6 сентября 2024 813
Читайте про наиболее популярные шаблоны облачного проектирования: шаблон Bulkhead и шаблон Sidecar.

Облачные сервисы на сегодняшний день стали неотъемлемой частью ландшафта ИТ. Множество различных приложений размещаются и успешно функционируют в облаках. У облачных решений есть целый ряд преимуществ, например, мы можем легко масштабировать решение в случае, если увеличилась нагрузка. Также можем выполнить поэтапное обновление компонентов приложения, прозрачно для пользователей решения, благодаря использованию нескольких экземпляров сервиса.

Но при проектировании систем, основанных на облачных сервисах, важно правильно выбрать архитектуру решения. Конечно, никто не мешает самостоятельно придумывать свою архитектуру, но, скорее всего, то, что вы «изобретете» уже кто-то придумал до вас. Так наиболее успешные реализации приложений получили распространение в качестве шаблонов проектирования.


Всего существует несколько десятков шаблонов проектирования, и в этой статье мы рассмотрим шаблоны, позволяющие наиболее эффективно решать различные задачи, связанные с надежностью работы приложения в облачной среде.


Начнем с шаблона, позволяющего выделить часть функций целевого приложения в отдельный процесс для того, чтобы увеличить производительность и надежность основных функций нашего приложения.


Шаблон Sidecar

Любое, достаточно сложное приложение в облаке состоит из множества компонентов, у каждого из которых есть свой набор конфигурационных параметров, необходимых для нормального функционирования. Кроме того, компоненты приложения нуждаются в мониторинге состояния для того, чтобы можно было выявлять проблемы заранее. Журналирование событий помогает увидеть, что уже произошло в системе. При правильной настройке различных политик мы можем отслеживать события, связанные с превышением пороговых значений в производительности процессора, загрузке памяти и другим параметрам. Это позволит оперативно предотвращать возможные инциденты и обеспечивать стабильную работу системы.


Весь перечисленный функционал необходим для работы приложений в облачных средах, но эти сервисы могут влиять на производительность и стабильность работы целевого приложения. Мы можем интегрировать эти функции в основное приложение, но тогда они будут выполняться в одном процессе в качестве приложения, за счет чего будет обеспечивается эффективное использование общих ресурсов. Но если, в одном из этих сервисов произойдет сбой, например, функция мониторинга не сможет получить доступ к какой-либо метрике и повиснет в бесконечном цикле, то это может повлиять на работу всего приложения, к примеру, привести к его зависанию.


Помимо этого, если мы размещаем код всех наших функций в одном приложении (монолитная архитектура), то нам необходимо реализовывать весь функционал на одном языке программирования, а это тоже бывает не всегда удобно, так как не во всех языках могут быть реализованы нужные библиотеки.


Но если мы реализуем каждый сервис отдельно (микросервисная архитектура), то каждый из них можно развернуть с использованием различных языков и технологий. При этом мы получаем дополнительную гибкость, так как у каждого компонента есть собственные зависимости, и ему необходимы библиотеки.

Однако развертывание этих функций в качестве отдельных сервисов в одной виртуальной машине или контейнере с основным приложением также может привести к задержкам в работе и сложностям с использованием зависимостей. При управлении кодом и зависимостями для этих языковых интерфейсов операции могут усложниться, особенно размещение, развертывание и управление.


Таким образом, нам необходимо с одной стороны разместить наши вспомогательные сервисы конфигурации, мониторинга и журналирования отдельно от основного приложения, но при этом в достаточно тесной взаимосвязи с ним. В качестве решения мы можем разместить вспомогательные сервисы в собственном контейнере, предоставляя однородный интерфейс для взаимодействия между службами основного приложения и нашими вспомогательными сервисами.


В примере ниже представлены два контейнера: Primary Application и Sidecar. Основная функциональность приложения реализована в Primary, а вот вспомогательные сервисы представлены в Sidecar. Между основным приложением и вспомогательным контейнером осуществляется постоянное двустороннее взаимодействие.



Поговорим о преимуществах паттерна Sidecar. Он не зависит от среды выполнения и языка программирования основного приложения, поэтому не нужно разрабатывать Sidecar для каждого языка. При обмене данными между расширением и основным приложением задержки не возникают, так как они тесно связаны. Тем самым у нас не должно возникнуть проблем с производительностью приложения в целом.


Если говорить о недостатках Sidecar, то прежде всего необходимо продумывать механизм межпроцессного взаимодействия. Обмен данными не должен вызывать каких-либо сложностей и задержек при обработке. В связи с этим не рекомендуется использовать данный шаблон, если необходимо оптимизировать межпроцессное взаимодействие. Обмен данными между приложением и Sidecar-сервисами вызывает дополнительные нагрузки, в частности, задержки в вызовах. Также Sidecar лучше не использовать при работе с небольшими приложениями, так как отдельный вспомогательный процесс или контейнер может использовать значительные по меркам всего приложения ресурсы.


