Cloudontwerppatronen

Deze ontwerppatronen zijn nuttig voor het bouwen van betrouwbare, schaalbare en veilige toepassingen in de cloud.

Elk patroon beschrijft het probleem dat met het patroon wordt opgelost, overwegingen voor het toepassen van het patroon en een voorbeeld op basis van Microsoft Azure. De meeste patronen bevatten codevoorbeelden of codefragmenten die laten zien hoe u het patroon in Azure implementeert. De meeste patronen zijn echter relevant voor elk gedistribueerd systeem, ongeacht of deze worden gehost op Azure of andere cloudplatforms.

Cloudworkloads zijn gevoelig voor de fallacies van gedistribueerde computing. Enkele voorbeelden van cloudontwerpfouten zijn:

• Het netwerk is betrouwbaar
• Latentie is nul
• Bandbreedte is oneindig
• Het netwerk is beveiligd
• Topologie verandert niet
• Er is één beheerder
• Versiebeheer van onderdelen is eenvoudig
• De implementatie van waarneembaarheid kan worden vertraagd

Ontwerppatronen elimineren geen concepten zoals deze, maar kunnen helpen bij het brengen van bewustzijn, compensaties en oplossingen. Elk cloudpatroon heeft zijn eigen compromissen. U moet meer aandacht besteden aan de reden waarom u een bepaald patroon kiest dan hoe u dit implementeert.

Aandachtspunten voor cloudontwikkeling

	Gegevensbeheer Gegevensbeheer is het belangrijkste element van cloudtoepassingen en beïnvloedt de meeste kwaliteitskenmerken. Gegevens worden doorgaans gehost op verschillende locaties en op meerdere servers voor prestaties, schaalbaarheid of beschikbaarheid. Dit kan verschillende uitdagingen opleveren. Zo is het bijvoorbeeld nodig om consistentie van de gegevens te waarborgen en daarnaast moeten gegevens doorgaans over verschillende locaties worden gesynchroniseerd.
	Ontwerp en implementatie Een goed ontwerp omvat consistentie en samenhang in het ontwerp en de implementatie van onderdelen, onderhoudbaarheid om het beheer en de ontwikkeling te vereenvoudigen, en herbruikbaarheid om onderdelen en subsystemen toe te staan in andere toepassingen en scenario's te gebruiken. Beslissingen die tijdens de ontwerp- en implementatiefase zijn genomen, zijn aanzienlijk van invloed op de kwaliteit en de totale eigendomskosten van toepassingen en services in de cloud.
	Berichten Voor de gedistribueerde aard van cloudtoepassingen is een berichteninfrastructuur vereist waarmee de onderdelen en services worden verbonden, die idealiter losjes zijn gekoppeld om de schaalbaarheid te maximaliseren. Asynchrone berichten worden veel gebruikt en biedt veel voordelen, maar het brengt ook uitdagingen met zich mee, zoals het ordenen van berichten, gifberichtenbeheer, idempotentie en meer.

