Выбор идеальной архитектуры программного обеспечения имеет решающее значение для предотвращения дорогостоящих сбоев, таких как узкие места производительности, неуправляемый технический долг и даже крах бизнеса. 50% бюджетов программного обеспечения были потрачены на исправления после запуска из-за плохого архитектурного выбора, это решение влияет как на успех вашего продукта, так и на конечную прибыль. Следовательно, мы создали этот блог, который охватывает 14 лучших шаблонов архитектуры программного обеспечения, которые вы можете выбрать для своего проекта.

Основа любого успешного программного обеспечения лежит в его архитектуре. Но что произойдет, если этот фундамент не прав? Неправильный выбор шаблонов архитектуры программного обеспечения может вызвать много проблем, включая плохую производительность, проблемы масштабируемости, стремительно растущие затраты на обслуживание и полные сбои системы. Не только это, это также может привести к краху компаний, управляемых программным обеспечением. Это худший сценарий, который может придумать любой бизнес.

Представьте себе платформу электронной коммерции, которая борется с ростом трафика во время праздничных распродаж (черная пятница) или аналитический инструмент в реальном времени, не способный быстро предоставить информацию. Это плохой опыт работы с клиентами (CX). Из-за этого 50% бюджета на разработку программного обеспечения идет на услуги по техническому обслуживанию, которые вы определенно не хотите тратить.

Следовательно, необходимо выбрать правильный из 14 лучших шаблонов архитектуры программного обеспечения, обсуждаемых в этом блоге, с плюсами, минусами и вариантами использования.

Что такое шаблон архитектуры программного обеспечения?

Структура архитектуры программного обеспечения — это ваш план для системы программного обеспечения — структуры высокого уровня, которая демонстрирует взаимосвязь между различными компонентами, например, как они взаимодействуют и работают вместе.

Эти типы шаблонов архитектуры программного обеспечения решают общие проблемы проектирования, гарантируя, что система масштабируема, поддерживается и эффективна.

Чтобы понять проще, вы можете сказать, что шаблоны архитектуры программного обеспечения направляют разработчиков на:

• Как организовать части программной системы.
• Как эти части взаимодействуют друг с другом (например, напрямую или через посланников).
• Построить одну большую систему или разбить ее на более мелкие, независимые части.

Конечная цель для шаблонов архитектуры программного обеспечения - обеспечить масштабируемость, эффективность и простоту обслуживания программного обеспечения. Программное обеспечение консалтинговые услуги Это может помочь выбрать правильный из различных современных шаблонов архитектуры программного обеспечения.

14 лучших шаблонов архитектуры программного обеспечения для вашего проекта разработки программного обеспечения

Знайте все о различных типах шаблонов архитектуры программного обеспечения - как они разработаны, их слои и соединения, когда их выбирать, плюсы и минусы, а также примеры шаблонов архитектуры программного обеспечения в реальном мире. Разработка программного продукта Проект:

1.Микросервисы архитектурный шаблон

Вы, должно быть, слышали популярные дебаты между Microservice Vs. Монолитная архитектура. Архитектура микросервисов Победит в дебатах, когда речь заходит о разработке высокопроизводительных и масштабируемых программных решений.

Архитектурный шаблон микросервисов — это подход к проектированию, при котором большое приложение строится как набор небольших, независимо развертываемых сервисов. В этом случае каждая служба запускает свой собственный процесс и обменивается данными через API. Под упоминанием процессов мы подразумеваем управление пользователями, обработку платежей или выполнение заказов.

Таким образом, микросервисы становятся выбором No 1 для стартапов, масштабирующихся до уровня предприятия.

Когда использовать микросервисы?

• Строительный комплекс, развивающиеся системы (например, платформы SaaS). корпоративные программные решения)
• Команды нуждаются в независимом развертывании (например, трубопроводы CI/CD).
• Требуется для смешанных технологических стеков (например, Python для ML + Java для выставления счетов).
• Существуют высокие требования к масштабируемости (например, электронная коммерция во время Черной пятницы).

Короче говоря, микросервисы лучше всего подходят для предприятий, масштабируемых SaaS и многокомандных проектов. Таким образом, это становится одним из лучших вариантов среди шаблонов архитектуры корпоративного программного обеспечения.

Избегайте использования микросервисов

• Ваша команда небольшая (<5 разработчиков) или ваш проект простой (MVP).
• В вашей команде нет опыта DevOps (требуется Kubernetes, Docker).

Решение: 
Вы можете расширить свою команду, выбрав Нанять специальную команду разработчиков программного обеспечения и Наймите инженеров DevOps от нас.

Плюсы микросервисов

• Предлагает независимое масштабирование — это означает, что вы можете масштабировать только услугу «чекаут» во время пиковых продаж, а не все приложение.
• Поддерживает более быстрое развертывание — например, можно обновить сервис «поиска» без перераспределения всей системы.
• Это позволяет использовать Node.js для чата в реальном времени + Python для критически важных задач.
• Обеспечивает изоляцию от ошибок — это означает, что если служба «рекомендаций» не работает, остальная часть приложения все еще работает.

Минусы микросервисов

• Имеет сложную отладку — это говорит о том, что сложно отслеживать ошибки в более чем 50 службах (необходимо распределенное отслеживание).
• Проекты по разработке программного обеспечения на основе микросервисов часто стоят дорого, поскольку им требуются Kubernetes, шлюзы API и больше облачных ресурсов.
• Согласованность данных может быть проблемой здесь - например, в магазине электронной коммерции заказы могут временно отображаться как «в ожидании» из-за возможной согласованности.
• Задержка сети может стать проблемой, что приводит к вызовам API между службами, добавляя миллисекунды задержки.

