Архитектура приложений

Строительство цифрового мира: проектирование архитектуры приложений 

Разработчики создают программы, пишут код, формируя приложения для пользователей или обработки данных. Сложные программы, например, корпоративные порталы или банковское приложения, состоят из большого количества частей. Все это строится по плану — архитектуре системы, где сначала рисуют чертеж, а затем детализируют каждый элемент. В результате команда знает, что входит в программу, какие функции выполняются, как ее части взаимодействуют друг с другом и внешним миром, как обрабатываются данные. Подробнее о том, что такое архитектура приложения, ее видах, о процессе создания – в этой статье. 

Что такое архитектура приложения 

Архитектура приложения — это основа разработки программного обеспечения, которая задает общую структуру проекта и определяет, как компоненты приложения взаимодействуют друг с другом. Архитектура приложения похожа на чертеж здания, где указаны основные элементы и то, как они соединяются, чтобы все функционировало правильно.

Главная цель архитектуры приложения – создание структуры, которая позволит программе быть устойчивой, легко масштабироваться и удобно обслуживаться. Это значит, что приложение можно будет легко модифицировать и обновлять, поддерживать работоспособность при увеличении числа пользователей или объема данных. 

Почему архитектура веб-приложений так важна? 

Рыночные тренды постоянно меняются, ожидания пользователей возрастают, и для успешного бизнеса важно адаптироваться к этим изменениям. Веб-приложению требуется архитектура, способная создать надежную основу.

Web-приложения строятся из двух частей: клиентской стороны, которая включает в себя HTML, CSS и JavaScript для взаимодействия с пользователем, и серверной стороны, которая обрабатывает бизнес-логику и HTTP-запросы. Еще одна важная часть – сервер баз данных, который хранит необходимую информацию.

Процесс начинается, когда в адресную строку браузера вводится URL. Браузер отправляет запрос к серверу доменных имен, который определяет IP-адрес и направляет запрос к соответствующему серверу. Тот обрабатывает запрос, извлекает данные с сервера баз данных и отображает их на экране.

В архитектуре веб-приложений многоуровневая структура позволяет каждому уровню, от интерфейса пользователя до базы данных, работать независимо друг от друга. Это не только повышает безопасность, но и уменьшает нагрузку на приложение. Каждый уровень занимается своей специфической задачей, позволяя вносить изменения в один слой без нарушения функциональность других.

Таким образом, благодаря продуманной архитектуре, веб-приложение становится гибким, надежным и способным эффективно адаптироваться к изменениям, при этом стабильно взаимодействуя с пользователем. 

Основные признаки хорошей архитектуры: 

• Эффективность. Программа должна стабильно функционировать и быть надежной, безопасной, и способной масштабироваться.
• Гибкость. Изменения должны вноситься легко и быстро без масштабных проблем или ошибок.
• Расширяемость. Архитектура облегчает добавление новых функций, сохраняя при этом основную структуру и стабильность.
• Повторное использование. Компоненты разрабатываются так, что их применение возможно в различных системах.
• Сопровождаемость. Код оформляется читабельно и понятно для упрощения управления и внесения изменений.

Хорошо спроектированная архитектура критически важна для создания эффективных, удобных в обслуживании и адаптивных приложений. Ошибки в начальной стадии приводят к проблемам с производительностью, сложностям в поддержке и большим расходам на доработку в будущем. Наоборот, грамотный архитектурный подход позволяет строить надежные, масштабируемые приложения, готовые к изменениям и развитию. 

Виды архитектуры

Существует несколько видов архитектуры, каждый из которых предлагает уникальный способ структурирования приложений.

• Клиент-серверная архитектура. Приложение разделяется на две части: клиентскую и серверную. Клиентская часть обрабатывает пользовательский интерфейс и взаимодействует с пользователем, а серверная управляет бизнес-логикой и данными.
  Пример: Веб-сайт интернет-магазина, где веб-страницы – это клиентская часть, а сервер обрабатывает запросы к базе данных товаров и заказов.

