云計算模型 - 1. 概述

MarvinZhang 發(fā)布于2019-06-28 10:55 / 1491人閱讀

摘要：讀了微軟總結(jié)的云計算設(shè)計模式系列文章，覺得很受啟發(fā)，遂將這個系列翻譯出來如下。每個模式都描述了該模式試圖解決的問題，在使用該模式時應(yīng)考慮的問題，以及一個基于微軟云的例子。

讀了微軟 Azure 總結(jié)的云計算設(shè)計模式系列文章，覺得很受啟發(fā)，遂將這個系列翻譯出來如下。

云計算模型

這些設(shè)計模式對于在云上構(gòu)建高可用性，伸縮性，安全的應(yīng)用程序很有用。
每個模式都描述了該模式試圖解決的問題，在使用該模式時應(yīng)考慮的問題，以及一個基于微軟 Azure 云的例子。大多數(shù)的模式中包含了代碼實例或代碼片段來展示如何在 Azure 上部署使用這種模式。然而，大多數(shù)的模式同樣適用于 Azure 以外的任何分布式系統(tǒng)。

在云端部署的挑戰(zhàn)

指標	描述
可用性	可用性指的是系統(tǒng)正常工作的時間，通常通過測量服務(wù)正常工作的時間百分比來得到。它受系統(tǒng)故障，基礎(chǔ)設(shè)施問題，惡意攻擊，系統(tǒng)負載等方面的影響。云端應(yīng)用通常為用戶提供“服務(wù)等級協(xié)議”（SLA），因此應(yīng)用必須盡可能高地保證其可用性。
數(shù)據(jù)管理	數(shù)據(jù)管理時云端應(yīng)用的關(guān)鍵，它影響著應(yīng)用的大多數(shù)質(zhì)量屬性。出于性能，伸縮性，可用性等多方面的考慮，數(shù)據(jù)通常會被存到多個區(qū)域的多臺服務(wù)器上。而這帶來一系列的挑戰(zhàn)，諸如需要維護數(shù)據(jù)一致性，以及需要在多個不同區(qū)域間同步數(shù)據(jù)。
設(shè)計和實現(xiàn)	好的設(shè)計包含諸如組件設(shè)計和部署的一致性與內(nèi)聚性，運維與開發(fā)的可維護性，組件與子系統(tǒng)的重用性。在設(shè)計和實現(xiàn)階段的決策對整個應(yīng)用的質(zhì)量和云計算服務(wù)提供方的總花費有巨大的影響。
消息傳遞	云端應(yīng)用的天然的分布屬性使之需要一個消息傳遞設(shè)施來連接各個組件和服務(wù)。異步消息模式被廣泛應(yīng)用，它提供了很多好處，但也帶來了很多挑戰(zhàn)：消息到達順序，缺失消息管理，冪等性等等。
管理與監(jiān)控	云端應(yīng)用運行在遠程的數(shù)據(jù)中心，應(yīng)用擁有者沒有管理基礎(chǔ)設(shè)施和操作系統(tǒng)的全部權(quán)限。這使得它比本地部署的應(yīng)用更難管理和監(jiān)控。應(yīng)用必須暴露給管理員和運維人員足夠的運行時信息來使其能夠管理和監(jiān)控系統(tǒng)，同時也應(yīng)該支持在不中斷或重新部署服務(wù)的情況下，改變商業(yè)需求和定制化服務(wù)。
性能和伸縮性	性能是在給定的時間范圍內(nèi)執(zhí)行任何命令的響應(yīng)能力的指標；伸縮性是指系統(tǒng)在不影響其性能的前提下，能夠處理增加的負載，隨時增加可用資源。在實際應(yīng)用中，云端應(yīng)用經(jīng)常遇到變化非常大的負載和負載峰值。提前去預測這些，尤其是在多租戶的場景下，幾乎是不可能的。取而代之，我們應(yīng)該讓我們的應(yīng)用具備無限按需伸縮的能力。伸縮性不應(yīng)單單關(guān)注于計算實例（虛擬機），也包括數(shù)據(jù)存儲，消息傳遞等很多方面。
故障恢復能力	故障恢復能力指的是系統(tǒng)優(yōu)雅地從故障中恢復的能力。在云端部署的應(yīng)用，通常是以多租戶的模式，使用共享平臺的服務(wù)，與其他租戶競爭帶寬和資源，通過互聯(lián)網(wǎng)通信。并且他們運行在聯(lián)合的多種硬件層之上。這意味著持續(xù)性的和偶發(fā)性的異常發(fā)生的可能性都會增加。檢測到故障，并且高效地從故障中恢復，對于提高系統(tǒng)的故障恢復能力來說，是必須的。
安全	安全性指的是系統(tǒng)阻止惡意攻擊或?qū)?yīng)用使用于產(chǎn)品設(shè)計以外的場景，同時阻止信息泄露的能力。云端應(yīng)用通常會接入互聯(lián)網(wǎng)，暴露給大眾，并且可能會為非受信任的用戶提供服務(wù)。應(yīng)用必須以一種可靠的方式來設(shè)計和部署，來防止惡意攻擊，并對用戶進行權(quán)限控制，保護隱私數(shù)據(jù)。

模式	概述
信使	創(chuàng)建輔助服務(wù)來發(fā)送有關(guān)消費者服務(wù)或應(yīng)用信息的網(wǎng)絡(luò)請求
反墮落層	在現(xiàn)代應(yīng)用和既存系統(tǒng)之間實現(xiàn)一個適配層。
前端的后端	為特定的前端應(yīng)用或接口創(chuàng)建多帶帶的后端服務(wù)供其消費。
隔離艙	將應(yīng)用中的所有元素隔離開放到池中，即便其中某個元素失敗了，其他的能夠繼續(xù)正常工作。
緩存	按需將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)倉庫載入到緩存。
斷路器	處理遠程服務(wù)或資源導致的不能立即修復的故障。
讀寫分離(CQRS)	通過使讀數(shù)據(jù)的操作和更新數(shù)據(jù)的操作使用不同的接口達到讀寫分離。
補償性事物	撤銷一系列任務(wù)構(gòu)成的工作，來實現(xiàn)一個最終一致性的操作。
競爭消費者	激活多個并發(fā)的消費者來處理從同一頻道接收的消息。
計算資源合并	將多個任務(wù)或操作合并到一個計算單元。
事件溯源	使用一個只增的數(shù)據(jù)倉庫來記錄某一域中對數(shù)據(jù)進行的所有操作。
外部配置存儲	將配置信息從應(yīng)用的部署包中抽離出來放到一個統(tǒng)一的中心化管理的存儲中心。
聯(lián)合認證	將認證服務(wù)托管給外部認證服務(wù)提供方。
看門者模式	通過使用一個專用的主機實例作為客戶端和應(yīng)用間的代理來保護應(yīng)用和服務(wù)。通過該代理來檢驗，凈化請求，并傳遞請求來達到此目的。
網(wǎng)管合并	使用網(wǎng)管來將多個獨立的請求合并成一個請求。
網(wǎng)關(guān)壓力卸載模式	將一個共享的或?qū)Ｓ械姆?wù)交給網(wǎng)關(guān)執(zhí)行。
基于網(wǎng)關(guān)的路由	通過一個網(wǎng)管將請求路由到多個不同的服務(wù)。
健康端點監(jiān)控	為應(yīng)用實現(xiàn)功能性檢查服務(wù)，使外部攻擊能夠通過這個暴露給外部的服務(wù)進行定期檢查。
索引表	為數(shù)據(jù)倉庫中被頻繁查詢的字段建立索引。
指揮者選舉	為一系列分布式部署的相互合作的任務(wù)實例選舉一個指揮者來負責管理其他實例。
物化視圖	當數(shù)據(jù)格式不符合查詢所需的格式時，為一個或幾個數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)生成預處理的視圖。
P管道與過濾器模式	將一個處理復雜流程的任務(wù)分解成一系列能夠重用的獨立的元素。
帶優(yōu)先級的隊列	為發(fā)給服務(wù)的請求標示出優(yōu)先級，從而使高優(yōu)先級的請求能夠在接受到后比低優(yōu)先級的任務(wù)更快的處理。
基于隊列的負載均衡	使用隊列來充當任務(wù)和它所調(diào)用的服務(wù)之間的緩沖區(qū)，來平滑地處理突發(fā)的高負載。
重試	當應(yīng)用在連接服務(wù)或網(wǎng)絡(luò)資源過程中遇到錯誤時，通過顯式地重試之前失敗的操作來使它具備處理預期的，臨時性的錯誤的能力。
調(diào)度代理監(jiān)管模式	在一系列分布的服務(wù)和遠程資源間調(diào)度一些操作。
分片	將數(shù)據(jù)存儲水平分割存到多個分區(qū)或分片中。
挎斗模式	將應(yīng)用的部分組件部署到多帶帶的進程或容器中來進行隔離和封裝。
靜態(tài)內(nèi)容托管	將靜態(tài)內(nèi)容部署到云端的存儲服務(wù)將內(nèi)容直接提供給客戶端。
扼殺者模式	漸進式地將既存系統(tǒng)中的部分功能一步步用新應(yīng)用或服務(wù)替換。
限流	控制某一應(yīng)用實例，租戶或整個服務(wù)對資源的消耗量。
代客密鑰	使用一個標識或密鑰來為客戶端提供指定資源或服務(wù)的受限制的直接連接。