• Hyperdrive-Verbindungen zu externen Datenbanken

Jedes Binding erscheint als Eigenschaft des env-Objekts, das an Ihren Worker übergeben wird:

export default {
  async fetch(request, env, ctx) {
    // Zugriff auf D1-Datenbank
    const result = await env.DB.prepare('SELECT * FROM users').all()
    return Response.json(result)
  }
}

Moderne Datenbankoptionen mit Cloudflare D1 Database

D1: Produktionsreife SQL am Edge

Die Cloudflare D1 Database bringt SQLite an den Edge mit automatischer Replikation und Backups. Im Gegensatz zu traditionellen Serverless-Datenbanken läuft D1 an denselben Standorten wie Ihre Workers und eliminiert damit Netzwerklatenz für Datenbankabfragen.

Das Erstellen einer D1-Datenbank ist unkompliziert:

npx wrangler d1 create my-database
npx wrangler d1 execute my-database --file=./schema.sql

Ihr Worker greift über Bindings auf D1 zu, wodurch sich Abfragen lokal anfühlen:

const user = await env.DB.prepare('SELECT * FROM users WHERE id = ?')
  .bind(userId)
  .first()

Hyperdrive-Konnektivität für bestehende Datenbanken

Hyperdrive-Konnektivität löst eine häufige Herausforderung: die Verbindung von Workers zu bestehenden PostgreSQL- oder MySQL-Datenbanken, einschließlich solcher in privaten Netzwerken. Hyperdrive unterhält Connection-Pools am Edge von Cloudflare und reduziert den Verbindungsoverhead um bis zu das 30-fache.

Die Einrichtung von Hyperdrive erfordert minimale Konfiguration:

npx wrangler hyperdrive create my-postgres \
  --connection-string="postgresql://user:pass@host:5432/db"

Ihr Worker verwendet dann vertraute Datenbankbibliotheken mit der Hyperdrive-Verbindung:

import { Client } from 'pg'

export default {
  async fetch(request, env) {
    const client = new Client(env.HYPERDRIVE.connectionString)
    await client.connect()
    const result = await client.query('SELECT * FROM products')
    return Response.json(result.rows)
  }
}

Erstellen von Full-Stack-Anwendungen

Workers Static Assets und Routing

Workers Static Assets machen separates Hosting überflüssig. Ihr HTML, CSS, JavaScript und Ihre Bilder werden zusammen mit Ihrem API-Code bereitgestellt. Die Plattform liefert statische Dateien automatisch mit korrekten Caching-Headern und Kompression aus.

Die Handhabung statischer Assets erfordert einen assets-Eintrag in wrangler.toml, der auf Ihr öffentliches Verzeichnis verweist.

Projektstruktur für einen Full-Stack-Worker:

my-app/
├── src/
│   └── index.js        # Worker-Code
├── public/
│   ├── index.html      # Statische Assets
│   ├── style.css
│   └── app.js
└── wrangler.toml       # Konfiguration

Routing behandelt sowohl statische als auch dynamische Anfragen:

export default {
  async fetch(request, env, ctx) {
    const url = new URL(request.url)
    
    if (url.pathname.startsWith('/api/')) {
      // API-Routen behandeln
      return handleAPI(request, env)
    }
    
    // Statische Assets ausliefern
    return env.ASSETS.fetch(request)
  }
}

Vorteile der Node.js-Kompatibilitätsschicht

Die Node.js-Kompatibilitätsschicht ermöglicht es Tausenden von npm-Paketen, in Workers zu funktionieren. Im Gegensatz zu frühen Versionen, die nur Web-Standard-APIs unterstützten, unterstützen Workers jetzt Node.js-Built-ins wie Buffer, crypto, stream und path.

Aktivieren Sie die Node.js-Kompatibilität in Ihrer wrangler.toml:

compatibility_flags = ["nodejs_compat"]

Diese Kompatibilität bedeutet, dass bestehender Node.js-Code oft mit minimalen Änderungen funktioniert, was die Migration von traditionellen Servern unkompliziert macht.

Lokaler Entwicklungs-Workflow

Einrichten Ihrer Umgebung

Beginnen Sie mit Wrangler, dem CLI-Tool von Cloudflare:

npm create cloudflare@latest my-app
cd my-app
npm run dev

Wrangler bietet Hot-Reload-Entwicklung mit Zugriff auf alle Bindings lokal. Ihre D1-Datenbanken, KV-Namespaces und sogar Hyperdrive-Verbindungen funktionieren im Entwicklungsmodus.

Testen und Deployment

Der lokale Entwicklungsserver imitiert das Produktionsverhalten:

# Testen mit lokaler D1-Datenbank
npx wrangler d1 execute DB --local --file=./seed.sql

# In Produktion deployen
npm run deploy

Zusätzliche Plattform-Features

Während sich dieses Tutorial auf Kernkonzepte konzentriert, bietet Workers zusätzliche Funktionen, die es zu erkunden lohnt:

• Queues für die Verarbeitung von Hintergrund-Jobs
• R2-Event-Benachrichtigungen für Objektspeicher-Trigger
• Gradual Deployments für sichere Rollouts
• Workers Analytics und strukturiertes Logging für Observability

Diese Features integrieren sich nahtlos, wenn Ihre Anwendung wächst.

Fazit

Cloudflare Workers hat sich von einfachen Edge-Funktionen zu einer vollständigen Plattform für moderne Webanwendungen entwickelt. Mit D1 für serverlose SQL, Hyperdrive für bestehende Datenbankanbindung, integriertem Hosting statischer Assets und umfassender Node.js-Kompatibilität können Sie Full-Stack-Anwendungen erstellen, die global mit minimaler Konfiguration laufen.

Beginnen Sie mit einem einfachen Worker, fügen Sie eine D1-Datenbank für Datenpersistenz hinzu und integrieren Sie nach und nach Features wie Hyperdrive oder R2, wenn nötig. Die Plattform übernimmt die Komplexität der globalen Verteilung und lässt Sie sich auf die Entwicklung Ihrer Anwendung konzentrieren.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

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