Правила разработки облачных решений
Эти конструктивные шаблоны полезны для создания надежных, масштабируемых, безопасных приложений в облаке.
В каждом из шаблонов описывается проблема, которую он устраняет, приведены рекомендации для применения шаблона и пример, основанный на Microsoft Azure. Большинство шаблонов включают примеры кода или фрагменты кода, которые показывают, как реализовать шаблон в Azure. Однако большинство шаблонов относятся к любой распределенной системе, размещенной на azure или других облачных платформах.
Облачные рабочие нагрузки подвержены ошибкам распределенных вычислений. Ниже приведены некоторые примеры ошибки облачного дизайна:
- Сеть надежна
- Задержка равна нулю
- Пропускная способность ограничена
- Сеть безопасна
- Топология не изменяется
- Существует один администратор
- Управление версиями компонентов просто
- Реализация наблюдаемости может быть отложена
Шаблоны проектирования не устраняют такие понятия, как эти, но могут помочь повысить осведомленность, компенсации и устранение рисков. Каждый шаблон облака имеет собственные компромиссы. Вам нужно обратить внимание больше на то, почему вы выбираете определенный шаблон, чем как реализовать его.
Проблемы, возникающие при разработке облачных приложений
 |
Управление даннымиУправление данными является ключевым элементом облачных приложений и влияет на большинство атрибутов качества. Данные обычно размещаются в разных расположениях и на нескольких серверах для повышения производительности, масштабируемости или доступности. Это может представлять различные проблемы. Например, необходимо поддерживать согласованность данных, то есть синхронизировать их в разных расположениях. |
 |
Проектирование и реализацияХорошая конструкция включает согласованность и согласованность в разработке компонентов и развертывании, удобство обслуживания для упрощения администрирования и разработки, а также возможность повторного использования компонентов и подсистем для использования в других приложениях и сценариях. Решения, принятые на этапе проектирования и реализации, значительно влияют на качество и общую стоимость владения облачными приложениями и службами. |
 |
Обмен сообщениямиРаспределенная природа облачных приложений требует инфраструктуры обмена сообщениями, которая подключает компоненты и службы, в идеале слабо связаны с максимальной масштабируемостью. Асинхронное обмен сообщениями широко используется и предоставляет множество преимуществ, но также вызывает проблемы, такие как упорядочение сообщений, управление подозрительными сообщениями, идемпотентность и многое другое. |
Каталог шаблонов
| Расписание | Итоги | Категория |
|---|---|---|
| Посредник | Создайте службы поддержки, которые отправляют сетевые запросы от имени службы обслуживания клиентов или приложения. | Проектирование и реализация, Эффективность операционных процессов |
| Уровень защиты от повреждений | Реализуйте интерфейс или уровень адаптера между современным приложением и устаревшей системой. | Проектирование и реализация, Эффективность операционных процессов |
| Асинхронные запросы и ответы | Выполняйте серверную обработку не на внешнем узле, где серверная обработка должна быть асинхронной и когда интерфейс требует четкого ответа. | Обмен сообщениями |
| Отдельные серверные части для каждого интерфейса | Создайте отдельные серверные службы, которые будут использоваться конкретными внешними приложениями или интерфейсами. | Проектирование и реализация |
| Распределительный блок | Изоляция элементов приложения в пулах, чтобы в случае сбоя одного элемента остальные продолжали функционировать. | Надежность |
| Отдельно от кэша | Загрузка данных по запросу из хранилища данных в кэш. | Управление данными, Уровень производительности |
| Хореография | Позвольте каждой службе самостоятельно определять, когда и как обрабатывать бизнес-операцию, не создавая зависимостей от центрального оркестратора. | Обмен сообщениями, Уровень производительности |
| Автоматическое выключение | Обработка ошибок при подключении к удаленной службе или ресурсу, устранение которых может занять непредсказуемое количество времени. | Надежность |
| Проверка утверждений | Разделение большого сообщения на схему проверки утверждений и полезную нагрузку, чтобы избежать перегрузки в канале сообщений. | Обмен сообщениями |
| Компенсирующие транзакции | Отмена работы с выполнением серии шагов, которые вместе определяют согласованную в конечном счете операцию. | Надежность |
| Конкурирующие потребители | Несколько конкурирующих потребителей обрабатывают сообщения, полученные в одном канале обмена сообщениями. | Обмен сообщениями |
| Консолидация вычислительных ресурсов | Объединение нескольких задач и операций в единый вычислительный блок | Проектирование и реализация |
| CQRS | Вы можете разделить интерфейсы для операций считывания и записи данных. | Управление данными, Проектирование и реализация, Уровень производительности |
| Метки развертывания | Развертывание нескольких независимых копий компонентов приложения, включая хранилища данных. | Надежность, Уровень производительности |
| Конфигурация рабочей нагрузки Edge | Большое разнообразие систем и устройств в цехе может сделать конфигурацию рабочей нагрузки сложной проблемой. | Проектирование и реализация |
| Источник событий | Использование инкрементируемого хранилища для сохранения всей последовательности событий, то есть всех действий с данными в домене. | Управление данными, Уровень производительности |