Примеры программного обеспечения, созданного с помощью микросервисов

• Netflix использует сотни и тысячи микросервисов для управления аутентификацией пользователей, каталогом контента, механизмом рекомендаций, выставлением счетов и потоковой передачей.
• Uber Разделяет систему согласования поездок, платежей и расчетов ETA на услуги с помощью микросервисов.
• Spotify использует микросервисы для хранения независимых сервисов для профилей пользователей, плейлистов и аналитики.

Читайте также: Технологии для архитектуры микросервисов

2. Архитектурный шаблон событий

Архитектура, управляемая событиями, является одним из ведущих шаблонов проектирования архитектуры программного обеспечения, где компоненты взаимодействуют через асинхронные события (например, сообщения, уведомления), а не прямые запросы. Здесь события обычно являются уведомлениями об изменениях состояния или действий, таких как нажатие кнопки пользователем или захват данных датчиком.

Agile по ядру, событийно-ориентированная архитектура в основном рекомендуется для создания систем для ваших развивающихся потребностей и высокопроизводительных требований. Программные системы, построенные с использованием этого шаблона архитектуры, построены вокруг генерации, обнаружения и реакции на события.

Следовательно, если вы разрабатываете приложение в реальном времени, выбор архитектуры, основанной на событиях, работает лучше всего. Кроме того, ориентированная на события архитектура становится лучшей программной архитектурой для обработки данных в реальном времени, потому что она обрабатывает асинхронные потоки данных. Все это делает ее идеальной для цифровых решений, поддерживающих потоковую передачу в реальном времени и по требованию, торговлю акциями и датчики IoT.

Его ключевые компоненты включают:

• Продюсеры мероприятия: Совершать события, когда происходят конкретные действия или изменения.
• Потребители событий: Реагировать на события, выполняя конкретные задачи или обрабатывая данные.
• Каналы событий: Включите связь между производителями и потребителями, часто через брокеров сообщений или очереди (например, Kafka, RabbitMQ).
• Процессоры событий: Промежуточные компоненты, которые обрабатывают, фильтруют или маршрутизируют события до того, как они достигнут потребителей.

Когда использовать шаблон архитектуры программного обеспечения, управляемого событиями?

• Создание приложений в реальном времени (например, торговля акциями, живые оповещения)
• Приложения с высокой масштабируемостью (например, потоки данных датчиков IoT)
• Программное обеспечение, которое отделило рабочие процессы (например, электронная коммерция: заказ → оплата → доставка)
• Event-heavy apps (например, чат-приложения, игровые таблицы лидеров)

Избегайте, если

• Вам нужны системы программного обеспечения с высокой последовательностью (например, банковские операции).
• Ваша команда не имеет опыта работы с брокерами сообщений (Kafka, RabbitMQ) или такими интегрированными API.

Решение: Вы можете выбрать наш пользовательский Услуги по разработке и интеграции APIС помощью этого вы получаете доступ к профессионалам, которые являются экспертами по интеграции брокеров сообщений и интеграции API-интерфейсов клиентов.

Плюсы событийной архитектуры

• Свободное соединение гарантирует, что службы не должны знать друг о друге (например, Uber: запрос на поездку → отправка водителя → оплата).
• Предлагает масштабируемость, позволяя программному обеспечению обрабатывать более 100 событий / сек.
• Он имеет высокий уровень отказоустойчивости. Это означает, что если одна услуга не работает, события очерчиваются и обрабатываются позже.
• Это делает программное обеспечение очень отзывчивым. Например, пользователи получают мгновенную обратную связь (например, спортивные результаты в реальном времени).

Cons of Event-Driven Architecture (Архитектура событий)

• Он имеет сложный процесс отладки, как и микросервисы (он нуждается в инструментах, таких как Jaeger).
• Например, данные могут столкнуться с задержкой в миллисекунды (например, в конечном итоге прибывает доставка статуса заказа).
• Существуют также масштабируемые проблемы в программном обеспечении на основе архитектуры на основе событий.
• Расходы брокера сообщений складываются в общую стоимость, что также приводит к накладным расходам на инфраструктуру.
• Возможно, существует риск чрезмерной инженерии. Вы можете избежать использования этой архитектуры для простых приложений CRUD.

Примеры программного обеспечения, созданного с использованием даже управляемой архитектуры

• Uber использует архитектуру, управляемую событиями, для сопоставления поездок.
• Airbnb использует архитектуру, управляемую событиями, для обработки огромного количества пользовательских событий и обеспечения масштабируемой платформы в режиме реального времени и устойчивой к внешним воздействиям.

Как Uber это делает?Читать наш гид Создание приложения для бронирования поездок, такого как UBER.

3.Безсерверный шаблон архитектуры

В условиях изучения спроса на экономически эффективные и автоматические решения для малого бизнеса, шаблоны проектирования архитектуры без серверов являются идеальным решением. 

Серверная архитектура Это облачный дизайн, в котором разработчики развертывают код (обычно в качестве функций) без управления серверами.Облачный провайдер динамически распределяет ресурсы, масштабируя их автоматически на основе спроса.

Он стал любимым шаблоном архитектуры для малого бизнеса, потому что он поддерживает модель ценообразования с оплатой за использование, предоставляемую AWS Lambda для периодических рабочих нагрузок. Разработка программного обеспечения для стартапов Это может привести к непредсказуемому трафику.

Когда использовать шаблон архитектуры безсерверного программного обеспечения?