Шаблон Bulkhead

Еще один шаблон, который мы рассмотрим, — это Bulkhead. Данный шаблон реализует подход к дизайну приложения, устойчивого к сбоям. В этом случае мы, как и в Sidecar, изолируем отдельные элементы приложения. Однако метод изоляции будет немного отличаться. В Bulkhead-архитектуре элементы приложения изолированы в пулы, так что в случае сбоя одного, остальные продолжат функционировать. Обычно данный подход сравнивают с построением морских судов, трюм которых разделяют с помощью специальных перегородок. И в случае затопления одного из отсеков судно останется на плаву, так как все отсеки изолированы друг от друга.


Наше облачное приложение может обладать распределенной иерархической архитектурой, что позволяет ему эффективно взаимодействовать с нижестоящими компонентами. Соответственно, повышенная нагрузка или сбой в сервисе повлияют на работу всех его компонентов.


При этом компоненты приложения могут отправлять запросы к нескольким сервисам одновременно, используя ресурсы для каждого запроса. Если потребитель отправляет запрос сервису, который перегружен или не отвечает, клиент, в свою очередь, не может своевременно передать данные и освободить ресурсы, в результате чего, через некоторое время ресурсы на клиенте также будут исчерпаны. Например, буфер, используемый для передачи данных на клиенте не бесконечен, и если его своевременно не освобождать, то рано или поздно он обязательно переполнится, какой бы мощной не была клиентская машина. Аналогичные проблемы будут происходить и у других клиентов, что в итоге может привести к эффекту каскадного сбоя.


Для решения этой проблемы шаблон Bulkhead предлагает разделять экземпляры сервиса на разные группы в зависимости от нагрузки создаваемой потребителем и требований к доступности. Таким образом, мы можем изолировать проблемные компоненты и при этом поддерживать функциональность сервисов для некоторых потребителей даже во время сбоя.


В примере ниже каждому клиенту при обращении к сервису выделяется свой экземпляр процесса Service Instance. Первый клиент, вероятно, сделал слишком много запросов к своему экземпляру, и его сервис завис, однако остальные сервисы продолжают исправно работать, так как они никак не связаны с проблемными экземплярами.



Конечно, при использовании шаблона Bulkhead есть ряд нюансов, которые необходимо учитывать. Предлагаемый метод вносит определенную сложность в архитектуру всего приложения, поскольку для каждого потребителя необходимо выделять отдельный процесс. Это, в свою очередь, требует увеличенных аппаратных ресурсов, так как каждый экземпляр представляет собой независимый процесс, который нуждается в определенном объеме памяти и вычислительных мощностей. Как правило, для реализации данной архитектуры используют контейнеры Docker, которые создаются для непосредственного взаимодействия с потребителем и уничтожаются, после завершения информационного обмена. Таким образом, необходимо продумывать архитектуру облачного приложения, чтобы обеспечить автоматическое создание нужных экземпляров сервисов и надежное взаимодействие потребителей и соответствующих сервисов.


В некоторых случаях не обязательно изолировать все сервисы из приложения, а нужно изолировать только наиболее критичные, например, только бэкенд-компоненты. Во многих случаях приложение способно продолжать работу, хоть и на ограниченном уровне, даже при отказе отдельных сервисов. В таких случаях изоляция этих сервисов не является обязательной.


Шаблоны проектирования значительно облегчают процесс создания облачных приложений. В зависимости от поставленных задач и доступных компонентов, вы можете применять различные шаблоны для достижения оптимального результата. Мы рассмотрели шаблоны, позволяющие обеспечить надежность работы приложения в целом.

Последние статьи в блоге

Платформа сертификации IBS признана лучшим digital-решением для корпоративного обучения

Центр сертификации IBS стал обладателем Гран-при премии «Смарт пирамида» — одной из самых престижных российских премий за достижения в области обучения и развития человеческого капитала.

20 декабря 2024

Учебный центр IBS получил сертификат ГОСТ Р ИСО 9001-2015

В октябре 2024 года Учебный центр IBS получил сертификат соответствия ГОСТ Р ИСО 9001-2015. Это важное достижение подтверждает, что мы придерживаемся высоких стандартов качества и результативно управляем образовательными процессами организации.

19 декабря 2024

9 курсов со скидкой до 50%

Друзья, в январе стартует 9 курсов, обучение на которых можно купить со скидкой до 50%*! 

15 декабря 2024

8 заблуждений про тестирование

Тестирование программного обеспечения окружено множеством заблуждений. Эти стереотипы нередко приводят к недопониманию его реальной роли и важности для успешного создания продуктов. Рассмотрим восемь самых распространенных мифов о тестировании и объясним, почему они не соответствуют действительности.

15 декабря 2024

Путь к Fullstack-тестировщику: что нужно знать о ручном и автоматизированном тестировании?