Catalogus van patronen

Patroon	Samenvatting	Categorie
Ambassadeur	Helper-services maken die netwerkaanvragen verzenden namens een consumentservice of toepassing.	Ontwerpen en implementeren, Operationele topprestaties
Anti-corruptielaag	Een toegangspunt of een adapterlaag implementeren tussen een moderne toepassing en een oud systeem.	Ontwerpen en implementeren, Operationele topprestaties
Asynchroon aanvraag-antwoord	Ontkoppel de back-endverwerking van een front-endhost waar de back-endverwerking asynchroon moet zijn, maar de front-end nog steeds een duidelijke respons nodig heeft.	Berichten
Back-ends voor front-ends	Afzonderlijke back-endservices maken om te worden verbruikt door specifieke front-endtoepassingen of -interfaces.	Ontwerp en implementatie
Bulkhead	Elementen van een toepassing in groepen isoleren zodat bij uitval van het ene element het andere element blijft functioneren.	Betrouwbaarheid
Cache-Aside	Gegevens op verzoek in een cache laden vanuit een gegevensarchief.	Gegevensbeheer, Prestatie-efficiëntie
Choreografie	Laat elke service bepalen wanneer en hoe een bedrijfsbewerking wordt verwerkt, in plaats van afhankelijk te zijn van een centrale orchestrator.	Berichten, Prestatie-efficiëntie
Circuitonderbreker	Fouten afhandelen waarvoor een wisselende hoeveelheid tijd nodig is om ze op te lossen bij het verbinden met een externe service of resource.	Betrouwbaarheid
Claimcontrole	Een groot bericht opsplitsen in een claimcontrole en een nettolading om te voorkomen dat een berichtenbus wordt overbelast.	Berichten
Compenserende transactie	Werk ongedaan maken dat is uitgevoerd door een reeks stappen, die samen een uiteindelijk consistent bewerking definiëren.	Betrouwbaarheid
Concurrerende consumenten	Meerdere gelijktijdige consumenten inschakelen voor het verwerken van berichten die op hetzelfde kanaal worden ontvangen.	Berichten
Consolidatie van berekenbronnen	Meerdere taken of bewerkingen consolideren in een enkele rekenkundige eenheid.	Ontwerp en implementatie
CQRS	Bewerkingen die gegevens lezen scheiden van bewerkingen die gegevens bijwerken met behulp van afzonderlijke interfaces.	Gegevensbeheer, Ontwerpen en implementeren, Prestatie-efficiëntie
Implementatiestempels	Implementeer meerdere onafhankelijke kopieën van toepassingsonderdelen, waaronder gegevensarchieven.	Betrouwbaarheid, Prestatie-efficiëntie
Configuratie van Edge-werkbelasting	De grote verscheidenheid aan systemen en apparaten op de winkelvloer kan de workloadconfiguratie een moeilijk probleem maken.	Ontwerp en implementatie
Gebeurtenisbronnen	Een archief gebruiken waaraan alleen gegevens kunnen worden toegevoegd om de volledige reeks gebeurtenissen vast te leggen die de acties beschrijven die op gegevens in een domein worden uitgevoerd.	Gegevensbeheer, Prestatie-efficiëntie
Extern configuratiearchief	Configuratiegegevens vanuit het implementatiepakket voor de toepassing verplaatsen naar een centrale locatie.	Ontwerpen en implementeren, Operationele topprestaties
Federatieve identiteit	Verificatie delegeren aan een externe id-provider.	Beveiliging
Gatekeeper	Toepassingen en services beveiligen met behulp van een toegewezen instantie van de host die fungeert als een broker tussen clients en de toepassing of service, die aanvragen valideert en opschoont, en die aanvragen en gegevens tussen deze twee componenten doorgeeft.	Beveiliging
Aggregatie van gateway	Een gateway gebruiken om verschillende afzonderlijke aanvragen samen te voegen in één aanvraag.	Ontwerpen en implementeren, Operationele topprestaties
Offloading van gateway	Gedeelde of gespecialiseerde servicefunctionaliteit offloaden naar een gatewayproxy.	Ontwerpen en implementeren, Operationele topprestaties
Routering van gateway	Aanvragen naar meerdere services routeren met behulp van één eindpunt.	Ontwerpen en implementeren, Operationele topprestaties
Geodes	Back-endservices implementeren in een set geografische knooppunten, die elk clientaanvragen in elke regio kunnen afhandelen.	Betrouwbaarheid, Operationele topprestaties
