Buforowanie w aplikacji natywnej dla chmury

Korzyści z buforowania są dobrze zrozumiałe. Technika ta polega na tymczasowym kopiowaniu często używanych danych z zaplecza magazynu danych do szybkiej pamięci masowej znajdującej się bliżej aplikacji. Buforowanie jest często implementowane w miejscach, gdzie...

• Dane pozostają stosunkowo statyczne.
• Dostęp do danych jest powolny, szczególnie w porównaniu z szybkością pamięci podręcznej.
• Dane są narażone na wysokie stopnie konfliktu.

Dlaczego?

Zgodnie ze wskazówkami dotyczącymi buforowania firmy Microsoft buforowanie może zwiększyć wydajność, skalowalność i dostępność poszczególnych mikrousług i całego systemu. Zmniejsza to opóźnienia i rywalizację o obsługę dużych ilości współbieżnych żądań do magazynu danych. Wraz ze wzrostem ilości danych i liczbą użytkowników tym większe są korzyści wynikające z buforowania.

Buforowanie jest najbardziej skuteczne, gdy klient wielokrotnie odczytuje dane, które są niezmienne lub które zmieniają się rzadko. Przykłady obejmują informacje referencyjne, takie jak informacje o produkcie i cenach, lub udostępnione zasoby statyczne, które są kosztowne do konstruowania.

Chociaż mikrousługi powinny być bezstanowe, rozproszona pamięć podręczna może obsługiwać współbieżny dostęp do danych stanu sesji, jeśli jest to absolutnie wymagane.

Należy również rozważyć buforowanie, aby unikać wielokrotnych obliczeń. Jeśli operacja przekształca dane lub wykonuje skomplikowane obliczenia, buforuj wynik dla kolejnych żądań.

Architektura buforowania

Aplikacje natywne dla chmury zwykle implementują architekturę rozproszonego buforowania. Pamięć podręczna jest hostowana jako oparta na chmurze usługa zapasowa oddzielona od mikrousług. Rysunek 5–15 przedstawia architekturę.

Rysunek 5–15. Buforowanie w aplikacji natywnej w chmurze

Na poprzedniej ilustracji zwróć uwagę, jak pamięć podręczna jest niezależna od i współdzielona przez mikrousługi. W tym scenariuszu pamięć podręczna zostaje wywołana przez API Gateway. Jak omówiono w rozdziale 4, brama służy jako interfejs dla wszystkich żądań przychodzących. Rozproszona pamięć podręczna zwiększa czas reakcji systemu, zwracając buforowane dane, gdy jest to możliwe. Ponadto oddzielenie pamięci podręcznej od usług umożliwia niezależne skalowanie pamięci podręcznej w górę lub w poziomie w celu spełnienia zwiększonego zapotrzebowania na ruch.

Na poprzedniej ilustracji przedstawiono typowy wzorzec pamięci podręcznej znany jako wzorzec cache-aside. W przypadku żądania przychodzącego najpierw zapytaj pamięć podręczną (krok 1) o odpowiedź. W przypadku znalezienia dane są zwracane natychmiast. Jeśli dane nie znajdują się w pamięci podręcznej (znane jako cache miss), są pobierane z lokalnej bazy danych w kolejnej usłudze (krok 2). Następnie jest zapisywany w pamięci podręcznej na potrzeby przyszłych żądań (krok 3) i zwracany do wywołującego. Należy zachować ostrożność w celu okresowego usuwania zbuforowanych danych, aby system działał sprawnie i spójnie.

W miarę rozwoju udostępnionej pamięci podręcznej może okazać się korzystne podzielenie danych na wiele węzłów. Może to pomóc zminimalizować rywalizację i zwiększyć skalowalność. Wiele usług buforowania obsługuje możliwość dynamicznego dodawania i usuwania węzłów oraz ponownego równoważenia danych między partycjami. Takie podejście zwykle obejmuje klastrowanie. Klastrowanie przedstawia zbiór węzłów federacyjnych jako bezproblemową, jednolitą pamięć podręczną. Jednak dane są rozproszone wewnętrznie w węzłach zgodnie ze wstępnie zdefiniowaną strategią dystrybucji, która równoważy obciążenie.

Usługa Azure Cache dla Redis

Azure Cache for Redis to bezpieczna usługa brokera buforowania danych i obsługi komunikatów, w pełni zarządzana przez firmę Microsoft. Używane jako oferta typu platforma jako usługa (PaaS) zapewnia dostęp do danych o wysokiej przepływności i małych opóźnieniach. Usługa jest dostępna dla dowolnej aplikacji na platformie Azure lub poza platformą Azure.

Usługa Azure Cache for Redis zarządza dostępem do serwerów Redis typu open source hostowanych w centrach danych platformy Azure. Usługa działa jako fasada zapewniająca zarządzanie, kontrolę dostępu i zabezpieczenia. Usługa natywnie obsługuje bogaty zestaw struktur danych, w tym ciągi, skróty, listy i zestawy. Jeśli aplikacja korzysta już z usługi Redis, będzie działać as-is z usługą Azure Cache for Redis.

Usługa Azure Cache for Redis to więcej niż prosty serwer pamięci podręcznej. Może obsługiwać wiele scenariuszy, aby ulepszyć architekturę mikrousług:

• Magazyn danych w pamięci
• Rozproszona nierelacyjna baza danych
• Broker komunikatów
• Serwer konfiguracji lub odnajdywania

W przypadku zaawansowanych scenariuszy kopia buforowanych danych może być utrwalana na dysku. Gdy zdarzenie katastrofalne wyłączy zarówno pamięć podręczną podstawową, jak i replikę, pamięć podręczna zostanie odtworzona z najnowszej migawki.

Usługa Azure Redis Cache jest dostępna w wielu wstępnie zdefiniowanych konfiguracjach i warstwach cenowych. Warstwa Premium oferuje wiele funkcji na poziomie przedsiębiorstwa, takich jak klastrowanie, trwałość danych, replikacja geograficzna i izolacja sieci wirtualnej.