Tervezési minták felhőkhöz

Ezek a tervezési minták hasznosak a megbízható, skálázható és biztonságos felhőbeli alkalmazások létrehozásához.

Mindegyik minta ismerteti az általa kezelt problémát, a minta alkalmazásának szempontjait és egy, a Microsoft Azure-on alapuló példát. A legtöbb minta olyan kódmintákat vagy kódrészleteket tartalmaz, amelyek bemutatják, hogyan implementálható a minta az Azure-ban. A legtöbb minta azonban minden elosztott rendszer szempontjából releváns, függetlenül attól, hogy az Azure-ban vagy más felhőplatformokon van-e üzemeltetve.

A felhőalapú számítási feladatok hajlamosak az elosztott számítástechnika buktatóira. Néhány példa a felhőtervezési hibákra:

• A hálózat megbízható
• A késés nulla
• A sávszélesség végtelen
• A hálózat biztonságos
• A topológia nem változik
• Van egy rendszergazda
• Az összetevők verziószámozása egyszerű
• A megfigyelhetőség megvalósítása késleltethető

A tervezési minták nem szüntetik meg az ilyen fogalmakat, de segíthetnek a tudatosság, a kompenzációk és a kockázatcsökkentések kialakításában. Minden felhőminta saját kompromisszumokkal rendelkezik. Nagyobb figyelmet kell fordítania arra, hogy miért választ ki egy adott mintát, mint hogy hogyan valósítsa meg.

A felhőalapú fejlesztésben rejlő kihívások

	Adatkezelés Az adatkezelés a felhőalkalmazások kulcsfontosságú eleme, és a legtöbb minőségi attribútumot befolyásolja. Az adatok általában különböző helyeken és több kiszolgálón találhatók a teljesítmény, a méretezhetőség vagy a rendelkezésre állás érdekében. Ez különböző kihívásokat jelenthet. Fenn kell tartani például az adatok konzisztenciáját, és az adatokat jellemzően több különböző hely között kell szinkronizálni.
	Tervezés és implementálás A jó tervezés magában foglalja az összetevők tervezésének és üzembe helyezésének konzisztenciáját és koherenciáját, az adminisztráció és a fejlesztés egyszerűsítésének karbantarthatóságát, valamint az összetevők és alrendszerek más alkalmazásokban és forgatókönyvekben való használatát lehetővé tevő újrafelhasználhatóságot. A tervezési és megvalósítási fázisban hozott döntések jelentősen befolyásolják a felhőalapú alkalmazások és szolgáltatások tulajdonjogának minőségét és teljes költségét.
	Üzenetkezelés A felhőalapú alkalmazások elosztott jellege olyan üzenetkezelési infrastruktúrát igényel, amely összekapcsolja az összetevőket és a szolgáltatásokat, ideális esetben lazán összekapcsolva a méretezhetőség maximalizálása érdekében. Az aszinkron üzenetkezelést széles körben használják, és számos előnnyel jár, de olyan kihívásokat is kínál, mint az üzenetek megrendelése, a méregüzenetek kezelése, az idempotencia stb.

