Архитектура веб-приложений — это разновидность архитектуры программного обеспечения, которая описывает процессы, связанные с программами, запущенными в браузере. Вот почему в архитектуре мобильных приложений или программ для Интернета вещей используется другой тип цифровой архитектуры.

Архитектура веб-приложения содержит набор компонентов и описание их логического взаимодействия. В рамках процесса веб-разработки в целом он определяет будущий дизайн вашего продукта, его ИТ-инфраструктуру, пользовательский интерфейс, программные модули (дизайн веб-архитектуры), а также продвижение и монетизацию вашего будущего веб-приложения. Работа над этим — первый шаг при создании вашего продукта.

На основе решений, связанных с высокоуровневой архитектурой приложения (например, будет ли оно монолитным или основанным на микросервисном шаблоне), команда формирует более конкретные технические требования к будущему программному обеспечению и его уровням и планирует дальнейшую работу.

Вот следующие параметры, с помощью которых можно описать качество архитектуры веб-приложений:

Уровень безопасности и стабильность
Скорость обработки запросов
Возможность повторного использования компонентов
Ясность в отношении программного кода
Возможность собирать аналитику и независимо тестировать различные компоненты
Масштабируемость продукта и его компонентов
Уровень автоматизации системы

Кроме того, при работе над веб-архитектурой высокого уровня учитываются бизнес-задачи клиента и некоторые маркетинговые факторы. Например, владелец стартапа может сосредоточиться на опыте конкурентов и учесть их слабые стороны при разработке архитектуры веб-приложения со своей командой разработчиков.

Почему веб-архитектура имеет значение?

Проектирование архитектуры веб-приложений — это первый этап разработки программного обеспечения, а веб-архитектура, в свою очередь, является основой вашего веб-приложения. Так что же делает архитектуру цифрового продукта такой важной?

Во-первых, веб-архитектура — это буквально фундамент, на который вы кладете все остальные компоненты продукта. Если этот фундамент будет прочным и стабильным, дальнейшая работа над продуктом будет эффективной по времени и затратам. Если вы допустите ошибки на этом критическом этапе, все остальные этапы разработки программного обеспечения, включая изменение масштаба или написание компонентов с использованием определенного языка программирования, будут замедлены.

Во-вторых, высокоуровневую веб-архитектуру сложно изменить или модифицировать на более поздних этапах разработки продукта. Как правило, серьезные изменения такого рода буквально означают, что вам нужно перестроить нужный продукт с нуля. Такое решение означает перенос даты выпуска, а также потерю финансовых ресурсов, связанных с невозможностью использования компонентов из предыдущей версии вашего Node.js архитектура веб-приложений на Python или Java.

В-третьих, обслуживание веб-приложений может стать более дорогостоящим, если вы приняли неверные решения на этапе общей разработки архитектуры.

Конечно, невозможно предусмотреть все при создании своего веб-приложения. Технология, рынок, потребности пользователей и бизнес-цели вашей компании могут очень быстро измениться в эти неспокойные времена. Тем не менее, мы постараемся ознакомить вас с основными правилами работы над веб-архитектурой, которые сэкономят время и усилия.

В чем разница между архитектурой программного обеспечения и дизайном программного обеспечения?

Если вы новичок в процессе создания веб-приложений, есть вероятность, что вы перепутаете понятия архитектуры программного обеспечения и проектирования программного обеспечения. По этой причине мы хотели бы подробнее остановиться на различиях между ними.

Архитектура разработки веб-сайта является результатом первого этапа разработки вашего продукта. В документах, описывающих такую архитектуру, подробно описываются такие вещи, как высокоуровневые компоненты вашей системы, а также связи между ними. В рамках разработки веб-приложений работа с цифровой архитектурой включает в себя поиск соответствующего шаблона и определение других ключевых характеристик компонентов системы (например, принятие решения в пользу NoSQL или SQL).

Вопрос о разработке программного обеспечения поднимается на более поздних этапах разработки продукта (на уровне кода), когда шаблоны проектирования веб-приложений уже известны. Проектирование программного обеспечения заключается в непосредственном написании кода для компонентов архитектуры веб-приложений и формировании программных модулей и классов.

