Dr. Sabin Buraga profs.info.uaic.ro/~busaco Dezvoltarea sistemelor Web sisteme Web bazate pe microservicii specificarea API-urilor

Transcriere

1 Dezvoltarea sistemelor Web sisteme Web bazate pe microservicii specificarea API-urilor

2 Fiecare vis începe cu un visător. Harriet Tubman

3 Care sunt arhitecturile software tipice pe baza cărora sunt dezvoltate sisteme Web de anvergură?

4 arhitecturi Calitatea aplicațiilor Web este influențată de arhitectura pe care se bazează

5 client(i) mandatar (proxy) zid de protecție (firewall) intermediar(i) (middleware) server(e) Web server(e) de aplicații Web cadre de lucru, biblioteci, alte componente server(e) de stocare persistentă e.g., baze de date server(e) de conținut multimedia server(e) de management al conținutului e.g., CMS, wiki aplicații/sisteme tradiționale (legacy) ingrediente tipice

6 client(i) mandatar (proxy) zid de protecție (firewall) intermediar(i) (middleware) server(e) Web server(e) de aplicații Web cadre de lucru, biblioteci, alte componente server(e) de stocare persistentă e.g., baze de date server(e) de conținut multimedia server(e) de management al conținutului e.g., CMS, wiki aplicații/sisteme tradiționale (legacy) eventual, recurgând la servicii în nori cloud computing partajarea la cerere a resurselor de calcul și a datelor cu alte calculatoare/dispozitive pe baza tehnologiilor Internet (găzduire, infrastructură scalabilă, procesare paralelă, monitorizare, )

7 arhitecturi web Stratificate (layered) Conduse de evenimente (event-driven) Extensibile (microkernel / plug-in) Folosind microservicii (microservices) În nori (space-based, cloud) conform M. Richards, Software Architecture Patterns, O Reilly,

8 Stratificate (layered) N-tier architecture arhitecturi abordare webde facto

9 Stratificate arhitecturi (layered) web demarcarea responsabilităților (separation of concerns) fiecare strat are un rol bine-stabilit, componentele unui strat vizând funcționalitățile acestuia izolare (layers of isolation) modificările operate la un anumit strat nu au impact sau nu afectează componentele din alt strat architecture sinkhole anti-pattern fluxul de cereri traversează fiecare strat, fără a se efectua procesări semnificative în cadrul acestuia

10 arhitecturi web Conduse de evenimente (event-driven) uzual în contextul aplicațiilor distribuite asincrone scalabilitate topologii principale: mediator sau broker

11 Conduse de evenimente (event-driven) mediator evenimente procesate în mai mulți pași, necesitând orchestrare arhitecturi web

12 Conduse de evenimente (event-driven) broker fluxul de arhitecturi mesaje este distribuit web componentelor de procesare a evenimentelor

13 Extensibile (microkernel / plug-in) sistem arhitecturi principal (core web system) + module independente de tip extensie (plug-in) o astfel de arhitectură poate fi inclusă/utilizată ca parte a altei abordări arhitecturale

14 Folosind microservicii (microservices) componente arhitecturi separate, web distribuite (separately deployed units) decuplare maximă

15 arhitecturi web Folosind microservicii (microservices) abordări: bazate pe API-uri (API-based) aplicație recurgând la REST (application REST-based) mesagerie centralizată (centralized messaging)

16 Folosind microservicii (microservices) arhitecturi API-basedweb aplicația Web expune servicii individuale, punctuale, de sine-stătătoare (self-contained) via un API fine-grained service components

17 Folosind microservicii (microservices) application arhitecturi REST-based web cererile sunt recepționate tradițional (nu prin API) fiecare funcționalitate este accesată intern via REST coarse-grained service components

18 Folosind microservicii (microservices) arhitecturi centralized messaging web accesare a componentelor interne via un broker ușor

19 arhitecturi web În nori (space-based, cloud) consideră și rezolvă problemele vizând scalabilitatea și concurența unui volum impredictibil de mare de cereri

20 arhitecturi web În nori (space-based, cloud) consideră și rezolvă problemele vizând scalabilitatea și concurența unui volum impredictibil de mare de cereri tuple space datele aplicației sunt păstrate în memorie și replicate de toate unitățile de procesare active fără stocare centralizată distributed shared memory wiki.c2.com/?tuplespace

21 În nori (space-based, cloud) arhitecturi web middleware virtualizat include componente controlând sincronizarea datelor, procesarea cererilor, accesul la platforma de execuție (deployment),

22 În nori (space-based, cloud) arhitecturi web unitate de procesare reprezentată de un (micro-)serviciu Web sau o componentă software tradițională la nivel de backend

23 conform (Eizadirad, 2017) anumite funcționalități pot fi gestionate în propria ogradă (on-premises) sau de un furnizor de servicii disponibile în nori