• Необходимо реализовать рабочие нагрузки, управляемые событиями (например, загрузка файлов, обработка данных IoT) 
• Приложения могут получать спорадический или непредсказуемый трафик (например, всплески маркетинговых кампаний).
• Необходимость Быстрое создание прототипов/MVP (быстрое развертывание, низкая начальная стоимость)
• Хотите интегрировать бэкэнды микросервисов (независимое масштабирование для API, auth, уведомлений)

Избегайте, если

• Программное обеспечение может иметь длительные процессы
• Вам нужна низкая задержка или постоянный высокий трафик.
• Строгие требования к задержке

Преимущества шаблона архитектуры без сервера

• Вы должны платить только за время исполнения.
• Автомасштабирование, что позволяет вашему программному обеспечению легко обрабатывать всплески трафика (например, продажи в Черную пятницу)
• Нет требований к патчингу сервера или планированию емкости
• Помогает развертывать приложения после
• Имеет встроенную отказоустойчивость благодаря облачной связи

Конусы шаблона архитектуры без сервера

• Холодные запуски могут вызвать начальную задержку (до 5 с) для неактивных функций.
• Высокая вероятность блокировки поставщика из-за сложности миграции между AWS/Azure/GCP
• Сложность отладки из-за распределенного отслеживания, необходимого для микросервисов
• Программное обеспечение может стоить вам больше в масштабе, потому что большие объемы вызовов могут превышать затраты на виртуальную машину.

Примеры программного обеспечения, построенного с шаблоном архитектуры без сервера

• Netflix использует архитектуру без сервера (в основном AWS Lambda) для различных задач, таких как кодирование видео, обработка данных и управление резервным копированием.
• Слак Использует безсерверную архитектуру через сервисы AWS, такие как Lambda, API Gateway и другие, для управления основными функциями и интеграцией для улучшения масштабируемости.

Читайте наш блог на WEB Создание приложения, такого как Netflix Чтобы узнать, как он использует безсерверную архитектуру.

4.CQRS Architecture Pattern

CQRS означает сегрегацию ответственности командных запросов, которая в основном разделяет операции чтения (запроса) и записи (команды) на отдельные модели. Эта сегрегация помогает оптимизировать производительность и масштабируемость для приложений с интенсивным использованием данных.

С тех пор наблюдается высокий рост спроса на использование шаблона архитектуры CQRS для приложений с большим объемом данных. Интеграция AI Услуги по обработке данных и аналитике стали необходимостью в этом цифровом мире персонализации.

Когда использовать CQRS?

• Системы с высоким уровнем чтения (например, панели инструментов для отчетности с 10-кратным количеством считываний, чем записей)
• Сложные домены, где чтение/запись требует различных оптимизаций (например, электронная коммерция: списки продуктов против обработки заказов).
• Системы, основанные на событиях (в сочетании с архитектурой, ориентированной на события, для аудиторских маршрутов)
• Команды, нуждающиеся в независимом масштабировании (например, масштабирование считываемых баз данных отдельно)

Избегайте использования CQRS, если

• Ваше приложение является простым CRUD (например, базовое решение CMS с равными чтениями / записями).
• Вам нужна сильная последовательность (например, банковские операции, где баланс должен быть мгновенно точным).

Плюсы CQRS

• Оптимизированная производительность, поскольку операции чтения используют денормализованные данные (что приводит к быстрым запросам); записи избегают сложных соединений.
• Возможно независимое масштабирование, например, чтение баз данных NoSQL и отдельное написание баз данных (SQL).
• Гибкость является плюсом при использовании различных технологий хранения данных в каждой модели. 
• Параллелизм команд является самым большим преимуществом, поскольку команды интерфейса и бэкэнда могут работать независимо, используя этот шаблон архитектуры программного обеспечения на моделях чтения / записи.

Содержание CQRS

• Сложность в этом плане обусловлена наличием двойных моделей и двойных кодовых баз, что увеличивает усилия по тестированию и отладке.
• Последовательность событий может быть поставлена под сомнение, поскольку модели чтения могут отставать от записей.
• Требуется, чтобы брокеры сообщений (например, Kafka) синхронизировали модели и уменьшали накладные расходы.

Примеры программного обеспечения, созданного с использованием архитектуры CQRS

• X (официально известный как Twitter) Возможно использование шаблона CQRS для улучшения масштабируемости и оптимизации платформы.

5. Сложный архитектурный шаблон

Также известный как шаблон архитектуры N-уровня, многоуровневый шаблон архитектуры популярен среди дизайнеров и архитекторов программного обеспечения. Кроме того, он популярен среди лучших базовых шаблонов архитектуры программного обеспечения, особенно для приложений Java EE. Не забывайте, многоуровневый - это экономически эффективный шаблон архитектуры для малого бизнеса, поскольку он имеет низкую начальную стоимость и прост в развертывании (например, Построение MVP Для местной пекарни CMS.

Он организует программное обеспечение в несколько слоев, каждый из которых отвечает за определенный набор задач или функций.Поскольку один слой сложен выше других, каждый слой взаимодействует со сложенным выше или ниже слоем, что помогает в продвижении модульности, ремонтопригодности и разделении проблем.

Его различные слои включают:

• Уровень представления: Именно здесь мы, как пользователи, взаимодействуем с программным интерфейсом и получаем информацию по запросам.
• Бизнес-слой: Он обрабатывает все операции, проверки и логику на бизнес-уровне и отвечает за выполнение таких операций по запросу.
• Постоянный слой: Он выступает в качестве посредника между бизнес-сферой и базой данных, которая управляет такими операциями, как объектно-реляционное картирование.  
• Слой данных: Независимый уровень от сервера приложений и помехи бизнес-логики, который управляет операциями с данными.

Когда использовать шаблон многоуровневой архитектуры?

