Cloud Design-mönster

De här designmönstren är användbara när du vill skapa tillförlitliga, skalbara och säkra program i molnet.

Varje mönster beskriver problemet som mönstret är avsett att hantera, överväganden när du ska tillämpa mönstret och ett exempel baserat på Microsoft Azure. De flesta mönster innehåller kodexempel eller kodfragment som visar hur du implementerar mönstret i Azure. De flesta mönster är dock relevanta för alla distribuerade system, oavsett om de finns på Azure eller andra molnplattformar.

Molnarbetsbelastningar är utsatta för felaktigheter i distribuerad databehandling. Några exempel på molndesignfel är:

• Nätverket är tillförlitligt
• Svarstiden är noll
• Bandbredden är oändlig
• Nätverket är säkert
• Topologin ändras inte
• Det finns en administratör
• Komponentversioner är enkla
• Implementeringen av observerbarhet kan fördröjas

Designmönster eliminerar inte begrepp som dessa, men kan bidra till att öka medvetenheten, kompensationer och minskningar av dem. Varje molnmönster har sina egna kompromisser. Du måste vara mer uppmärksam på varför du väljer ett visst mönster än hur du implementerar det.

Utmaningar inom molnutveckling

	Datahantering Datahantering är det viktigaste elementet i molnprogram och påverkar de flesta kvalitetsattributen. Data finns vanligtvis på olika platser och på flera servrar för prestanda, skalbarhet eller tillgänglighet. Detta kan innebära olika utmaningar. Till exempel måste data hållas konsekventa, och data behöver ofta synkroniseras mellan olika platser.
	Design och implementering God design omfattar konsekvens och enhetlighet i komponentdesign och -distribution, underhållsbarhet för att förenkla administration och utveckling samt återanvändning så att komponenter och undersystem kan användas i andra program och scenarier. Beslut som fattas under design- och implementeringsfasen påverkar avsevärt kvaliteten och den totala ägandekostnaden för molnbaserade program och tjänster.
	Meddelanden Molnprogrammens distribuerade karaktär kräver en meddelandeinfrastruktur som ansluter komponenterna och tjänsterna, helst löst kopplade för att maximera skalbarheten. Asynkrona meddelanden används ofta och ger många fördelar, men det medför även utmaningar som att beställa meddelanden, hantering av giftmeddelanden, idempotens med mera.