Иногда на этапе работы над программным дизайном нового веб-продукта программисты обнаруживают, что могут заимствовать некоторые части кода из открытых источников и тем самым оптимизировать свою работу. В то же время уже созданную веб-архитектуру для одного продукта обычно сложно адаптировать к новому продукту.

Схема архитектуры веб-приложений

Независимо от того, каким будет ваш будущий цифровой продукт и какие высокие нагрузки он должен будет поддерживать, архитектуру веб-приложения, которое вы предоставляете на начальном этапе, можно описать с помощью простой диаграммы. Вкратце, любое взаимодействие между сервером и пользователем в Интернете выглядит следующим образом:

Пользователь использует браузер для ввода своего запроса (это может быть адрес веб-сайта, на который он хочет перейти (URL), или команда, которую он отправляет через интерфейс веб-страницы).
Браузер переводит запрос пользователя на цифровой язык, а затем определяет путь к нужному пользователю сайту и запрашивает к нему доступ.
Когда сервер найден, он получает запрос браузера, обрабатывает его и в ответ на него отправляет требуемые данные.
Браузер пользователя обрабатывает эти данные и отображает результат на экране пользователя: новую или обновленную веб-страницу.

Современная веб-архитектура основана на принципах, описанных на этой схеме. Хотя эта схема взаимодействия пользователя и сервера может показаться простой и понятной, существует множество подходов и архитектурных шаблонов, подходящих для конкретных типов веб-приложений.

Среди рекомендаций по архитектуре веб-приложений вы можете найти следующий пример: схема, в которой присутствуют такие уровни, как административный, API, приложение, база данных, интеллектуальный анализ данных и клиент. Эта конфигурация считается наиболее стабильной и надежной и позволяет системе поддерживать высокие нагрузки.

В следующем параграфе мы опишем сущность различных уровней и компонентов архитектуры веб-приложений.

Компоненты архитектуры веб-приложений

Компоненты приложений являются наиболее важной, но не единственной частью архитектуры веб-приложений. Помимо этого, вы будете иметь дело с данными для проектирования вашей базы данных и промежуточного программного обеспечения. Тем не менее, именно компоненты вашей системы определяют функции вашего будущего продукта и качество пользовательского интерфейса, который ваше веб-приложение будет предлагать пользователям Интернета.

Современная архитектура веб-приложений состоит из двух категорий компонентов: структурных и компонентов пользовательского интерфейса и пользовательского интерфейса. Компоненты первой группы создаются с использованием таких языков программирования, как Java, .Net, NodeJS или Python. Компоненты пользовательского интерфейса и UX создаются дизайнерами. После создания их дизайн-макеты обычно отправляются для дальнейшей реализации программистами в виде рабочего интерфейса веб-приложения.

Структурные (серверные) компоненты: ваш сервер и база данных

Компоненты пользовательского интерфейса и пользовательского интерфейса (клиента): включает элементы уведомлений интерфейса и элементы управления вводом, навигационные компоненты, панели администрирования и другие панели мониторинга, макеты дизайна, инструменты отслеживания активности, информационные элементы и многие другие

Целью компонентов архитектуры веб-приложений UI и UX является создание идеального пользовательского интерфейса. В то же время структурные компоненты в большей степени обеспечивают бесперебойную работу веб-приложения и его функций. Вы можете использовать модель веб-приложения, состоящую из одного сервера и одной базы данных, или вы можете разработать приложение, которое работает на нескольких серверах и базах данных. Второй подход считается более устойчивым и надежным.

Уровни архитектуры веб-приложений

Компоненты веб-архитектуры касаются общей конфигурации системы, без указания ее уровней. А уровни архитектуры веб-приложений — это вертикальная структура вашей будущей системы. Именно диаграмма уровней описывает, сколько из них вам нужно и как они взаимосвязаны, и дает вам представление о сложности вашего продукта.