• Простое и среднесложное приложение (например, внутренние инструменты, базовые приложения CRUD).
• Команды с четким разделением ролей (например, frontend против backend разработчиков).
• Проекты, требующие простого обслуживания (хорошо определенные слои уменьшают код спагетти (тот, который является грязным, неструктурированным и трудным для понимания программным кодом)).
• Образовательные цели (легко преподавать / изучать основополагающие концепции).

Избегайте использования шаблона архитектуры, если

• Вы создаете масштабируемые системы реального времени (в этом случае микросервисы работают лучше).
• Вам нужно независимое масштабирование компонентов (поскольку слоистая структура может сделать его плотно связанным).

Плюсы многоуровневой архитектуры

• Легко понять и реализовать, что делает его идеальным для начинающих.
• Пользовательский интерфейс, бизнес-логика и доступ к данным четко разделены.
• Слои можно тестировать самостоятельно.
• Минимальные потребности инфраструктуры по сравнению с распределенными моделями.

Конусы многоуровневой архитектуры

• Узкие места производительности могут появиться, поскольку каждый поступающий к нему запрос должен проходить через все слои, что добавляет задержку.
• Ограничения масштабируемости могут быть, так как все приложение должно масштабироваться вместе.
• Твердая связь затрудняет обновление одного слоя, не затрагивая других.
• Бизнес-логика часто протекает через слои с течением времени.

Примеры программного обеспечения, созданного с помощью шаблона слоеной архитектуры

• САП Он построен на основе многоуровневой архитектуры (трехуровневой: представление, приложение и база данных) для большей гибкости, масштабируемости и простоты обслуживания.
• Apache Struts Использует многоуровневый шаблон архитектуры (MVC (Model-View-Controller)) для лучшей ремонтопригодности, проверяемости и расширяемости.

Читайте также наш блог Архитектура веб-приложений Для сбора дополнительной информации о выборе шаблона MVC.

6. Гексагональная (порты/адаптеры) архитектура

Также известный как шаблон портов и адаптеров, шаблон шестиугольной архитектуры помогает создавать слабо связанные приложения на основе компонентов. Из-за этой функции приложения работают независимо, без зависимости от хранилищ данных или пользовательских интерфейсов или для тестирования подходов.

Являясь одним из примеров чистой архитектуры, шестиугольная архитектура дает компаниям гибкость в изменении технологических стеков с течением времени, практически не оказывая влияния на бизнес, предлагая долгосрочную надежность.

Основные компоненты:

• Домен (ядро): Содержит бизнес-логику и правила, не зависящие от внешних систем. 
• Порты: Входящий (Driven) определяет, как пользователи взаимодействуют с ядром, а исходящий (Driven) описывает, как ядро взаимодействует с внешними службами.
• Адаптеры: Первичные переводят HTTP-запросы в понятные для ядра команды, в то время как вторичные реализуют исходящие порты.

Следовательно, шаблон шестиугольной архитектуры набирает силу для ремонтопригодных, тестируемых систем.

Когда использовать шестиугольный архитектурный шаблон?

• Сложные домены с развивающимися бизнес-правилами (например, электронная коммерция, банковское дело).
• Многоканальные системы должны поддерживать API, пользовательские интерфейсы и пакетную обработку.
• Частые изменения в технологии (например, замена баз данных или фреймворков).
• Высокие требования к проверяемости (единица тестирования базовой логики в изоляции).

Избегайте использования шаблона шестиугольной архитектуры, если

• Создание простых приложений CRUD (избыток для минимальной логики)
• Сжатые сроки (первоначальная настройка добавляет сложности)

Преимущества шестиугольной архитектуры

• Лучшая проверяемость
• Гибкость в технологиях обмена
• Устойчивость, поскольку изменения в пользовательских интерфейсах/базах данных не требуют обновления базовой логики.
• Правила ведения бизнеса остаются независимыми от технических деталей.

Конусы шестиугольной архитектуры

• Первоначально сложный для проектирования портов / адаптеров (кривая глубокого обучения)
• Код болгарки (используемый в проекте неоднократно) адаптеров добавляет дополнительные слои
• Дополнительные уровни абстракции складываются в накладные расходы на производительность.

Примеры программного обеспечения, созданного с использованием шаблона шестиугольной архитектуры

• Netflix Также используется гексагональная архитектура в сочетании с микросервисами, чтобы иметь высокую степень гибкости и разъединения.
• PayPal Он использует это для отделения логики обработки транзакций от API и пользовательских интерфейсов, сохраняя при этом свою бизнес-логику чистой.

7. Космический архитектурный шаблон

Паттерн архитектуры на основе пространства также известен как облачная архитектура или архитектура пространства с связкой (модель совместно используемой памяти, где службы взаимодействуют посредством сложения связок, удаления или чтения). Это шаблон распределенных вычислений, который делает его одним из лучших шаблонов архитектуры программного обеспечения для обработки данных в режиме реального времени. Это решает проблемы с высоким трафиком и масштабируемостью путем разделения рабочих нагрузок приложений в нескольких экземплярах.

Здесь термин «пространство» относится к виртуализированным сеткам данных, которые действуют как совместное пространство памяти для всех компонентов приложения, обеспечивая эффективную связь и сотрудничество между службами.

Эти виртуализированные сетки данных также известны как сетки данных в памяти (IMDG), которые обрабатывают и хранят временные данные. Здесь сетка данных в памяти представляет собой распределенную систему, которая хранит данные в оперативной памяти нескольких серверов, а не на диске, чтобы обеспечить сверхбыстрый доступ к большим объемам данных.

Таким образом, будет меньше полагаться на базы данных, что приведет к снижению задержки и узким местам, связанным с устаревшими проектами, ориентированными на базы данных.

Когда использовать архитектурный шаблон на основе космоса?