24 A. Barron, Pizza As A Service (2014)

25 D. Ng, SaaS, PaaS and IaaS explained in one graphic (2017) m.oursky.com/saas-paas-and-iaas-explained-in-one-graphic-d56c3e6f4606

26 P. Kerrison, Pizza As A Service 2.0 (2017)

27 aspecte de interes: agilitate exploatare testabilitate performanță scalabilitate dezvoltare arhitecturi web Richards (2015)

28 Prin ce mijloace poate fi implementată o aplicație Web?

29 implementare De la aplicații la API-uri și servere de aplicații Brian Mulloy, Web API Design, Apigee, 2016 docs-apis.apigee.io/files/web-design-the-missing-link-ebook pdf

30 implementare Serviciu Web software utilizat la distanță de alte aplicații/servicii oferind o funcționalitate specifică implementarea sa nu trebuie cunoscută de programatorul ce invocă serviciul a se parcurge cursul anterior

31 arhitecturi stratificate (N-tier Web applications) bazate pe servicii Web M. Richards, Software Architecture Patterns, O Reilly, 2015 arhitecturi web

32 implementare Serviciu Web aspecte de interes vizând, în special, SOA: tipul serviciului rolul serviciului în cadrul arhitecturii software

33 implementare Serviciu Web business service abstract, high-level, coarse-grained services that define the core business operations that are performed at the enterprise level Mark Richards (2016)

34 implementare Serviciu Web business service independent de implementare specifică numele operațiilor oferite, tipul parametrilor de intrare, tipul rezultatului (e.g., via WSDL Web Service Description Language sau OpenAPI Specification)

35 implementare Serviciu Web business service opțional, pot fi definite reguli de orchestrare (contextul execuției serviciului) uzual via BPEL Business Process Execution Language

36 implementare Serviciu Web enterprise service reprezintă un serviciu concret e.g., componentă middleware implementând funcționalitățile definite de serviciul de tip business abordare coarse-grained

37 implementare Serviciu Web enterprise service în relație one-to-one sau one-to-many cu serviciile abstracte de tip business poate fi partajat la nivelul organizației

38 implementare Serviciu Web application service fine-grained, application-specific service that is bound to a specific application context

39 implementare Serviciu Web application service oferă funcționalități specifice, punctuale apelabil via o interfață cu utilizatorul ori via un serviciu de tip enterprise

40 implementare Serviciu Web infrastructure service pune la dispoziție operații interne (private) invocat de servicii disponibile la nivel de aplicație (application services) sau organizațional (enterprise services)

41 implementare clasificare a serviciilor la care poate recurge o aplicație Web dezvoltată conform principiilor SOA M. Richards, Microservices vs. SOA, O Reilly, 2016

42 implementare Serviciu Web messaging middleware folosit la coordonarea apelurilor de servicii denumit și integration hub ori ESB Enterprise Service Bus (magistrală de servicii la nivel organizațional)

43 implementare Serviciu Web messaging middleware roluri: mediere (mediation) și dirijare (routing)

44 implementare the capability of the architecture to locate and invoke a service (or services) based on a specific business or user request (Richards, 2016) existența unei componente de descoperire a serviciilor (service registry)

45 implementare Serviciu Web messaging middleware rol: message enhancement

46 USA: CUSIP (Committee on Uniform Security Identification Procedures) implementare UK: SEDOL (Stock Exchange Daily Official List) the capability of the architecture to modify, remove, or augment the data portion of a request before it reaches the service (Richards, 2016) exemple: conversii privind formatul, adăugarea unor date derivate/calculate ad-hoc etc.

47 implementare Serviciu Web messaging middleware rol: transformare a mesajelor/protocoalelor

48 implementare message transformation e.g., JSON Java, JSON PDO (PHP Data Objects) JavaScript Object Notation Plain Old Java Object

49 implementare protocol transformation REST cu HTTP RMI-IIOP AMQP RMI-IIOP (Java Remote Method Invocation over Internet Inter-ORB Protocol) AMQP (Advanced Message Queuing Protocol)

50 implementare Microserviciu implementează o funcționalitate specifică, oferită la nivel de unic proces self-contained system componentă la nivel de backend dezvoltată cu scopul de a fi înlocuită, nu de a fi reutilizată

51 small each running in its own process lightweight communication mechanisms (usual, HTTP) built around business capabilities independently deployable minimum of centralized management may be written in different programming languages may use different data storage mechanisms caracteristici ale microserviciilor conform James Lewis & Martin Fowler, Microservices (2014) martinfowler.com/articles/microservices.html

52 microserviciu modularitate, descentralizare și evoluție permanentă exemple de bună practică: microservices.io

