Конструктивные шаблоны облачных решений

Архитекторы проектирует рабочие нагрузки, интегрируя службы платформы, функциональные возможности и код для удовлетворения функциональных и нефункциональных требований. Для разработки эффективных рабочих нагрузок необходимо понимать эти требования и выбирать топологии и методологии, которые решают проблемы ограничений рабочей нагрузки. Шаблоны проектирования облака предоставляют решения для многих распространенных проблем.

Разработка системы в значительной степени зависит от установленных шаблонов проектирования. Вы можете разрабатывать инфраструктуру, код и распределенные системы с помощью сочетания этих шаблонов. Эти шаблоны важны для создания надежных, высокобезопасных, оптимизированных для затрат, эффективных и высокопроизводительных приложений в облаке.

Приведенные ниже шаблоны облачного проектирования — это технологии, не зависящие от технологий, что делает их подходящими для любой распределенной системы. Эти шаблоны можно применять в Azure, других облачных платформах, локальных настройках и гибридных средах.

Улучшение процесса разработки в облаке

Облачные рабочие нагрузки уязвимы для ошибок распределенных вычислений, которые являются общими, но неправильными предположениями о том, как работают распределенные системы. Ниже приведены примеры этих недостатков:

• Сеть надежна.
• Задержка равна нулю.
• Пропускная способность бесконечна.
• Сеть безопасна.
• Топология не изменяется.
• Есть один администратор.
• Управление версиями компонентов просто.
• Реализация наблюдаемости может быть отложена.

Эти неправильные представления могут привести к неправильному проектированию рабочих нагрузок. Шаблоны проектирования не устраняют эти неправильные представления, но помогают повысить осведомленность, предоставить стратегии компенсации и обеспечить устранение рисков. Каждый шаблон проектирования облака имеет компромиссы. Сосредоточьтесь на том, почему следует выбрать конкретный шаблон вместо того, чтобы реализовать его.

Рассмотрим, как использовать эти стандартные отраслевые шаблоны проектирования в качестве основных стандартных блоков для проектирования хорошо спроектированной рабочей нагрузки. Каждый шаблон конструктора в Azure Well-Architected Framework представляет один или несколько ее основных компонентов. Некоторые шаблоны могут привести к компромиссам, которые влияют на цели других столпов.

Каталог шаблонов

Каждый шаблон в этом каталоге описывает проблему, которую он устраняет, рекомендации по применению шаблона и пример на основе служб и инструментов Microsoft Azure. Некоторые шаблоны включают примеры кода или фрагменты кода, демонстрирующие реализацию шаблона в Azure.