Понимание логики слоев также позволяет более точно оценить бюджет разработки веб-приложений.

Уровень представления (PL)

Этот уровень отвечает за получение входных данных, их обработку, а затем отображение результатов, предоставленных сервером, в клиентском браузере. Уровень представления охватывает пользовательский интерфейс в целом. Она включает в себя все элементы пользовательского интерфейса, а также потенциальные взаимодействия, которые могут возникать между пользователем и веб-страницей.

Уровень бизнес-логики (BLL)

Ваше веб-приложение, независимо от того, выбираете ли вы монолитный или микросервисный подход, обладает определенными функциями. Чтобы сделать их доступными для пользователя, вам необходимо добавить их в качестве функций на уровне бизнес-логики вашей системы. Эти функции включают в себя процесс входа в систему, функцию онлайн-заказа, обмен сообщениями, а также другие формы взаимодействия с контентом на странице.

Уровень доступа к данным (DAL)

Этот уровень также является частью типичного дизайна веб-архитектуры. Это портал к данным, которые вы храните в памяти вашего сервера. С помощью этого уровня вы можете получать доступ к своим данным и управлять ими, включая выполнение таких действий, как создание, чтение, обновление и удаление сохраненных данных (CRUD).

Уровень обслуживания данных (DSL)

Этот уровень обеспечивает безопасность вашей базы данных, а также данных, которые вы сохраняете после взаимодействия с клиентами. Данные, которые хранятся на вашем сервере, передаются на уровень представления системы через уровень обслуживания данных. Таким образом, у вас есть возможность дополнительной защиты данных.

Типы архитектуры веб-приложений

Существует несколько популярных шаблонов архитектуры веб-приложений, и ниже мы описали их для вас.

Клиент—сервер

Независимо от языка программирования и особенностей инфраструктуры вашего продукта, вы, скорее всего, будете использовать этот тип веб-архитектуры для своего продукта в целом или для его отдельных функций.

Это базовая модель для функционирования любого веб-приложения. В соответствии с ней клиент отправляет запрос на сервер, а сервер, в свою очередь, отправляет пакет данных в ответ. Если вы не используете другие модели архитектуры веб-приложений, ваша архитектура называется монолитной.

Микросервисы (сервис-ориентированная архитектура, SOA)

Если вы планируете запустить большой и сложный онлайн-продукт, этот проект архитектуры веб-приложения, вероятно, будет соответствовать вашим потребностям. Ключевым преимуществом ИТ является то, что он позволяет легко изменять масштаб вашего продукта, а также добавлять что-то в его функциональность.

Модель основана на идее, что отдельный микросервер отвечает за каждую функцию в вашей системе (или группу функций) и находится в постоянном контакте с другими микросерверами. Такой подход упрощает тестирование различных частей системы, а также их обслуживание.

Бессерверный

Проще говоря, бессерверная модель — это один из шаблонов проектирования веб-приложений, который помогает оптимизировать бюджет за счет аутсорсинга определенных операций с использованием облачных сервисов.

Полностью бессерверные решения очень редки для веб-приложений, однако большинство современных стартапов пытаются использовать сторонние сервисы, чтобы ускорить запуск продукта и даже повысить его надежность. Функциональность, которую можно обеспечить с помощью сторонних облачных серверов (например, предлагаемых Amazon или Microsoft), — это обмен сообщениями, авторизация, банковские операции, распознавание объектов на изображениях и многие другие.

Прогрессивные веб-приложения (PWA)

Прогрессивные веб-приложения — это последняя тенденция в мире архитектуры разработки веб-сайтов. Выбрав этот подход, вы можете предложить своему клиенту расширенный пользовательский интерфейс. В частности, ваш веб-сайт будет вести себя как мобильное приложение, но вашим пользователям не нужно будет ничего загружать на свои устройства (как в случае с мобильными приложениями).

Прогрессивные веб-приложения могут работать в автономном режиме, отправлять пользователям push-уведомления и взаимодействовать с API вашего оборудования.

