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 het patroon kan worden geïmplementeerd in Azure. Het merendeel van de patronen is echter relevant voor elk gedistribueerd systeem, ongeacht of dit wordt gehost in Azure of op andere cloudplatforms.

Aandachtspunten voor cloudontwikkeling

Data management

Gegevensbeheer

Gegevensbeheer is het belangrijkste element van cloudtoepassingen en is van invloed op vrijwel alle kwaliteitskenmerken. Gegevens worden meestal op verschillende locaties en op meerdere servers gehost vanwege redenen zoals prestaties, schaalbaarheid en beschikbaarheid. Het moge duidelijk zijn dat dit nogal wat uitdagingen kan opleveren. Zo is het bijvoorbeeld nodig om consistentie van de gegevens te waarborgen en daarnaast moeten gegevens doorgaans over verschillende locaties worden gesynchroniseerd.

Design and implementation

Ontwerp en implementatie

Een goed ontwerp heeft te maken met factoren zoals consistentie en samenhang in het ontwerp en de implementatie van componenten, goede voorzieningen voor onderhoud om het beheer en de ontwikkeling te vereenvoudigen, en herbruikbaarheid om onderdelen en subsystemen te kunnen gebruiken in andere toepassingen en andere scenario's. Beslissingen die worden genomen tijdens de ontwerp- en implementatiefase hebben een enorme invloed op de kwaliteit en de totale eigendomskosten van in de cloud gehoste toepassingen en services.

Messaging icon

Berichten

De gedistribueerde aard van cloudtoepassingen vereist een infrastructuur voor berichten die de onderdelen en services met elkaar verbindt, bij voorkeur op een niet-strikte manier om de schaalbaarheid te maximaliseren. De techniek van asynchrone berichten wordt veel gebruikt en biedt dan ook veel voordelen. Er zijn echter ook punten van aandacht, zoals de positie van berichten, het beheer van onverwerkbare berichten en idempotentie.

Catalogus van patronen

Patroon Samenvatting Categorie
Ambassadeur Helper-services maken die netwerkaanvragen verzenden namens een consumentservice of toepassing. Ontwerp en implementatie,
Operationele topprestaties
Anti-corruptielaag Een toegangspunt of een adapterlaag implementeren tussen een moderne toepassing en een oud systeem. Ontwerp en implementatie,
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,
Ontwerp en implementatie,
Prestatie-efficiëntie
Implementatiestempels Implementeer meerdere onafhankelijke kopieën van toepassingsonderdelen, waaronder gegevensarchieven. Betrouwbaarheid,
Prestatie-efficiëntie
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. Ontwerp en implementatie,
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. Ontwerp en implementatie,
Operationele topprestaties
Offloading van gateway Gedeelde of gespecialiseerde servicefunctionaliteit offloaden naar een gatewayproxy. Ontwerp en implementatie,
Operationele topprestaties
Routering van gateway Aanvragen naar meerdere services routeren met behulp van één eindpunt. Ontwerp en implementatie,
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. Ontwerp en implementatie,
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 topprestaties
Pijpen en filters Een taak waarmee een complexe verwerking wordt uitgevoerd, opsplitsen in een reeks afzonderlijke elementen die kunnen worden hergebruikt. Ontwerp en implementatie,
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
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
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. Ontwerp en implementatie,
Operationele topprestaties
Hosting van statische inhoud Statische inhoud implementeren naar een opslagservice in de cloud die de inhoud rechtstreeks aan de client kan leveren. Ontwerp en implementatie,
Gegevensbeheer,
Prestatie-efficiëntie
Strangler Fig Een verouderd systeem incrementeel migreren door specifieke functionaliteit geleidelijk te vervangen door nieuwe toepassingen en services. Ontwerp en implementatie,
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