Katalog med mönster

Mönster	Sammanfattning	Kategori
Ambassadör	Skapa hjälpkomponenttjänster som skickar nätverksförfrågningar åt en konsumenttjänst eller ett konsumentprogram.	Design och implementering, Verksamhetsutveckling
Skyddande lager	Implementera en fasad eller adapterlager mellan ett modernt program och ett äldre system.	Design och implementering, Verksamhetsutveckling
Asynkront begäransvar	Frikoppla serverdelsbearbetning från en klientdelsvärd, där serverdelsbearbetning måste vara asynkron, men klientdelen fortfarande behöver ett klart svar.	Meddelanden
Serverdelar för klienter	Skapa separata serverdelstjänster som ska förbrukas av specifika program eller gränssnitt i klientdelen.	Design och implementering
Bulkhead	Isolera element i ett program i pooler så att de andra fortfarande fungerar om det skulle uppstå ett fel i ett element.	Tillförlitlighet
Cachereservera	Läs in data på begäran till en cache från ett datalager.	Datahantering, Prestandaeffektivitet
Koreografi	Låt varje tjänst bestämma när och hur en affärsåtgärd bearbetas i stället för att vara beroende av en central initierare.	Meddelanden, Prestandaeffektivitet
Kretsbrytare	Hantera fel som kan ta varierande lång tid att lösa vid anslutning till en fjärrtjänst eller fjärresurs.	Tillförlitlighet
Anspråkskontroll	Dela upp ett stort meddelande till en anspråkskontroll och en nyttolast för att undvika att överbelasta en meddelandebuss.	Meddelanden
Kompenserande transaktion	Ångra arbete som utförts i en serie steg och som tillsammans eventuellt definierar en konsekvent åtgärd.	Tillförlitlighet
Konkurrerande konsumenter	Gör så att flera samtidiga användare kan bearbeta meddelanden som tas emot på samma meddelandekanal.	Meddelanden
Konsolidering av beräkningsresurser	Konsolidera flera aktiviteter eller åtgärder i en enda beräkningsenhet.	Design och implementering
CQRS	Åtskilj åtgärder som läser data från åtgärder som uppdaterar data via separata gränssnitt.	Datahantering, Design och implementering, Prestandaeffektivitet
Distributionsstämplar	Distribuera flera oberoende kopior av programkomponenter, inklusive datalager.	Tillförlitlighet, Prestandaeffektivitet
Konfiguration av Edge-arbetsbelastning	Det stora utbudet av system och enheter på verkstadsgolvet kan göra arbetsbelastningskonfigurationen till ett svårt problem.	Design och implementering
Händelsekällor	Ett datalager med endast tilläggning används till att registrera en hel serie händelser som beskriver åtgärder på data i domänen.	Datahantering, Prestandaeffektivitet
Externt konfigurationslager	Flytta konfigurationsinformation utanför programpaketet för distribution till en central plats.	Design och implementering, Verksamhetsutveckling
Federerade identiteter	Delegera autentiseringen till en extern identitetsleverantör.	Säkerhet
Gatekeeper	Skydda program och tjänster med hjälp av en dedikerad värdinstans som fungerar som koordinator mellan klienter och programmet eller tjänsten, validerar och åtgärdar förfrågningar och skickar förfrågningar och data mellan dem.	Säkerhet
Gateway-samling	Använd en gateway för att slå samman flera enskilda förfrågningar till en enda begäran.	Design och implementering, Verksamhetsutveckling
Gateway-avlastning	Avlasta delade eller specialiserade tjänstfunktioner till en gateway-proxy.	Design och implementering, Verksamhetsutveckling
Gateway-routning	Dirigera förfrågningar till flera tjänster med hjälp av en enda slutpunkt.	Design och implementering, Verksamhetsutveckling
Geodes	Distribuera serverdelstjänster till en uppsättning geografiska noder, som var och en kan betjäna alla klientbegäranden i alla regioner.	Tillförlitlighet, Verksamhetsutveckling
Övervakning av slutpunktshälsa	Implementera funktionskontroller i ett program som externa verktyg kan komma åt via exponerade slutpunkter med jämna mellanrum.	Tillförlitlighet, Verksamhetsutveckling
Indextabell	Skapa index över fälten i datalager som ofta refereras i frågor.	Datahantering, Prestandaeffektivitet
Val av ledare	Samordna de åtgärder som utförs av en samling samverkande uppgiftsinstanser i ett distribuerat program genom att välja en instans som ska ansvara för att hantera de andra instanserna.	Design och implementering, Tillförlitlighet
Materialiserad vy	Generera förifyllda vyer över data i ett eller flera datalager när data inte har ett optimalt format för de frågeåtgärder som ska utföras.	Datahantering, Operational Excellence, Prestandaeffektivitet
Rör och filter	Dela upp en aktivitet som utför komplex bearbetningen i ett antal olika element som kan återanvändas.	Design och implementering, Meddelanden
Prioritetskö	Prioritera förfrågningar som skickas till tjänster så att förfrågningar med högre prioritet tas emot och bearbetas snabbare än de med lägre prioritet.	Meddelanden, Prestandaeffektivitet
Utgivare/prenumerant	Aktivera ett program för att informera flera intresserade kunder om evenemang asynkront, utan att koppla avsändarna till mottagarna.	Meddelanden
Köbaserad belastningsutjämning	Använd en kö som fungerar som en buffert mellan en aktivitet och en tjänst den anropar för att utjämna återkommande tunga belastningar.	Tillförlitlighet, Meddelanden, Återhämtning, Prestandaeffektivitet
Mönster för hastighetsbegränsning	Begränsande mönster som hjälper dig att undvika eller minimera begränsningsfel relaterade till dessa begränsningsgränser och för att hjälpa dig att mer exakt förutsäga dataflödet.	Tillförlitlighet
Försök igen	Gör så att ett program kan hantera förväntade, tillfälligt fel vid försök att ansluta till en tjänst eller en nätverksresurs, genom att transparent försöka utföra den misslyckade åtgärden igen.	Tillförlitlighet
Saga	Hantera datakonsekvens mellan mikrotjänster i distribuerade transaktionsscenarier. En saga är en sekvens med transaktioner som uppdaterar varje tjänst och publicerar ett meddelande eller en händelse för att utlösa nästa transaktionssteg.	Meddelanden
Scheduler-agentövervakare	Samordna en uppsättning åtgärder i en distribuerad uppsättning tjänster och andra fjärranslutna resurser.	Meddelanden, Tillförlitlighet
Sekventiell konvoj	Bearbeta en uppsättning relaterade meddelanden i en definierad ordning, utan att blockera bearbetningen av andra grupper av meddelanden.	Meddelanden
Horisontell partitionering	Dela upp ett datalager i en uppsättning horisontella partitioner eller delar.	Datahantering, Prestandaeffektivitet
Sidovagn	Distribuera komponenter i ett program i en separat process eller container för att ge isolering och inkapsling.	Design och implementering, Verksamhetsutveckling
Värddator för statiskt innehåll	Distribuera statiskt innehåll till en molnbaserad lagringstjänst som kan leverera innehållet direkt till klienten.	Design och implementering, Datahantering, Prestandaeffektivitet
Strangler-figur	Migrera ett äldre system stegvis genom att gradvis ersätta specifika delar av funktionerna med nya program och tjänster.	Design och implementering, Verksamhetsutveckling
Begränsning	Begränsa förbrukningen av resurser i en instans av ett program, en enskild klientorganisation eller i hela tjänsten.	Tillförlitlighet, Prestandaeffektivitet
Valet-nyckel	Använd en token eller nyckel som ger klienter begränsad direktåtkomst till en specifik resurs eller tjänst.	Datahantering, Säkerhet