Тестирование программного обеспечения — одна из самых востребованных областей в IT. И часто новички и даже опытные специалисты, желающие строить свою карьеру в этом направлении, часто сталкиваются с вопросом: какое тестирование выбрать — ручное, автоматизированное или Fullstack? У каждого из этих направлений свои особенности, преимущества и требования к знаниям. В этой статье рассмотрим каждое из направлений, их плюсы и минусы, области применения и навыки, необходимые для успеха.

15 декабря 2024

Совет по развитию сертификации ИТ-специалистов при АПКИТ аккредитовал «Платформу сертификации IBS»

Директор департамента обучения и развития IBS Владимир Гернер участвовал в заседании Совета по сертификации ИТ-специалистов при АПКИТ.

Новости Жизнь компании
08 октября 2024

Java-сертификация: IBS в сравнении с Oracle

Игорь Судакевич рассказывает, почему сертификаты могут стать важным инструментом для достижения карьерных целей.

Новости
04 октября 2024

Исследование IBS: число новых ИТ-решений в реестре ПО выросло в 2023 году более чем на треть

Анализируем ситуацию на рынке российского ПО.

Жизнь компании
01 октября 2024

6 суперспособностей Fullstack-тестировщиков, которые напоминают навыки животных

Читайте о скиллах, которые делают тестировщиков востребованными на рынке труда.

27 сентября 2024

5 мифов о системных аналитиках

Вместе с Екатериной Тихомировой, специалистом по системному и бизнес-анализу, разбираемся, чем занимаются системные аналитики.

20 сентября 2024

Методология 12 факторов: как успешно разрабатывать облачные приложения

Андрей Бирюков рассказывает о методологии, которая помогает разрабатывать качественные, устойчивые и эффективные веб-приложения.

12 сентября 2024

Баги, которые стали фичами

Многие вещи, которые мы используем ежедневно, были случайно открыты. В честь дня тестировщика рассказываем про 5 багов, которые стали фичами.

09 сентября 2024

Шаблоны облачного проектирования

Читайте про наиболее популярные шаблоны облачного проектирования: шаблон Bulkhead и шаблон Sidecar.

06 сентября 2024

Бесплатные мини-курсы ко Дню знаний

Друзья, поздравляем с Днём знаний! Желаем любопытства, открытий и новых побед!

02 сентября 2024

5 курсов со скидкой 30%

Друзья, в сентябре стартует 5 курсов со скидкой 30%*

29 августа 2024

Исследование IBS: на одну вакансию в Java-разработке приходится 4 резюме

По данным исследования рекрутингового центра IBS, наибольшая конкуренция среди соискателей наблюдается среди Python-разработчиков: на одну вакансию приходится 10 резюме. В менее конкурентной среде находятся Java-разработчики (4 резюме на одну вакансию). Самыми дефицитными являются специалисты по языку Go: менее 2 резюме на одну вакансию.

28 августа 2024

Индексирование баз данных в PostgreSQL: погружение в тему

В продолжение серии статей об устройстве системы управления базами данных (СУБД) PostgreSQL (раз, два) смотрим, как ускорить выполнение запросов к базе данных с помощью индексов.

28 августа 2024

Книги для системных и бизнес-аналитиков, а также будущих и нынешних архитекторов

Наш коллега, архитектор информационных систем Сергей Политыко, поделился полезными книжными рекомендациями.

Жизнь компании
19 августа 2024

Сценарии кибератак с использованием ИИ. Внутренний периметр.

Кибератаки, направленные на внутренние периметры организаций, становится особенно актуальной темой. Внутренние атаки могут происходить как от злоумышленников с доступом к ресурсам, так и извне, используя уязвимости внутренней инфраструктуры. Использование ИИ в таких атаках позволяет автоматизировать и улучшить процесс поиска уязвимостей, создать вредоносный код и разработать методы социальной инженерии, что увеличивает скорость и масштаб атак. Расскажем про сценарии таких атак подробнее.

16 августа 2024

Сценарии кибератак с использованием ИИ. Внешний периметр

Сценарии кибератак по внешнему периметру представляют собой модели и методы, которые злоумышленники используют для незаконного доступа к информационным системам и данным компаний через их внешние интерфейсы и сети. Это как если бы ваша компания была неприступной крепостью, а за ее воротами стояла бы армия хорошо обученных солдат-магов, которые способны разрушить крепость по щелчку пальцев. Вы уверены, что ваши высокие стены и глубокие рвы вас спасут от подобной армии?

09 августа 2024

Не нашли, что искали? — Просто напишите, и мы поможем

Продолжая, я подтверждаю, что ознакомлен с Условиями использования и Порядком обработки персональных данных
Корпоративное обучение Оценка персонала Сертификация О нас Стань тренером Блог
Пользователь только что записался на курс ""
Спасибо!
Форма отправлена успешно.