Mintakatalógus

Minta	Összegzés	Kategória
Ambassador	Olyan segítő szolgáltatásokat hozhat létre, amelyek egy otthoni használatra szánt szolgáltatás vagy alkalmazás nevében küldenek hálózati kéréseket.	Tervezés és megvalósítás, Működésbeli kiválóság
Anti-Corruption Layer	Egy előtér- vagy adapterréteget implementálhat egy korszerű alkalmazás és egy korábbi rendszer között.	Tervezés és megvalósítás, Működésbeli kiválóság
Aszinkron kérés-válasz	Leválaszthatja a háttérbeli feldolgozást az előtérbeli gazdagépről, ha a háttérbeli feldolgozásnak aszinkronnak kell lennie, de az előtér egyértelmű választ igényel.	Üzenetkezelés
Backends for Frontends	Elkülönített, adott előtérbeli alkalmazások vagy felületek által használt háttérszolgáltatásokat hozhat létre.	Tervezés és implementálás
Bulkhead	Készletekbe választja szét egy alkalmazás elemeit, hogy ha az egyik meghibásodna, a többi tovább üzemeljen.	Megbízhatóság
Cache-Aside	Igény szerint tölthet be adatokat egy gyorsítótárba egy adattárolóból	adatkezelés, Teljesítménybeli hatékonyság
Koreográfia	Központi vezénylő használata helyett hagyja, hogy az egyes szolgáltatások döntsenek az üzleti műveletek feldolgozásának idejéről és módjáról.	Üzenetkezelés, Teljesítménybeli hatékonyság
Circuit Breaker	Ha távoli szolgáltatáshoz vagy erőforráshoz csatlakozik, kezelheti azokat a hibákat, amelyek javítása esetleg sok időt venne igénybe.	Megbízhatóság
Claim Check	A nagy méretű üzeneteket jogcímellenőrzésre és hasznos adatra oszthatja fel, hogy elkerülje az üzenetbusz túlterhelését.	Üzenetkezelés
Compensating Transaction	Visszavonhat egy sorozatnyi, együttesen végül konzisztens műveletet meghatározó lépés által végrehajtott munkát.	Megbízhatóság
Competing Consumers	Lehetővé teheti több párhuzamos felhasználó számára, hogy feldolgozzák az ugyanazon az üzenetkezelési csatornán fogadott üzeneteket.	Üzenetkezelés
Compute Resource Consolidation	Egyetlen számítási egységbe konszolidálhat több feladatot vagy műveletet	Tervezés és implementálás
CQRS	Különböző felületek használatával elkülönítheti az adatolvasó műveleteket az adatfrissítő műveletektől.	adatkezelés, Tervezés és megvalósítás, Teljesítménybeli hatékonyság
Üzembehelyezési bélyegzők	Üzembe helyezheti az alkalmazás-összetevők (többek között az adattárak) több, egymástól független másolatát.	Megbízhatóság, Teljesítménybeli hatékonyság
Peremhálózati számítási feladatok konfigurálása	A bolti rendszerek és eszközök széles választéka megnehezítheti a számítási feladatok konfigurálását.	Tervezés és implementálás
Event Sourcing	Használhat egy csak hozzáfűzéssel bővíthető tárat az egy tartomány adatain elvégzett műveleteket leíró események teljes sorozatának rögzítésére.	adatkezelés, Teljesítménybeli hatékonyság
External Configuration Store	A konfigurációs adatokat áthelyezheti az alkalmazás üzembehelyezési csomagjából egy központi helyre.	Tervezés és megvalósítás, Működésbeli kiválóság
Federated Identity	A hitelesítést delegálhatja egy külső identitásszolgáltatónak.	Biztonság
Gatekeeper	Védheti az alkalmazásokat és szolgáltatásokat egy dedikált üzemeltető példány segítségével, amely közvetítőként szolgál az ügyfelek és az alkalmazás vagy szolgáltatás között, érvényesíti és vírusmentesíti a kéréseket, valamint közvetíti a kéréseket és az adatokat közöttük.	Biztonság
Gateway Aggregation	Több egyéni kérést összesíthet egyetlen kérésbe egy átjáró segítségével.	Tervezés és megvalósítás, Működésbeli kiválóság
Gateway Offloading	A megosztott vagy specializált szolgáltatásműködést kiszervezheti egy átjáró proxyra.	Tervezés és megvalósítás, Működésbeli kiválóság
Gateway Routing	Átirányíthatja a kéréseket több szolgáltatásra egyetlen végpont használatával.	Tervezés és megvalósítás, Működésbeli kiválóság
Geodes	Földrajzi csomópontok készletébe helyezhet üzembe háttérszolgáltatásokat, amelyek mindegyike bármely régióban bármely ügyfélkérelmet képes kiszolgálni.	Megbízhatóság, Működésbeli kiválóság