| Внешнее хранилище конфигурации | Переместите сведения о конфигурации из пакета развертывания приложения в централизованное расположение. | Проектирование и реализация, Эффективность операционных процессов |
| Федеративная идентификация | Делегирование проверки подлинности внешнему поставщику удостоверений. | Безопасность |
| Привратник | Защита приложений и служб с помощью выделенного экземпляра узла, который выполняет роль брокера между клиентами и приложением или службой, проверяет и очищает запросы, а также передает запросы и данные между ними. | Безопасность |
| Агрегирование на шлюзе | Использование шлюза для объединения нескольких отдельных запросов в один общий. | Проектирование и реализация, Эффективность операционных процессов |
| Перенесение в шлюз | Перенесение общих или специализированных функций служб на прокси-сервер шлюза. | Проектирование и реализация, Эффективность операционных процессов |
| Маршрутизация шлюза | Используйте одну конечную точку при маршрутизации запросов к нескольким службам. | Проектирование и реализация, Эффективность операционных процессов |
| Geode | Развертывайте серверные службы в нескольких географических узлах, каждый из которых может обслуживать любой клиентский запрос в любом регионе. | Надежность, Эффективность операционных процессов |
| Мониторинг конечных точек работоспособности | Внедрение в приложение функциональных проверок, к которым внешние средства могут регулярно получать доступ через предоставленные конечные точки. | Надежность, Эффективность операционных процессов |
| Таблица индексов | Создание в хранилище данных индексов по полям, которые часто используются в запросах. | Управление данными, Уровень производительности |
| Выбор лидера | Метод координации действий для коллекции экземпляров, объединенных совместной задачей в распределенном приложении: один экземпляр выбирается в качестве лидера, который отвечает за управление другими экземплярами. | Проектирование и реализация, Надежность |
| Материализованное представление | Создание предварительно заполненных представлений на основе данных из одного или нескольких хранилищ данных, когда данные не отформатированы для требуемых операций запросов. | Управление данными, Операционное превосходство, Уровень производительности |
| Каналы и фильтры | Задачу, которая требует сложной обработки, можно разбить на ряд отдельных элементов для повторного использования при необходимости. | Проектирование и реализация, Обмен сообщениями |
| Очередь с приоритетом | Запросы, отправляемые в службу, получают разные приоритеты. При этом запросы с высоким приоритетом принимаются и обрабатываются быстрее, чем запросы с низким приоритетом. | Обмен сообщениями, Уровень производительности |
| Издатель/Подписчик | Настройка в приложении возможности асинхронно объявлять событие для нескольких объектов-получателей без взаимозависимости между отправителями и получателями. | Обмен сообщениями |
| Выравнивание нагрузки на основе очередей | Очередь выполняет роль буфера между задачей и службой, которую она вызывает, позволяя сгладить кратковременные всплески нагрузки. | Надежность, Обмен сообщениями, Устойчивость, Уровень производительности |
| Шаблон ограничения скорости | Ограничивающий шаблон, помогающий избежать или минимизировать ошибки регулирования, связанные с этими ограничениями регулирования, а также для более точного прогнозирования пропускной способности. | Надежность |
| Повторить | Механизм обработки ожидаемых временных сбоев, при котором приложение повторно подключается к службе или сетевому ресурсу, обращение к которым завершилось сбоем, не прерывая потока событий. | Надежность |
| Сага | Управление согласованностью данных в микрослужбах в сценариях распределенных транзакций. Сага — это последовательность транзакций, которые обновляют каждую службу и публикуют сообщение или событие для активации следующего шага транзакции. | Обмен сообщениями |
| Планировщик, агент, контролер | Координируйте ряд действий в распределенном наборе служб и других удаленных ресурсов. | Обмен сообщениями, Надежность |
| Последовательная передача | Обработка набора связанных сообщений в определенном порядке без блокирования обработки других групп сообщений. | Обмен сообщениями |
| Сегментирование | Вы можете разделить хранилище данных на несколько горизонтальных секций, которые называются сегментами. | Управление данными, Уровень производительности |
| Расширение | Чтобы обеспечить изоляцию и инкапсуляцию, развертывайте компоненты приложения в отдельном процессе или контейнере. | Проектирование и реализация, Эффективность операционных процессов |
| Размещение статического содержимого | Разверните статическое содержимое в облачной службе хранения для предоставления непосредственно клиенту. | Проектирование и реализация, Управление данными, Уровень производительности |
| Подавление | Пошаговая миграция устаревшей системы с постепенной заменой определенных компонентов новыми приложениями и службами. | Проектирование и реализация, Эффективность операционных процессов |
| Регулирование | Контролируйте потребление ресурсов, используемых экземпляром приложения, отдельным клиентом или всей службой. | Надежность, Уровень производительности |
| Ключ камердинера | Использование токена или ключа, который предоставляет клиентам ограниченный доступ к определенному ресурсу или службе. | Управление данными, Безопасность |