53 Beneficii ale microserviciilor: izolare autonomie scalabilitate individuală reziliență viteză suport pentru experimentare feedback rapid flexibilitate ușor de înlocuit ecosistem S. Tilkov, A Question of Size Modularization & Microservices, Java Forum Nord 2017: speakerdeck.com/stilkov/a-question-of-size-modularization-and-microservices

54 micro-servicii Funcționale (functional services) implementează funcționalități specifice (business operations)

55 micro-servicii Funcționale (functional services) implementează funcționalități specifice (business operations) expuse consumatorului de servicii independente (fără efecte colaterale side effects) nu sunt partajabile uzual

56 micro-servicii Control infrastructură (infrastructure services) implementează activități non-funcționale: autentificare, autorizare, jurnalizare, monitorizare,

57 micro-servicii Control infrastructură (infrastructure services) implementează activități non-funcționale: autentificare, autorizare, jurnalizare, monitorizare, nu sunt expuse în exterior private pot fi partajate la nivel de aplicație ori servicii interne

58 implementare de la cereri efectuate de client la obținerea răspunsului oferit de API via microservicii funcționale bazate pe cele vizând infrastructura M. Richards, Microservices vs. Service-Oriented Architecture, O Reilly, 2016

59 micro-servicii Aspect de interes: proprietar ownership + coordonare coordination

60 micro-servicii Aspect de interes: partajarea funcționalităților share-as-much-as possible (SOA clasic) versus share-as-little-as possible (microservicii)

61 micro-servicii Aspect de interes: comunicarea uzual, asincronă între (micro-)servicii abordări: point-to-point sau publish-subscribe

62 simplificarea accesului clientului via API implementare Jonas Bonér (2016) intern, (micro-)serviciile pot comunica recurgând la publish-subscribe WebSub (recomandare W3C, 2018):

63 micro-servicii Uzual, arhitecturile ce recurg la micro-servicii nu includ componente middleware și nu oferă suport pentru abstractizarea interacțiunii dintre producătorii și consumatorii de servicii (contract decoupling)

64 client frontend (FE) client FE FE FE service service service service service service DB DB DB DB arhitectură bazată pe servicii Web arhitectură recurgând la microservicii Z. Dehghani, How to break a Monolith into Microservices (2018) martinfowler.com/articles/break-monolith-into-microservices.html cazuri concrete: Amazon, Groupon, Netflix, de studiat prezentările lui Stefan Tilkov: speakerdeck.com/stilkov

65 micro-servicii: dezvoltare Platforme: Cocaine, Deis, Fabric8, Hook.io, OpenWhisk, Framework-uri: Akka, Baratine, Finagle, Ice, Orbit, Vert.X, Wangle etc. SDK-uri multi-limbaj: Apex, CoAP, grpc, Hprose multe alte instrumente software enumerate la github.com/mfornos/awesome-microservices

66 implementare API (Application Programming Interface) any well-defined interface that defines the service that one component, module, or application provides to other software elements (de Souza et al., 2004)

67 implementare API de succes adaptare după (Bloch, 2005) ușor de învățat facil de folosit, chiar și în lipsa documentației previne utilizarea eronată stabil și sigur ușor de menținut suficient de expresiv facil de extins vezi și S. Clarke, Measuring API Usability : drdobbs.com/windows/

68 arhitectura aplicațiilor Web: abordarea JavaScript via API client Web modern (HTML5) server slab (thin) browser modern recurgere la API JSON, XML, CSV, prezentare procesare abstractizare date aplicație JavaScript (eventual, via app store)

69 arhitectura aplicațiilor Web: aplicații native (desktop și/sau mobile, smart TV) client nativ modern (smart device) server slab (thin) sistem de operare recurgere la API JSON, XML, CSV, prezentare procesare abstractizare date aplicație nativă C#, Java, Obj-C, Swift, (uzual, via app store)

70 arhitectura aplicațiilor Web: abordarea hibridă (book reader, chioșc informativ) client Web server de prezentare server slab (thin) pagini HTML API JSON et al. browser prezentare procesare abstractizare date

71 arhitectura aplicațiilor Web: serverless aplicația depinde semnificativ de componente externe, disponibile în nori (micro-)servicii client modern browser BaaS autentificare produse BaaS acces la API FaaS control procesare funcționalitate 1 procesare comenzi funcționalitate 2 căutare BaaS = (Mobile) Backend As A Service FaaS = Functions As A Service Mike Roberts (2016) martinfowler.com/articles/serverless.html comenzi

72 implementare API public (disponibil pe baza unei licențe de utilizare) versus API privat (pentru uz intern)

73 Descrierea abstractă a unui API: OpenAPI Specification (ex-swagger) openapis.org RAML (RESTful API Modeling Language) raml.org API Blueprint apiblueprint.org alte resurse de interes: github.com/kikobeats/awesome-api