• Одноуровневая архитектура (Single-tier). Компоненты приложения сосредоточены в одном месте без разделения на клиент и сервер.
  Пример: Текстовый редактор или калькулятор, где приложение полностью работает на одном компьютере пользователя.

• Многоуровневая архитектура (Multi-tier). Приложение разделяется на несколько слоев, каждый из которых отвечает за определенные функции. Часто используются три уровня: пользовательский интерфейс, бизнес-логика и база данных.
  Пример: Корпоративная система управления ресурсами компании, где пользователи взаимодействуют через веб-интерфейс, бизнес-логика обрабатывается на сервере, а данные хранятся в централизованной базе данных.

• Событийно-ориентированная архитектура. Компоненты приложения обмениваются сообщениями для координации работы и уведомления друг друга о событиях.
  Пример: Система управления заказами, где изменение статуса заказа генерирует события, которые уведомляют другие сервисы, например, сервис доставки.

• Слоистая архитектура (Layered Architecture). Приложение разделяется на горизонтальные слои, каждый из которых выполняет определенные задачи.
  Пример: Веб-приложение, где слой представления отвечает за отображение информации пользователю, слой бизнес-логики обрабатывает запросы, например, проверяет правильность данных или управляет транзакциями, а слой данных занимается хранением и извлечением данных.

Отдельно выделяются два вида архитектуры, которые пользуются популярностью среди разработчиков и применяются чаще всего: 

• Монолитная. Этот подход к созданию приложений подразумевает, что компоненты программы собраны вместе в едином блоке. Пользовательский интерфейс, обработка данных, логика работы и доступ к базе данных объединены в единый процесс. Преимущество такого подхода заключается в простой разработке и развертывании, так как разработчикам не нужно заботиться о согласовании множества разных элементов.
  Пример: Рассмотрим настольное приложение для учета финансов, где все — от ввода данных пользователя до их хранения и обработки — происходит в одной программе. Пользователь взаимодействует с единственным интерфейсом, что делает приложение быстрым в использовании и удобным для внесения изменений.

• Микросервисная. В отличие от монолитной архитектуры, микросервисный подход делит приложение на набор независимых компонентов, каждый из которых выполняет специфическую функцию. Эти компоненты, или микросервисы, работают автономно и общаются друг с другом посредством API и сетевых вызовов. Такая структура облегчает масштабирование и обновление отдельных частей приложения без переработки всей системы.
  Возьмем за пример банковское приложение. Один микросервис управляет входом в систему, регистрацией пользователей, безопасностью данных клиентов. Другой обрабатывает платежи и переводы. Третий — отправляет клиентам SMS и email уведомления. Каждый сервис независимо разрабатывается и обновляется, поэтому изменения вносятся в одну часть системы без риска нарушения работы других. Это обеспечивает гибкость и эффективность в управлении приложением. 

Каждая из этих архитектур имеет сильные и слабые стороны, и выбор между ними зависит от конкретных целей и условий проекта. Так, монолит подходит для небольших или средних проектов с ограниченным бюджетом, тогда как микросервисы предпочтительнее для больших, динамично развивающихся систем, требующих высокой степени масштабируемости и гибкости. 

Интеграции 

Интеграция — это объединение различных технологий, систем и данных в единую функционирующую среду для улучшения обмена данными и взаимодействия между отдельными компонентами. Она играет важную роль в цифровой трансформации предприятий, помогая синхронизировать процессы и повышать общую эффективность.