• Обработка данных в режиме реального времени (например, торговля акциями, обнаружение мошенничества)
• Системы с высокой конкуренцией (например, продажи в электронной коммерции, аукционные платформы)
• Масштабируемое приложение с переменной рабочей нагрузкой (например, сезонные всплески трафика в розничной торговле)
• Неисправно-толерантные приложения (например, системы мониторинга здравоохранения)

Избегайте использования космической архитектуры, если:

• У вашего приложения низкий объем пользователей (избыток для простого CRUD)
• Вам нужна сильная согласованность данных.

Плюсы шаблона космической архитектуры

• Поддерживает почти линейную масштабируемость (горизонтальное масштабирование путем добавления ПУ)
• Обеспечивает приложения с низкой задержкой благодаря доступности данных в памяти
• Высокая отказоустойчивость приложений, где сбои PU не приводят к сбою системы, а скорее копируют данные через узлы.
• Предлагает экономическую эффективность, поскольку она снижает стоимость вызовов в базу данных и оптимизирует использование ресурсов.

Cons космического архитектурного шаблона

• Требуется опыт работы с распределенными системами и инструментами, такими как Apache Ignite или Hazelcast.
• Задержки репликации данных могут привести к временным несоответствиям.
• Испытания будут проходить, поскольку моделирование сценариев с высокой нагрузкой является дорогостоящим и трудоемким.

Примеры программного обеспечения, созданного с использованием шаблона архитектуры на основе космоса

• Amazon Shopping App использует шаблон архитектуры на основе пространства для обработки всплесков трафика путем динамического масштабирования процессоров
• LMAX Использует этот шаблон для высокоскоростной торговли.

8. Архитектурный шаблон клиент-сервер

Подключенный двумя основными объектами - клиентом и сервером - этот шаблон архитектуры создает систему, которая размещает, доставляет и управляет ресурсами по запросу. Клиент и сервер обычно взаимодействуют по сети, и они могут быть расположены на разных машинах или даже в разных географических местоположениях.

Эта архитектура создает четкое разделение труда, когда клиент обрабатывает пользовательский интерфейс, а сервер обрабатывает управление данными, бизнес-логику и обработку.

Когда использовать архитектуру клиент-сервер?

• Разработка веб-приложений (например, платформы электронной коммерции, CMS и сайты социальных сетей)
• - создание систем, в которых нескольким клиентам необходим доступ к централизованным ресурсам или услугам (например, ERP-системы); CRM решенияи облачные прикладные решения)
• Разработка сетевых приложений (например, приложений для чата и платформ для обмена файлами)
• Создание приложений для доступа к данным в режиме реального времени или по требованию.

Избегайте использования шаблона архитектуры клиент-сервер, если

• Вам нужна офлайн-функция (как мы включили в 6PP Приложение, созданное для одного из ведущих физиотерапевтов Америки и тренеров по силе и кондиционированию Джеффа Кавалье
• Создание децентрализованных систем.

Преимущества архитектуры клиент-сервер

• централизованный контроль за данными
• Приоритет безопасности в максимуме с аутентификацией / шифрованием
• Серверы масштабируются независимо
• Обновление логики сервера без изменения клиента

Конусы архитектуры клиент-сервер

• Системы, основанные на ответах в реальном времени или с низкой задержкой, могут столкнуться со значительными проблемами.
• Возможно, это не подходит для систем, которые требуют связи в режиме реального времени с ультранизкой задержкой.
• Простой сервер может нарушить работу всех клиентов.
• В пиковое время нагрузки система может замедлиться или сбой в худших сценариях.
• Если происходит нарушение данных, это может раскрыть все данные клиента, что приведет к проблемам доверия и несоблюдению нормативных требований.
• Для предотвращения несоответствий в совместно используемых данных необходим надлежащий механизм синхронизации.

Примеры программного обеспечения, созданного с использованием архитектуры клиент-сервер

• Gmail и Перспектива Как и почтовые клиенты, они разработаны с этой архитектурой.
• Google Docs и Microsoft Office 365 Такие службы хранения файлов используют шаблон архитектуры клиент-сервер, чтобы пользователи могли хранить файлы на серверах и получать к ним доступ с различных устройств.

Хотите использовать шаблон архитектуры клиентского сервиса для создания своего собственного ERP-решения? Услуги по разработке ПОР Для получения дополнительной информации.

9. Модель исчерпания событий

Event sourcing — это архитектурный шаблон, который фиксирует все изменения в состоянии приложения как последовательность неизменяемых событий, хранящихся в журнале только для приложений. Он связывается с базами данных, веб-серверами и целевыми системами, отправляя непрерывный поток сообщений.

Эта функция делает его пригодным для приложений, которые имеют дело с данными в реальном времени. Он также позволяет отслеживать аудит, временные запросы и сложные ответы бизнес-логики.

Когда использовать шаблон архитектуры поиска событий?

• Создание критически важных систем аудита (например, банковское дело, здравоохранение)
• Требуется временный анализ данных (например, «Показать баланс счета на любую прошлую дату»).
• Создание программного обеспечения для управления сложными бизнес-процессами (например, выполнение заказов с откатами)
• Для реализации CQRS (мощно сочетается с разделением ответственности командных запросов)

Избегайте использования шаблона архитектуры поиска событий, если

• Приложение имеет простые операции CRUD без необходимости аудита.
• Вы ставите немедленную последовательность выше возможной последовательности
• Ваша команда не имеет опыта в области дизайна (DDD)

Преимущества Event Sourcing Architecture Pattern

• Хорошо подходит для приложений, предоставляющих полный контрольный след (например, «Почему эта транзакция была отклонена 12 марта?»).
• Предлагает гибкость бизнеса в плане добавления новых прогнозов без переноса данных.
• Имеет отладку суперспособностей для воспроизведения событий для воспроизведения ошибок
• Работает в синергии с CQRS для оптимизации чтения отдельно от записи.