Health Endpoint Monitoring	Rendszeres időközönként működés-ellenőrzéseket implementálhat egy alkalmazásban, amelyhez az elérhetővé tett végpontokon keresztül hozzáférhetnek külső eszközök.	Megbízhatóság, Működésbeli kiválóság
Index Table	Indexeket hozhat létre a lekérdezések által gyakran hivatkozott adattárbeli mezőkről.	adatkezelés, Teljesítménybeli hatékonyság
Leader Election	Koordinálhat egy elosztott alkalmazásban az együttműködő feladatpéldányokból álló gyűjtemény által végrehajtott műveleteket, ha vezetőnek választ meg egy példányt, amely vállalja a többi példány kezelésével járó felelősséget.	Tervezés és megvalósítás, Megbízhatóság
Materialized View	Létrehozhat előre kitöltött nézeteket egy vagy több adattár adataiból, ha az adatok formázása nem ideális a szükséges lekérdezési műveletekhez.	adatkezelés, Működési kiválóság, Teljesítménybeli hatékonyság
Pipes and Filters	Egy összetett feldolgozást végrehajtó feladatot lebonthat különálló, újrahasznosítható elemek sorává.	Tervezés és megvalósítás, Üzenetkezelés
Priority Queue	Priorizálhatja a szolgáltatásoknak küldött kéréseket úgy, hogy a magasabb prioritású kéréseket a rendszer gyorsabban fogadja és dolgozza fel, mint az alacsonyabb prioritásúakat.	Üzenetkezelés, Teljesítménybeli hatékonyság
Közzétevő/előfizető	Engedélyezheti egy alkalmazás számára, hogy több érdeklődő fogyasztó számára aszinkron módon, a küldők és a fogadók összekapcsolása nélkül jelentsen be eseményeket.	Üzenetkezelés
Queue-Based Load Leveling	Használhat egy pufferként szolgáló üzenetsort egy feladat és az általa meghívott szolgáltatás között, hogy kiegyenlítse az időszakos nagy terheléseket.	Megbízhatóság, Üzenetkezelés, Rugalmasság, Teljesítménybeli hatékonyság
Sebességkorlát minta	A szabályozási korlátokhoz kapcsolódó szabályozási hibák elkerülése és minimalizálása, valamint az átviteli sebesség pontosabb előrejelzése érdekében korlátozza a mintát.	Megbízhatóság
Retry	Engedélyezheti egy alkalmazás számára a szolgáltatásokhoz vagy hálózati erőforrásokhoz való csatlakozáskor jelentkező előre jelzett, átmeneti meghibásodások kezelését egy korábban meghiúsult művelet transzparens módon való ismételt megkísérlésével.	Megbízhatóság
Monda	Elosztott tranzakciós forgatókönyvekben kezelheti az adatkonzisztenciát a mikroszolgáltatások között. A saga olyan tranzakciók sorozata, amelyek frissítik az egyes szolgáltatásokat, és közzétenek egy üzenetet vagy eseményt a következő tranzakciós lépés aktiválásához.	Üzenetkezelés
Scheduler Agent Supervisor	Koordinálhat egy műveletkészletet egy elosztott szolgáltatáskészleten és más távoli erőforrásokon.	Üzenetkezelés, Megbízhatóság
Sequential Convoy	A kapcsolódó üzeneteket meghatározott sorrendben dolgozhatja fel, más üzenetcsoportok feldolgozásának akadályozása nélkül.	Üzenetkezelés
Sharding	Egy adattárat horizontális partíció- vagy szilánkkészletté oszthat fel.	adatkezelés, Teljesítménybeli hatékonyság
Sidecar	Egy alkalmazás összetevőit külön folyamatban vagy tárolóban helyezheti üzembe, így elkülönítést és beágyazást biztosíthat.	Tervezés és megvalósítás, Működésbeli kiválóság
Static Content Hosting	A statikus tartalmakat egy felhőalapú társzolgáltatásban helyezheti üzembe, amely közvetlenül az ügyfélnek közvetíti azt.	Tervezés és megvalósítás, adatkezelés, Teljesítménybeli hatékonyság
Strangler Fig	Növekményesen migrálhat egy korábbi rendszert oly módon, hogy egyes funkciódarabokat fokozatosan új alkalmazásokra és szolgáltatásokra cserél.	Tervezés és megvalósítás, Működésbeli kiválóság
Szabályozás	Szabályozhatja egy alkalmazáspéldány, egyéni bérlő vagy teljes szolgáltatás által használt erőforrások felhasználását.	Megbízhatóság, Teljesítménybeli hatékonyság
Valet Key	Jogkivonatot vagy kulcsot használhat, amely korlátozott közvetlen hozzáférést biztosít az ügyfelek számára egy adott erőforráshoz vagy szolgáltatáshoz.	adatkezelés, Biztonság