Облачные технологии уже доказали, что за ними будущее разработки программного обеспечения. К 2025 году 80% корпоративных приложений станут облачными или будут находиться в процессе перехода на облачные приложения.
ИТ-отделы переходят на облачные технологии, чтобы сэкономить деньги и сохранить безопасность своих разработок за пределами площадки. Тем не менее прежде чем начать думать о таком переходе, необходимо хорошо изучить архитектуру, лежащую в основе таких приложений.
Что такое «нативная облачная архитектура»?
Облачные нативные приложения состоят из микросервисов, упакованных в контейнеры, работающие на облачной вычислительной инфраструктуре. Такие приложения разрабатываются, тестируются и развертываются в облаке. Поэтому они работают в частной, публичной, гибридной или мультиоблачной инфраструктуре.
Облачное приложение имеет микросервисный архитектурный дизайн — это набор слабо связанных сервисов, которые работают вместе. Каждый сервис имеет свою функциональность и представляет собой независимый компонент. Система контейнерной оркестровки управляет этими многократно используемыми, устойчивыми и масштабируемыми функциональными моделями. С такой системой «облачное» приложение может горизонтально масштабировать ресурсы, добавляя или удаляя их по мере необходимости.
Разработка и запуск приложения с использованием архитектуры cloud native подразумевает его совместимость с различными платформами и облачными провайдерами. Это дает вашему бизнесу необходимую гибкость, а также широкий спектр ресурсов, которые он может использовать. Например, Bare Metal Cloud от phoenixNAP — это IaaS-платформа, готовая к использованию в облаке, которую можно интегрировать с существующей инфраструктурой.
Такая система предоставляет разработчикам платформу, с помощью которой они могут обеспечить непрерывную интеграцию и непрерывную доставку. Создавая приложение в соответствии с принципами архитектуры cloud native, разработчики работают над улучшением пользовательского опыта и добавлением новых функций, не беспокоясь о простое или доступности. Выбрать виртуальный сервер для обработки и хранения данных, который подойдет для облачных решений вы можете по ссылке.
Типы нативных облачных разработок
- Базовый. Базовый облачный нативный дизайн периодически выполняет резервное копирование системы в облаке. Вы подключаетесь к приложению через DNS. DNS обращается к одному из балансировщиков нагрузки, который в свою очередь предоставляет вам доступ к приложению. Ключевые данные хранятся в главной и подчиненной базе данных, которые взаимодействуют с приложением.
- Мультиоблачный. Один компонент приложения может работать на нескольких облачных платформах. Доступ к нему осуществляется через DNS. Такая настройка не требует дублирования систем. Данные хранятся на вашей платформе, а компоненты работают в нескольких средах.
- Гибридная. Доступ к приложению осуществляется через DNS. DNS подключается к одному из балансировщиков нагрузки, который обеспечивает взаимодействие пользователя с приложением. В то время как приложение обращается к главной базе данных, реплики хранятся в подчиненной базе данных, на другой облачной платформе или в вашем здании.
5 принципов архитектуры «облачных» приложений
Проектирование и запуск приложения на основе «облачной» архитектуры подразумевает следование определенным принципам для обеспечения оптимизированной производительности и быстрого взаимодействия с облачным приложением.
Самовосстанавливающиеся контейнеры
Архитектура cloud native состоит из контейнеров, в которых хранится все необходимое для конкретного микросервиса — библиотеки, зависимости и легкая среда выполнения. Поскольку все требования упакованы в изолированный контейнер, разработчики могут быстро переносить его из одной среды в другую.
Такая мобильность и независимость также являются результатом внешнего конфигурирования. Сам контейнер имеет неизменяемую инфраструктуру, настроенную для конкретной среды.
Наиболее распространенной контейнерной технологией является Docker, а Kubernetes используется для развертывания, масштабирования и управления контейнерными приложениями.
Управляемые услуги, предназначенные для взаимодействия и сотрудничества
Облачные нативные сервисы должны взаимодействовать друг с другом и сторонними приложениями. Облачное нативное приложение использует API, например RESTful API, для установления связи между сервисом и внешним приложением или унаследованной программой.