Основные виды интеграции:

• Файловый обмен. Используется для передачи данных между системами в определенном формате, например, CSV. Этот способ прост и не требует постоянного соединения между системами, но сталкивается с проблемами, такими как низкая скорость передачи и ненадежность. Также сложно автоматически проверить, корректно ли принят и обработан файл. Чтобы обойти этот недостаток, часто используют дополнительные каналы для подтверждения статуса файла, например, отправляя уведомления по электронной почте или записывая информацию в базу данных. Это обеспечивает асинхронный обмен данными, где отправляющая система не получает мгновенного подтверждения обработки файла.
• База к базе. Два приложения работают с одной базой данных, упрощая доступ и обмен информацией. Главное преимущество этого подхода — простота, а среди недостатков — сильная зависимость между системами. Также стоит учитывать, что этот метод обмена асинхронен и не позволяет автоматически передавать данные через триггеры. Это ограничивает его применение в динамичных сценариях.
• Удаленный вызов. Суть этого метода интеграции заключается в том, что одна система удаленно вызывает функции другой системы, передавая необходимые параметры. Удаленные вызовы осуществляются через протоколы HTTP или HTTPS, а также с использованием таких технологий, как REST, SOAP или GRPC, каждая из которых предлагает свои механизмы и форматы обмена данными. 

Чтобы взаимодействие приложений было эффективным, при выборе метода интеграции систем надо учитывать ряд важных аспектов: 

Эти факторы гарантируют, что интеграция будет не только возможной с технической стороны, но и улучшит эффективность и безопасность бизнес-процессов.

Процесс создания 

Процесс создания архитектуры приложения — это ключевой этап в разработке ПО, который определяет основу для дальнейшей работы над проектом. Состоит из следующих этапов: 

Применение

Так как монолитные системы становятся слишком большими для работы, многие предприятия стремятся разбить их на микросервисы. Это важный и нелегкий шаг. Для того, чтобы его сделать, надо сначала выделить в микросервисы функционал, который важен для бизнеса и подвержен частым изменениям. Каждый шаг миграции на микросервисы должен улучшать общую архитектуру. По этому пути пошла компания «Диасофт», которая создала платформу Digital Q.Archer, входящую в экосистему цифровой трансформации Digital Q для разработки микросервисных приложений.

При создании бизнес-приложений применяется компонентный подход. Основные элементы – Packaged Business Capabilities (PBC) – представляют собой приложения, которые решают определенные бизнес-задачи и состоят из нескольких микросервисов. Эти компоненты соединяются через API и события, выступая в роли строительных блоков для более сложных цифровых решений.

Технологическая платформа Digital Q.Archer включает в себя инструменты для полного цикла разработки приложений. Начиная с проектирования бизнес-архитектуры и заканчивая созданием готовых микросервисов.

«Дизайнер РВС» помогает легко спроектировать архитектуру приложения, точно соответствующую текущим бизнес-потребностям. Он позволяет описывать необходимые функции в терминах бизнеса, что включает в себя бизнес-объекты, их взаимосвязи, логические схемы и бизнес-процессы. На основе этой информации формируется «паспорт» PBC, который дает полное описание всех элементов и используется для автоматического создания микросервисов.

«Дизайнер микросервисов» преобразует разработанную бизнес-архитектуру в набор микросервисов, которые выполняют необходимые бизнес-функции. Этот процесс полностью автоматизирован, и системный архитектор просто контролирует его, определяя структуру будущих микросервисов. В результате создается готовый набор микросервисов, который включает код, структуру базы данных, API и события. 

Выводы

Проектирование архитектуры приложений похоже на создание архитектурного плана для многоквартирного дома, где каждая комната, каждый элемент должны идеально сочетаться, обеспечивая функциональность и устойчивость всего здания. Этот процесс не только формирует скелет программного обеспечения, но и определяет, как будут взаимодействовать его различные части, чтобы система работала без сбоев и соответствовала всем требованиям и ожиданиям.

Важность архитектуры заключается в том, что она позволяет программе быть масштабируемой, легко модифицируемой и удобной в обслуживании. Хорошо спроектированная архитектура минимизирует риски, связанные с изменениями, и сокращает затраты на доработку, облегчает добавление новых функций, повышает надежность и безопасность программы.

Хорошо продуманная архитектура ускоряет разработку, позволяя использовать те же компоненты в разных проектах. Это не только экономит время и ресурсы, но и помогает создавать приложения, которые легко адаптируются и масштабируются, чтобы соответствовать быстро меняющимся требованиям рынка.