Cons of Event Sourcing Architecture Pattern (недоступная ссылка)

• Имеет крутую кривую обучения, поскольку она требует перехода от мышления CRUD к мышлению, основанному на событиях.
• Обработка версий — сложная задача, поскольку она требует управления версиями при изменении структуры событий.
• Восстановление государства от миллионов событий требует моментальных снимков
• Хранение стоит дороже с растущими журналами событий

Примеры программного обеспечения, созданного с архитектурным шаблоном Event Sourcing

• Git использует этот шаблон для контроля версий

Кроме того, Финансовые решения использовать эту систему для хранения данных о транзакциях в качестве неизменяемых событий для соблюдения и поддержки расследований возврата платежей. Платформы электронной коммерции также могут использовать это для отслеживания полной истории изменений заказа.

10. Архитектурный шаблон Circuit Breaker

Вдохновленный электрическими выключателями, этот один из современных шаблонов архитектуры программного обеспечения, выключатель, предотвращает каскадные сбои (где один сбой может вызвать другой, приводящий к цепной реакции) в распределенных системах. Это происходит путем временной блокировки запросов на отказные услуги.

Эта особенность схемы выключателя делает его идеальным для использования в сочетании с приложениями на основе микросервисов. Это помогает программному обеспечению быть более отказоустойчивым.

Когда использовать шаблон разбивки цепи?

• Экосистемы микросервисов (например, служба оплаты вызова электронной коммерции)
• Внешние зависимости API (например, служба погоды в приложении для путешествий)
• критически важные системы, где сбои дороги (например, API для здравоохранения);

Избегайте использования шаблона архитектуры Circuit Breaker, если

• Ваша система не имеет внешних зависимостей.
• Вы ставите выполнение запроса в приоритет по стабильности системы

Pros of Circuit Breaker Architecture Pattern (недоступная ссылка)

• Изолировать неэффективные службы для защиты более широкой системы
• Обеспечивает обратные ответы (например, кэшированные данные) во время отключений
• Автоматически повторяется после периодов тайм-аута
• Явные состояния отказа для команд операций (например, предупреждения приборной панели)

Cons of Circuit Breaker Architecture Pattern (недоступная ссылка)

• Он имеет сложность конфигурации, которая требует тестирования для настройки порогов (счет отказов, тайм-аут).
• Логика немного увеличивает время отклика
• Управление государством затруднено в распределенных безсерверных средах.

Примеры программного обеспечения, созданного с помощью шаблона Circuit Breaker

• Гистрикс, разработанная Netflix библиотека, построена на шаблоне выключателя, который обеспечивает устойчивость потокового сервиса.
• Amazon Использует схему выключателя для управления транзакциями и зависимостями от внешних API в масштабе.

11.Сайдкар архитектурный шаблон

В категории современных шаблонов архитектуры программного обеспечения, коляска является облачное программное обеспечение шаблон проектирования, в котором контейнер применяется для работы вместе с основным контейнером приложений, без изменения основной логики.

Здесь контейнер может нести дополнительные функции, такие как регистрация, мониторинг, безопасность или синхронизация данных, которые будут интегрированы с основным приложением.

Паттерн Sidecar действует как «со-пилот» для вашего основного сервиса, обрабатывая сквозные проблемы, такие как регистрация, безопасность и мониторинг. Спрос на этот шаблон архитектуры программного обеспечения растет с внедрением облачных технологий.

Когда использовать паттерн Sidecar?

• Реализация Service Mesh
• Модернизация системы наследия процессы (добавление телеметрии к старым приложениям без изменения кода)
• Реализация многоязычных сред (например, Java-приложение с ML-бокомаром на основе Python)
• Разгрузка инфраструктуры (увольнение SSL, ограничение скорости)

Избегайте использования шаблона Sidecar, если

• Приложение монолитно с простыми потребностями
• Вы не можете терпеть незначительные задержки (~ 5-15 мс за звонок)

Скриншоты Sidecar Pattern

• Основное приложение остается чистым, в то время как коляски обрабатывают этап обнаружения обслуживания (например, Consul), взаимный TLS (Transport Layer Security) (например, Istio), сборка метрик (например, Prometheus)
• Это делает возможным постепенное внедрение, добавляя несколько колясок в конкретный список услуг.
• Обеспечение равномерной регистрации/безопасности в рамках услуг полиглотов
• Прикрепите боковые вагоны к устаревшим приложениям для облачных функций (это может потребовать выбора эксперта) Облачные интеграционные сервисы)

Скриншоты Sidecar Pattern

• Накладные расходы на ресурсы могут возникнуть, поскольку каждый сервисный экземпляр нуждается в своем собственном коляске.
• Нужна распределенная трассировка для отслеживания запросов через коляски
• Сервисные сетчатые решения (Istio) имеют крутые кривые обучения

Примеры программного обеспечения, созданного с помощью Sidecar Pattern

• Кубернетес использует Sidecar в качестве своей сервисной ячеистой архитектуры
• Истио использует коляски для прокси-трафика между службами.
• Дапри Для своего времени выполнения он использует коляски.

12.Материнство архитектуры микроядра

В сущности, Microkernel Architecture разделяет основные функции от плагинов для модульности.

Также известный как архитектура плагинов, шаблон архитектуры микроядра состоит из двух объектов: функциональных возможностей основной системы (микроядра) и специализированных функций (модули плагинов).

Основная система фокусируется на основных функциональных возможностях для поддержания операций, в то время как модули плагинов являются автономными компонентами, предназначенными для специализированных задач. Следовательно, шаблон микроядра специфичен для модульных приложений (например, IDE).

Кроме того, шаблон архитектуры микроядра известен как экономически эффективный шаблон архитектуры для малого бизнеса. Это потому, что он добавляет функции постепенно без полного переписывания (например, небольшой инструмент SaaS).

Когда использовать архитектурный шаблон Mi crokernel?

• Системы, требующие высокой модульности и расширяемости (например, автомобильная ОС, устройства IoT)
• Здание Программные продукты решений с развивающимися функциями (например, IDE, такие как Eclipse, CMS, такие как WordPress)
• Сценарии, в которых обновления или изменения функций происходят часто, но не должны нарушать основные операции.
• Функциональность значительно варьируется между пользователями или развертываниями.
• Важно отделить ядро от дополнительных функций для обеспечения стабильности.
• Системы, критически важные для безопасности (например, QNX в автомобильных ADAS) (для этого, выбирая Облачные службы безопасности Может помочь

Не используйте шаблон архитектуры микроядра, если

• Создание высокопроизводительных монолитных приложений
• Сжатые сроки разработки простых приложений CRUD

Преимущества архитектуры микроядра

• Плагины могут быть добавлены/удалены без изменений ядра.
• Неудачи плагина не разрушают ядро
• Минимальная поверхность атаки ядра
• Плагины, протестированные в изоляции

Конусы шаблона архитектуры микроядра

• Могут возникнуть проблемы интеграции между основными системами и несколькими плагинами.

• Могут возникнуть проблемы с производительностью.
• Требует тщательного оформления контракта и его версии
• Плагины могут иметь взаимозависимости, создавая сложность в версиях и обновлениях.
• Управление плагинами может привести к более высокому использованию памяти и обработки, особенно в условиях ограниченных ресурсов.
• Ядро системы может стать узким местом для распределенных приложений.

Примеры программного обеспечения, созданного с помощью микроядра

• Затмение IDE использует эту архитектуру на основе плагинов для расширения своих функций
• WordPress/Drupal Использует это для расширения своей функциональности CMS через темы / модули.
• Apple macOS использует это для изоляции драйверов / сервисов в пространстве пользователя

Нужна помощь в выборе правильной архитектуры программного обеспечения для ваших решений CMS? Услуги по развитию CMS.

13. Архитектурный шаблон трубопроводного фильтра

Больше похоже на события и Структуры архитектуры микросервисовТрубофильтр разбивает задачи на более мелкие куски/последовательности этапов обработки, известные как фильтры, соединенные каналами, называемыми трубами.

Здесь каждый фильтр выполняет определенную операцию с данными и передает ее следующему встроенному фильтру через трубу обтекаемым образом.Следовательно, этот тип шаблона архитектуры программного обеспечения часто используется для оптимизации рабочих процессов обработки данных и создания модульных многоразовых компонентов.

Благодаря этому он облегчает обслуживание программного обеспечения и предлагает лучшую масштабируемость и многоразовое использование, гибкость в рабочем процессе и лучшую изоляцию от ошибок.

Узнать больше: Что такое программное обеспечение?

Когда использовать шаблон фильтра труб?

• Создание программных систем, в которых данные должны проходить через последовательность преобразований или операций.
• Идеально подходит для приложений, требующих непрерывной обработки потоков данных (например, анализа журналов, аналитики в реальном времени).
• Потребности в модульности/повторяемости
• Эффективны для таких задач, как анализ файлов журналов или генерация отчетов, где данные обрабатываются поэтапно.
• Создание приложений, работающих с параллельными рабочими нагрузками (например, обработка изображений / видео).

Избегайте использования шаблона фильтра трубопровода, если

• Создание приложений с низкой задержкой или в режиме реального времени
• Необходима сложная межфильтровая связь
• Динамические изменения рабочего процесса происходят часто
• Существуют жесткие ограничения в ресурсах
• Вам нужна мелкозернистая обработка ошибок
• Фильтры нуждаются во внешних триггерах

Архитектурный шаблон Pipe-Filter

• Каждый фильтр (этап обработки) является автономным, что облегчает разработку, понимание и обслуживание системы.
• Фильтры многоразовые по различным трубопроводам или приложениям, так как они предназначены для независимого и без гражданства.
• Новые функции могут быть добавлены путем простого вставки новых фильтров в трубопровод, не затрагивая остальную часть системы.
• Фильтры могут работать одновременно, если они спроектированы правильно, улучшая производительность на многоядерных системах.
• Линейный поток от ввода к выводу делает архитектуру предсказуемой и легко отслеживаемой.

Конусы шаблона архитектуры Pipe-Filter

• Сериализация данных/передача между фильтрами добавляет задержку
• Обработка ошибок в распределенных фильтрах является сложной задачей.
• Государственное управление сложно из-за его дизайна без гражданства.
• Приложения могут страдать от высокого использования памяти, так как каждая труба может включать буферизацию данных.
• Зависимость от формата данных.
• Требуется высокопроизводительный процессор и хорошая память.
• Добавление, удаление или изменение фильтров в трубопроводе может потребовать значительных усилий по реконфигурации и валидации.

Примеры программного обеспечения, созданного с помощью шаблона архитектуры Pipe-Filter

• Unix/Linux CLI В основном использует это для последовательной обработки потока данных.
• Adobe Premiere ProВидеоэффекты конвейеров используют этот шаблон архитектуры
• Apache NiFi использует этот шаблон для преобразования данных через архитектуру ETL

Из-за этих характеристик шаблона архитектуры Pipe-Filter вы можете считать его специализированным для конвейеров данных, управляемых с помощью сервисов аналитики больших данных.