Что касается внутренней коммуникации и управления, микросервисы предлагают возможность добавления специального инфраструктурного слоя, который управляет всей внутренней коммуникацией. Этот слой называется сеткой сервисов. Его основная роль заключается в соединении, обеспечении безопасности и наблюдении за сервисами в рамках «родной» облачной архитектуры. Существует широкий спектр реализаций сетки сервисов с открытым исходным кодом, наиболее популярным является Istio.
Нестационарные и масштабируемые компоненты
Облачная архитектура требует, чтобы приложение имело независимые от состояния компоненты. Это означает, что состояние хранится вне приложения, поэтому любой экземпляр сервиса может обработать заданный запрос. При проектировании распределенного облачного приложения необходимо как можно больше компонентов без состояния.
Не сохраняя постоянство данных или сеансов, система может легко масштабироваться, восстанавливаться, откатываться и балансировать нагрузку. В зависимости от рабочей нагрузки облачное приложение масштабируется горизонтально, добавляя и удаляя экземпляры по мере необходимости. Кроме того, отсутствие статических компонентов позволяет разработчикам восстанавливать существующие экземпляры с минимальным временем простоя путем запуска новых. С компонентами без статических данных также проще откатиться к более старой версии приложения, а также сбалансировать нагрузку между экземплярами.
Автоматизация процессов и конвейеров CI/CD
Одним из главных преимуществ облачных нативных систем является то, что их инфраструктуру легче автоматизировать. Разработчики могут использовать автоматизацию через конвейер CI/CD для более быстрого ремонта, масштабирования и развертывания. Поэтому сборка, тестирование и развертывание должны быть автоматизированы. Кроме того, откат, развертывание, увеличение и уменьшение масштаба решения, мониторинг и восстановление — все эти процессы можно автоматизировать.
Устойчивость архитектуры
Основное внимание при разработке приложений уделяется проектированию устойчивых приложений. Это предполагает создание и настройку системы с высокой доступностью и эффективным планом аварийного восстановления. Поскольку сбои неизбежны, лучший способ справиться с потенциальными проблемами в будущем — это заблаговременное планирование.
Облачная архитектура, основанная на микросервисах, обеспечивает надежную систему, гарантирующую отказоустойчивость. Благодаря автоматическому восстановлению и масштабируемым компонентам без статических данных, несколько экземпляров могут брать на себя выполнение задач, когда это необходимо. Таким образом, вы можете минимизировать время простоя и поддерживать работу приложения для обеспечения наилучшего пользовательского опыта.
Преимущества и недостатки архитектуры облачных нативных приложений
После изучения основных принципов и архитектуры «облачных» приложений рассмотрим их основные преимущества и потенциальные трудности.
Преимущества:
- При использовании свободно связанных микросервисов разработчики работают над каждым микросервисом независимо, не влияя на работу всего приложения.
- Использование платформы для оркестровки контейнеров, например Kubernetes, упрощает поиск и устранение неисправностей, поскольку разработчики могут найти ошибки, не разбирая все приложение.
- Поскольку микросервисы не зависят от платформы, они могут быть написаны на языке и фреймворке, которые лучше всего соответствуют требованиям приложения.
- Центральный контейнерный оркестратор повышает производительность за счет управления автоматическим планированием и распределением ресурсов в зависимости от спроса.
- Предприятиям не нужно зависеть от одного поставщика услуг. Микросервисная архитектура позволяет им использовать стратегию мультиоблачных или гибридных облаков.
Недостатки:
- Команде необходимо создать и адаптировать конвейер DevOps для обеспечения CI/CD микросервисов.
- Микросервисы нуждаются в мониторинге и управлении из-за рисков безопасности, связанных с быстрым масштабированием и динамичным характером архитектуры «облачных» технологий.
- Некоторые микросервисы могут требовать специфических возможностей, которые делают их зависимыми от операционной системы или машины.