Одностраничные приложения (SPA)

Полная перезагрузка веб-страницы требует времени и ухудшает работу пользователя. Чем дольше пользователю нужно ждать, чтобы увидеть содержимое или выполнить необходимую операцию, тем выше показатель отказов вашего продукта.

Среди рекомендаций по архитектуре веб-приложений вы найдете множество примеров технологии одностраничных приложений (возьмите любую социальную сеть, чтобы увидеть, как это работает). Итак, что такое одностраничное приложение? Вместо полной перезагрузки веб-страницы, в ответ на запрос пользователя, перезагружается только определенная область этой страницы, таким образом, это экономит ресурсы для каждого уровня веб-приложения.

Монолит или микросервис?

Как вы уже знаете, существует два основных современных подхода к веб-архитектуре. Чтобы помочь вам выбрать тот, который, скорее всего, подойдет именно вам, давайте проанализируем их ключевые функции, преимущества и варианты использования.

Монолитная архитектура

Лучше всего подходит для небольших продуктов с простой функциональностью, универсальных продуктов, предназначенных для обработки небольшого трафика (пример: веб—приложения для конвертации валют, блоги)

Преимуществом этой модели является ее простота. Для создания и поддержки приложения такого типа требуется минимум ресурсов и, соответственно, небольшой бюджет. В то же время монолитная архитектура не ограничивает вас в разработке вашего продукта, поскольку этот тип архитектуры может быть преобразован в будущем, превратив его в микросервисный тип архитектуры.

Скачки трафика могут быть серьезной проблемой для монолитных веб-приложений. В случаях значительного роста трафика приложение может выйти из строя из-за ограниченных возможностей его серверов. Это часто приводит к высокому показателю отказов, а также к снижению ваших позиций в SEO (поисковой оптимизации).

Микросервисная архитектура веб-приложения

Лучше всего подходит для крупномасштабных или сложных продуктов или веб-приложений, которые вы планируете масштабировать; систем, функциональность которых вы планируете регулярно обновлять; тестирования различных подходов к обслуживанию клиентов в вашем продукте (пример: социальные сети)

Современная веб-архитектура должна быть максимально гибкой, чтобы вы могли легко и быстро адаптировать свой продукт к потребностям рынка и ожиданиям ваших пользователей. Более того, если вы планируете запустить международный проект, число пользователей которого может расти экспоненциально, микросервисная модель будет безопасным вариантом. Это позволяет добавлять новые компоненты в систему и исправлять любые ошибки, не отключая все.

Микросервисная архитектура построена по принципу одного сервера, отвечающего за одну функцию (например, обмен сообщениями, загрузка файлов, регистрация пользователей и так далее). Вот почему вы можете назначить разные команды для работы на каждом сервере и, таким образом, ускорить процесс разработки. Кроме того, вы можете использовать облачные серверы для выполнения некоторых своих операций.

Как вы выбираете между монолитной и микросервисной моделями? Мы рекомендуем вам всегда помнить о своих бизнес-целях (включая долгосрочные цели) и требованиях к продукту.

Если вы ограничены во времени и бюджете и хотите изучить спрос, прежде чем вкладывать значительные средства в свои продукты, начните с монолитной архитектуры, ориентированной на основные функции вашего веб-приложения.

Итог

Работа над архитектурой веб-приложений является ключевым этапом в разработке вашего цифрового продукта. Ошибки, допущенные на этом этапе, обходятся очень дорого: они могут привести к значительной задержке даты выпуска веб-приложения и потерям бюджета из-за переделки системных компонентов.

Список источников

Arslan Tayliyev/ Web Application Architecture: Best Practices and Guides/URL: https://dev.to/lanars_inc/web-application-architecture-best-practices-and-guides-35ek
Preethi Kasireddy/ The Architecture of a Web 3.0 application/URL: https://www.preethikasireddy.com/post/the-architecture-of-a-web-3-0-application
Hiren Dhaduk/An Ultimate Guide to Web Application Architecture/URL: https://www.simform.com/blog/web-application-architecture/

Архитектура Web-приложений

Список источников

Похожие записи/страницы: