Modelli di progettazione cloud
Questi schemi progettuali sono utili per la compilazione di applicazioni affidabili, scalabili e sicure nel cloud.
Ogni schema descrive il problema che risolve, le considerazioni per l'applicazione dello schema e un esempio basato su Microsoft Azure. La maggior parte dei modelli include esempi di codice o frammenti di codice che illustrano come implementare il modello in Azure. Tuttavia, la maggior parte dei modelli è rilevante per qualsiasi sistema distribuito, ospitato in Azure o in altre piattaforme cloud.
I carichi di lavoro cloud sono soggetti alle fallacies del calcolo distribuito. Ecco alcuni esempi di fallacies di progettazione cloud:
- La rete è affidabile
- La latenza è zero
- La larghezza di banda è infinita
- La rete è sicura
- La topologia non cambia
- C'è un amministratore
- Il controllo delle versioni dei componenti è semplice
- L'implementazione dell'osservabilità può essere ritardata
I modelli di progettazione non eliminano nozioni come queste, ma possono contribuire a rendere consapevoli, compensazioni e mitigazioni di essi. Ogni modello di cloud ha i propri compromessi. È necessario prestare maggiore attenzione al motivo per cui si sceglie un determinato modello rispetto a come implementarlo.
Sfide per lo sviluppo nel cloud
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Gestione datiLa gestione dei dati è l'elemento chiave delle applicazioni cloud e influenza la maggior parte degli attributi di qualità. I dati sono in genere ospitati in posizioni diverse e in più server per prestazioni, scalabilità o disponibilità. Questo può presentare varie sfide. Ad esempio, è necessario mantenere la coerenza dei dati e sincronizzare in genere i dati tra posizioni diverse. |
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Progettazione e implementazioneUna buona progettazione comprende coerenza e coerenza nella progettazione e nella distribuzione dei componenti, la manutenibilità per semplificare l'amministrazione e lo sviluppo e la riutilizzabilità per consentire l'uso di componenti e sottosistemi in altre applicazioni e scenari. Le decisioni prese durante la fase di progettazione e implementazione influisce significativamente sulla qualità e sul costo totale di proprietà di applicazioni e servizi ospitati nel cloud. |
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MessaggisticaLa natura distribuita delle applicazioni cloud richiede un'infrastruttura di messaggistica che connette i componenti e i servizi, idealmente ad accoppiamento debole per ottimizzare la scalabilità. La messaggistica asincrona è ampiamente usata e offre molti vantaggi, ma comporta anche problemi come l'ordinamento dei messaggi, la gestione dei messaggi non elaborabili, l'idempotenza e altro ancora. |
Catalogo dei modelli
| Modello | Riepilogo | Categoria |
|---|---|---|
| Ambasciata | Creare servizi helper che inviano richieste di rete per conto di un servizio consumer o di un'applicazione. | Progettazione e implementazione, Eccellenza operativa |
| Livello antidanneggiamento | Implementare un'interfaccia o un livello adapter tra un'applicazione moderna e un sistema legacy. | Progettazione e implementazione, Eccellenza operativa |
| Richiesta e risposta asincrone | Separare l'elaborazione back-end da un host front-end, in cui l'elaborazione back-end deve essere asincrona, ma il front-end necessita ancora di una risposta chiara. | Messaggistica |
| Back-end per front-end | Creare servizi back-end separati che vengono utilizzati da interfacce o applicazioni front-end specifiche. | Progettazione e implementazione |
| A scomparti | Isolare gli elementi di un'applicazione in pool in modo che un eventuale problema in uno dei componenti non blocchi il funzionamento degli altri componenti. | Affidabilità |
| Cache-aside | Caricare i dati su richiesta in una cache da un archivio dati | Gestione dati, Efficienza delle prestazioni |
| Coreografia | Consentire a ogni servizio di decidere quando e come viene elaborata un'operazione aziendale, invece di dipendere da un agente di orchestrazione centrale. | Messaggistica, Efficienza delle prestazioni |
| Interruttore | Gestire gli errori la cui correzione potrebbe richiedere una quantità variabile di tempo in fase di connessione a una risorsa o a un servizio remoto. | Affidabilità |
| Scontrino | Dividere un messaggio di grandi dimensioni in uno scontrino e un payload per evitare di sovraccaricare il bus dei messaggi. | Messaggistica |
| Transazione di compensazione | Annullare il lavoro eseguito da una serie di passaggi che insieme definiscono un'operazione coerente. | Affidabilità |
| Consumer concorrenti | Consentire a più consumer concorrenti di elaborare i messaggi ricevuti sullo stesso canale di messaggistica. | Messaggistica |
| Consolidamento delle risorse di calcolo | Consolidare più attività o operazioni in un'unica unità di calcolo | Progettazione e implementazione |
| CQRS | Consente di segregare le operazioni di lettura dei dati dalle operazioni di aggiornamento dei dati attraverso l'utilizzo di interfacce separate. | Gestione dati, Progettazione e implementazione, Efficienza delle prestazioni |
| Stamp di distribuzione | Distribuire più copie indipendenti dei componenti dell'applicazione, inclusi gli archivi dati. | Affidabilità, Efficienza delle prestazioni |
| Configurazione del carico di lavoro Edge | La grande varietà di sistemi e dispositivi in un reparto produzione può rendere difficile la configurazione del carico di lavoro. | Progettazione e implementazione |
| Origine eventi | Usare un archivio di solo accodamento per registrare la serie completa di eventi che descrivono le azioni eseguite sui dati di un dominio. | Gestione dati, Efficienza delle prestazioni |
| Archivio di configurazione esterno | È possibile estrarre le informazioni di configurazione dal pacchetto di distribuzione dell'applicazione e spostarle in una posizione centralizzata. | Progettazione e implementazione, Eccellenza operativa |
| Identità federativa | È possibile delegare l'autenticazione a un provider di identità esterno. | Sicurezza |
| Gatekeeper | Proteggere le applicazioni e i servizi usando un'istanza host dedicata che funga da broker tra i client e l'applicazione o il servizio, convalidi e purifichi le richieste e passi le richieste e i dati tra di essi. | Sicurezza |
| Aggregazione gateway | Usare un gateway per aggregare più richieste singole in un'unica richiesta. | Progettazione e implementazione, Eccellenza operativa |
| Offload del gateway | Eseguire l'offload delle funzionalità dei servizi condivise o specializzate in un proxy gateway. | Progettazione e implementazione, Eccellenza operativa |
| Routing del gateway | Eseguire il routing delle richieste a più servizi, usando un singolo endpoint. | Progettazione e implementazione, Eccellenza operativa |
| Geodes | Distribuire i servizi back-end in un set di nodi geografici, ognuno dei quali può rispondere a qualsiasi richiesta client in qualsiasi area. | Affidabilità, Eccellenza operativa |
| Monitoraggio endpoint di integrità | Implementare controlli funzionali all'interno di un'applicazione a cui gli strumenti esterni possono accedere tramite endpoint esposti a intervalli regolari. | Affidabilità, Eccellenza operativa |
| Tabella degli indici | Creare indici sui campi negli archivi dati spesso referenziati dalle query. | Gestione dati, Efficienza delle prestazioni |
| Designazione leader | Coordinare le azioni eseguite da una raccolta di istanze di attività di collaborazione in un'applicazione distribuita designando un'istanza come leader, con la responsabilità di gestire le altre istanze. | Progettazione e implementazione, Affidabilità |
| Vista materializzata | Generare viste prepopolate sui dati in uno o più archivi dati quando i dati non sono formattati in modo ideale per le operazioni di query necessarie. | Gestione dati, Eccellenza operativa, Efficienza delle prestazioni |
| Pipe e filtri | Scomporre un'attività che esegue un'elaborazione complessa in una serie di elementi distinti riutilizzabili. | Progettazione e implementazione, Messaggistica |
| Coda di priorità | Assegnare una priorità alle richieste inviate ai servizi in modo che le richieste con una priorità più alta vengano ricevute ed elaborate più rapidamente rispetto a quelle con priorità più bassa. | Messaggistica, Efficienza delle prestazioni |
| Autore/Sottoscrittore | Abilitare un'applicazione all'annuncio di eventi a più consumer interessati in modalità asincrona, senza accoppiamento di mittenti e destinatari. | Messaggistica |
| Livellamento del carico basato sulle code | Usare una coda che funge da buffer tra un'attività e un servizio richiamato per alleggerire i carichi di lavoro elevati intermittenti. | Affidabilità, Messaggistica, Resilienza, Efficienza delle prestazioni |
| Modello di limite di frequenza | Il modello di limitazione consente di evitare o ridurre al minimo gli errori di limitazione correlati a questi limiti di limitazione e di prevedere in modo più accurato la velocità effettiva. | Affidabilità |
| Riprova | È possibile abilitare un'applicazione per gestire gli errori temporanei previsti durante il tentativo di connessione a un servizio o a una risorsa di rete ritentando in modo trasparente un'operazione non riuscita in precedenza. | Affidabilità |
| Saga | Gestire la coerenza dei dati tra microservizi in scenari di transazioni distribuite. Una saga è una sequenza di transazioni che aggiorna ogni servizio e pubblica un messaggio o un evento per attivare il passaggio successivo della transazione. | Messaggistica |
| Supervisione agente di pianificazione | Coordinare un set di azioni in un set distribuito di servizi e di altre risorse remote. | Messaggistica, Affidabilità |
| Serie di istruzioni sequenziali | Elaborare un set di messaggi correlati in un ordine definito, senza bloccare l'elaborazione di altri gruppi di messaggi. | Messaggistica |
| Partizionamento orizzontale | Dividere un archivio dati in un set di partizioni orizzontali. | Gestione dati, Efficienza delle prestazioni |
| Collaterale | Distribuire i componenti di un'applicazione in un processo o in un contenitore separato per fornire isolamento e incapsulamento. | Progettazione e implementazione, Eccellenza operativa |
| Hosting di contenuto statico | Distribuire contenuto statico in un servizio di archiviazione basato sul cloud in grado di inviarlo direttamente al client. | Progettazione e implementazione, Gestione dati, Efficienza delle prestazioni |
| Strangler Fig | Migrare in maniera incrementale un sistema legacy, sostituendo gradualmente parti specifiche di funzionalità con nuove applicazioni e servizi. | Progettazione e implementazione, Eccellenza operativa |
| Limitazione | Controllare il consumo delle risorse usate da un'istanza di un'applicazione, un singolo tenant o un intero servizio. | Affidabilità, Efficienza delle prestazioni |
| Passepartout | Usare un token o una chiave che fornisca ai client l'accesso diretto limitato a una specifica risorsa o a un servizio. | Gestione dati, Sicurezza |