14.Пер-к-пер архитектурный шаблон

Структуры архитектуры peer-to-peer (P2P) состоят из одноранговых устройств, где каждое одноранговое устройство построено из сервера и клиента в качестве децентрализованного объекта. Вместо того, чтобы быть подключенным к централизованному серверу, каждое одноранговое устройство связано с другими одноранговыми устройствами для обмена ресурсами, данными и услугами.

Децентрализация, прямая связь, масштабируемость, совместное использование ресурсов и отказоустойчивость являются ключевыми характеристиками этого шаблона архитектуры программного обеспечения P2P.

Когда использовать архитектуру однорангового программного обеспечения?

• Создание приложений, которые должны избегать центрального контроля.
• Существуют высокие требования к отказоустойчивости.
• Создание платформ, где участники часто присоединяются или уходят.
• Требуется распределенное взаимодействие внутри системы.

Избегайте использования архитектуры однорангового программного обеспечения, если

• Требуется централизованный контроль
• Низкая задержка и предсказуемая производительность имеют решающее значение
• Безопасность и доверие являются серьезной проблемой
• Регуляторное соблюдение имеет решающее значение

Архитектура однорангового программного обеспечения 

• Система, построенная с помощью этого, более устойчива, поскольку нет центрального сервера.
• P2P-сети эффективно масштабируются
• Каждый из них вносит свой вклад в общую производительность системы
• Устраняет необходимость в дорогостоящих центральных серверах или инфраструктуре.
• Пользователи контролируют свои собственные данные и участие.
• Избыточное хранение данных в нескольких одноранговых узлах повышает надежность.
• Некоторые P2P-системы (например, ячеистые сети) могут работать без подключения к Интернету.

Конусы архитектуры однорангового программного обеспечения

• Отсутствие высококачественных услуг.
• Это может быть сложно обеспечить надежную безопасность программного обеспечения.
• Производительность архитектуры может отсутствовать, так как присоединяется больше узлов.
• Комплексное управление распределенными ресурсами.
• Обеспечение доступности системы и непрерывности обслуживания становится затруднительным.
• Существуют связанные с этим юридические риски и риски соблюдения.

Примеры программного обеспечения, созданного с помощью архитектуры однорангового программного обеспечения

• BitTorrentдецентрализованная система, в которой пользователи (переры) напрямую обмениваются файлами друг с другом, а не полагаются на центральный сервер.
• Minecraft (Модированные серверы или LAN play) используют P2P-архитектуру для многопользовательской работы в локальных сетях.

Как выбрать правильный шаблон архитектуры программного обеспечения - анализ для разработки программного обеспечения

Выбор правильного шаблона архитектуры для ваших проектов разработки программного обеспечения требует тщательного анализа. Поэтому здесь мы попытались предоставить быстрый анализ для выбора правильного шаблона архитектуры программного обеспечения, который может выполнять вашу работу по сравнению.

Сценарий	Рекомендуемые шаблоны	Ключевые соображения
Масштабируемые, сложные системы (электронная коммерция, SaaS)	Микросервисы, Event-Driven, Serverless	Опыт команды DevOpsInfrastructure CostsAsynchronous Communication Needs
Обработка в реальном времени (IoT, торговля)	Связанные с событиями, космические, CQRS + Event Sourcing	Низкая латентностьВысокая параллельИстория событий/требования к аудиту
Эффективные по стоимости MVP/стартапы	Слоеный, без сервера, микроядро	Низкие первоначальные затраты Платить как вы идете ценыПростая до умеренной сложности
Модульные/расширяемые приложения (IDE, CMS)	Микрокернел, гексагональ, трубопроводный фильтр	Поддержка плагиновАдаптация к технологическим изменениямНеобходима конструкция конвейера данных
Недопускная способность	Circuit Breaker, микросервисы	Предотвращение каскадных сбоевПредлагает устойчивый дизайн сервиса
приложения с большими объемами данных (аналитика, приборные панели)	CQRS, Event Sourcing, Pipe-Filter (англ.)русск.	Read/write separationAudit trailsData Transformation Workflows (недоступная ссылка)
Децентрализованные системы (обмен файлами)	Peer-to-Peer (P2P)	Центральный сервер не требует совместного использования ресурсов Проблемы безопасности
Облачные приложения	Бессерверные, Sidecar, Microservices	Облачная интеграция (AWS/Azure)КонтейнеризацияАвтомасштабирование
Модернизация системы наследия	Боковой автомобиль, микросервисы	Добавление функций без переписывания возможно постепенное внедрение облака
Высококонкурентные системы (аукционы)	Космический, событийный	Сетки данных в памятиОбработка в реальном времениГоризонтальное масштабирование

Выбор правильного из различных типов шаблонов архитектуры программного обеспечения также зависит от того, какой из них является наиболее подходящим. Тенденции развития программного обеспечения Вы следите.

Читайте также: Паттерны проектирования программного обеспечения.

Заключение

Выбор правильного шаблона архитектуры программного обеспечения — это не просто техническое решение, а стратегический бизнес-движок. Изученные нами шаблоны, от микросервисов для масштабируемости предприятия до бессерверных для экономически эффективных стартапов, каждый из них решает уникальные проблемы, вводя компромиссы. Модели разработки программного обеспечения Также важно согласовать процесс разработки с целями проекта и потребностями бизнеса.

В MindInventory мы здесь, чтобы направлять вас на каждом шагу пути. Фаза обнаружения разработки программного обеспечения Выбор идеальной архитектуры, разработка и разработка вашего решения, тщательное тестирование, запуск и даже после запуска — мы являемся вашим надежным партнером на протяжении всего пути.
MindInventory заслужил репутацию ведущего Компания Software Development Наши решения позволяют миллионам пользователей работать без проблем и добиваться измеримого успеха.

FAQs о xSoftware Architecture Pattern