Eindpuntstatusbewaking	Functionele controles implementeren in een toepassing die externe hulpprogramma's met regelmatige intervallen kunnen benaderen via beschikbaar gestelde eindpunten.	Betrouwbaarheid, Operationele topprestaties
Indextabel	Indexen maken van de velden in gegevensarchieven waarnaar vaak wordt verwezen door query's.	Gegevensbeheer, Prestatie-efficiëntie
Selectie van leider	De acties coördineren die worden uitgevoerd door een reeks samenwerkende taakexemplaren in een gedistribueerde toepassing door één exemplaar te selecteren als de leider, die vervolgens de verantwoordelijkheid krijgt voor het beheren van de andere exemplaren.	Ontwerpen en implementeren, Betrouwbaarheid
Gerealiseerde weergave	Vooraf ingevulde weergaven met de gegevens uit een of meer gegevensarchieven genereren wanneer de gegevens niet perfect zijn opgemaakt voor vereiste querybewerkingen.	Gegevensbeheer, Operationele uitmuntendheid, Prestatie-efficiëntie
Pijpen en filters	Een taak waarmee een complexe verwerking wordt uitgevoerd, opsplitsen in een reeks afzonderlijke elementen die kunnen worden hergebruikt.	Ontwerpen en implementeren, Berichten
Wachtrij met prioriteit	Prioriteit geven aan aanvragen die worden verzonden naar services, zodat aanvragen met een hogere prioriteit sneller worden ontvangen en verwerkt dan aanvragen met een lagere prioriteit.	Berichten, Prestatie-efficiëntie
Uitgever/abonnee	Een toepassing in staat stellen om asynchroon meerdere geïnteresseerde consumenten op de hoogte te brengen van gebeurtenissen, zonder dat de afzenders aan de ontvangers worden gekoppeld.	Berichten
Load Leveling op basis van wachtrij	Een wachtrij gebruiken die fungeert als een buffer tussen een taak en een service die wordt aangeroepen om onregelmatige zware belastingen soepel te verwerken.	Betrouwbaarheid, Berichten, Tolerantie, Prestatie-efficiëntie
Frequentielimietpatroon	Beperkingspatroon om beperkingsfouten met betrekking tot deze beperkingslimieten te voorkomen of te minimaliseren en om u te helpen de doorvoer nauwkeuriger te voorspellen.	Betrouwbaarheid
Opnieuw proberen	Een toepassing de mogelijkheid bieden voor het afhandelen van verwachte, tijdelijke fouten als er wordt geprobeerd om verbinding te maken met een service of netwerkresource door een bewerking die eerder is mislukt, transparant opnieuw te proberen.	Betrouwbaarheid
Sage	Beheer gegevensconsistentie tussen microservices in gedistribueerde transactiescenario's. Een saga is een reeks transacties waarmee elke service wordt bijgewerkt en een bericht of gebeurtenis wordt gepubliceerd om de volgende transactiestap te activeren.	Berichten
Scheduler Agent Supervisor	Een set acties coördineren binnen een gedistribueerde set services en andere externe resources.	Berichten, Betrouwbaarheid
Sequentiële verwerking	Een reeks gerelateerde berichten in een gedefinieerde volgorde verwerken zonder de verwerking van andere groepen berichten te blokkeren.	Berichten
Sharding	Een gegevensarchief onderverdelen in een set met horizontale partities of shards.	Gegevensbeheer, Prestatie-efficiëntie
Sidecar	Onderdelen van een toepassing implementeren in een afzonderlijk proces of container om isolatie en inkapseling mogelijk te maken.	Ontwerpen en implementeren, Operationele topprestaties
Hosting van statische inhoud	Statische inhoud implementeren naar een opslagservice in de cloud die de inhoud rechtstreeks aan de client kan leveren.	Ontwerpen en implementeren, Gegevensbeheer, Prestatie-efficiëntie
Strangler Fig	Een verouderd systeem incrementeel migreren door specifieke functionaliteit geleidelijk te vervangen door nieuwe toepassingen en services.	Ontwerpen en implementeren, Operationele topprestaties
Beperking	Het verbruik beheren van resources die worden gebruikt door een exemplaar van een toepassing, een afzonderlijke tenant of een hele service.	Betrouwbaarheid, Prestatie-efficiëntie
Valetsleutel	Een token of sleutel gebruiken die clients beperkte, directe toegang biedt tot een specifieke resource of service.	Gegevensbeheer, Beveiliging