Расписание	Итоги	основы платформы Well-Architected
Посредник	Создайте службы поддержки, которые отправляют сетевые запросы от имени службы обслуживания клиентов или приложения.	-Надёжность -Безопасность
Антикоррупционный слой	Реализуйте фасад или уровень адаптера между современным приложением и устаревшей системой.	— операционное превосходство
Асинхронные запросы и ответы	Отделить серверную обработку от внешнего узла. Этот шаблон полезен, если серверная обработка должна быть асинхронной, но интерфейс требует четкого и своевременного ответа.	— эффективность производительности
Серверная часть для интерфейса	Создайте отдельные серверные службы для определенных внешних приложений или интерфейсов.	-Надёжность -Безопасность — эффективность производительности
Распределительный блок	Изолируйте элементы приложения в пулы, чтобы при сбое один из них продолжал функционировать.	-Надёжность -Безопасность — эффективность производительности
Кэширование по стратегии Cache-Aside	Загрузите данные по запросу в кэш из хранилища данных.	-Надёжность — эффективность производительности
Хореография	Пусть отдельные службы решают, когда и как обрабатывается бизнес-операция, а не в зависимости от центрального оркестратора.	— операционное превосходство — эффективность производительности
Автоматический выключатель	Обработка ошибок, на устранение которых может понадобиться переменное количество времени, когда приложение подключается к удаленной службе или ресурсу.	-Надёжность — эффективность производительности
Проверка утверждений	Разделение большого сообщения на схему проверки утверждений и полезную нагрузку, чтобы избежать перегрузки в канале сообщений.	-Надёжность -Безопасность - Оптимизация затрат — эффективность производительности
Компенсирующие транзакции	Отмените работу, выполняемую последовательностью шагов, которые коллективно формируют в конечном итоге согласованную операцию.	-Надёжность
Конкурирующие потребители	Позвольте нескольким одновременным потребителям обрабатывать сообщения, которые они получают на одном и том же канале обмена сообщениями.	-Надёжность - Оптимизация затрат — эффективность производительности
Консолидация вычислительных ресурсов	Консолидация нескольких задач или операций в одном вычислительном модуле.	- Оптимизация затрат — операционное превосходство — эффективность производительности
CQRS	Разделите операции чтения данных и обновления данных, используя разные интерфейсы.	— эффективность производительности
Метки развертывания	Развертывание нескольких независимых копий компонентов приложения, включая хранилища данных.	— операционное превосходство — эффективность производительности
Источник событий	Используйте хранилище только для добавления, чтобы записать полный ряд событий, описывающих действия, выполняемые в отношении данных в домене.	-Надёжность — эффективность производительности
Внешнее хранилище конфигурации	Перемещение сведений о конфигурации из пакета развертывания приложения в централизованное расположение.	— операционное превосходство
Федеративная идентификация	Делегирование проверки подлинности внешнему поставщику удостоверений.	-Надёжность -Безопасность — эффективность производительности
Агрегация шлюза	Использование шлюза для объединения нескольких отдельных запросов в один общий.	-Надёжность -Безопасность — операционное превосходство — эффективность производительности
Разгрузка шлюза	Перенесение общих или специализированных функций служб на прокси-сервер шлюза.	-Надёжность -Безопасность - Оптимизация затрат — операционное превосходство — эффективность производительности
Маршрутизация шлюза	Маршрутизация запросов к нескольким службам с помощью одной конечной точки.	-Надёжность — операционное превосходство — эффективность производительности
Геоде	Разверните внутренние службы на географически распределенных узлах. Каждый узел может обрабатывать клиентские запросы из любого региона.	-Надёжность — эффективность производительности
Мониторинг показателей работоспособности	Внедрение в приложение функциональных проверок, к которым внешние средства могут регулярно получать доступ через предоставленные конечные точки.	-Надёжность — операционное превосходство — эффективность производительности
Таблица индексов	Создавайте индексы по полям в хранилищах данных, на которые часто ссылаются запросы.	-Надёжность — эффективность производительности
Выбор лидера	Координируйте действия в распределенном приложении, выбрав одну из копий в качестве лидера. Лидер управляет коллекцией экземпляров задач совместной работы.	-Надёжность
Материализованное представление	Создайте предварительно заполненные представления по данным в одном или нескольких хранилищах данных, если данные плохо отформатированы для необходимых операций запроса.	— эффективность производительности
Бридж для обмена сообщениями	Создайте посредника, чтобы обеспечить связь между системами обмена сообщениями, которые в противном случае несовместимы.	- Оптимизация затрат — операционное превосходство
Каналы и фильтры	Задачу, которая требует сложной обработки, можно разбить на ряд отдельных элементов для повторного использования при необходимости.	-Надёжность
Очередь с приоритетом	Распределяйте приоритеты запросов, отправляемых службам, чтобы более важные запросы обрабатывались быстрее.	-Надёжность — эффективность производительности
Издатель/Подписчик	Разрешить приложению объявлять события нескольким потребителям асинхронно, не связывая отправителей с получателями.	-Надёжность -Безопасность - Оптимизация затрат — операционное превосходство — эффективность производительности
карантин	Убедитесь, что внешние ресурсы соответствуют согласованному команде уровню качества до их использования рабочей нагрузкой.	-Безопасность — операционное превосходство
Выравнивание нагрузки на основе очередей	Используйте очередь, которая создает буфер между задачей и службой, чтобы сглаживать временные тяжелые нагрузки.	-Надёжность - Оптимизация затрат — эффективность производительности
Ограничение скорости	Избегайте или минимизируйте ошибки перегрузки путем управления потреблением ресурсов.	-Надёжность
Повторить	Дайте возможность приложениям обрабатывать ожидаемые временные сбои, повторно выполняя неудавшиеся операции.	-Надёжность
Сага	Управление согласованностью данных в микрослужбах в сценариях распределенных транзакций.	-Надёжность
Планировщик, агент, контролер	Координация набора действий между распределенными службами и ресурсами.	-Надёжность — эффективность производительности
Последовательный конвой	Обработайте набор связанных сообщений в определенном порядке без блокировки других групп сообщений.	-Надёжность
Шардинг	Вы можете разделить хранилище данных на несколько горизонтальных секций, которые называются сегментами.	-Надёжность - Оптимизация затрат
Сайдак	Разверните компоненты в отдельном процессе или контейнере, чтобы обеспечить изоляцию и инкапсуляцию.	-Безопасность — операционное превосходство
Размещение статического содержимого	Разверните статическое содержимое в облачной службе хранилища для прямой доставки клиентам.	- Оптимизация затрат
Фикус-удушитель	Постепенно перенося устаревшую систему, постепенно заменяя части функций новыми приложениями и службами.	-Надёжность - Оптимизация затрат — операционное превосходство
Дросселирование	Управление потреблением ресурсов из приложений, клиентов или служб.	-Надёжность -Безопасность - Оптимизация затрат — эффективность производительности
Ключ для парковщика	Используйте маркер или ключ для предоставления клиентам ограниченного прямого доступа к определенному ресурсу или службе.	-Безопасность - Оптимизация затрат — эффективность производительности

Шаблоны оркестрации агентов ИИ

Предыдущие шаблоны проектирования облака устраняют распространенные проблемы в распределенных системах, но рабочие нагрузки ИИ, использующие несколько автономных агентов, требуют специализированных подходов к координации. Традиционные шаблоны, такие как диспетчер агент-менеджера или хореография, предоставляют основные концепции. Однако агенты искусственного интеллекта представляют уникальные проблемы, такие как недетерминированные выходные данные, возможности динамической логики и необходимость интеллектуальной передачи между специализированными компонентами.

Для нагрузок ИИ, которые включают несколько автономных агентов, см. шаблоны оркестрации агентов ИИ. Эти шаблоны дополняют шаблоны облачного проектирования в этом каталоге путем решения конкретных требований к координации интеллектуальных автономных компонентов, которые работают вместе для выполнения сложных результатов.

Дальнейшие действия

Просмотрите шаблоны проектирования с точки зрения основы Well-Architected Framework, которая направлена на оптимизацию шаблона.

• Дизайн-паттерны для поддержки столпа надежности
• Шаблоны проектирования для поддержки столпа безопасности
• Шаблоны проектирования для поддержки столпа оптимизации затрат
• Шаблоны проектирования для поддержки принципа операционного совершенства
• Паттерны проектирования для поддержки столпа эффективности производительности