الگوهای طراحی ابری (Cloud Design Patterns) پرکاربرد

در چشم انداز به سرعت در حال تحول تکنولوژی، رایانش ابری به عنوان سنگ بنای ساخت و استقرار اپلیکیشن‌های مدرن ظاهر شده است. از آنجایی که سازمان‌ها از فضای ابری استقبال می‌کنند تا مقیاس‌پذیری، قابلیت اطمینان و کارایی آن را به‌کار گیرند، نیاز به رویکردهای معماری کاملا تعریف‌شده باعث ایجاد مجموعه‌ای از الگوهای طراحی ابری پرکاربرد شده است. 

این الگوها راهنمایی‌های ارزشمندی را برای معماران و توسعه‌دهندگان فراهم می‌کنند و تضمین می‌کنند که برنامه‌ها برای عملکرد، امنیت و انعطاف‌پذیری در یک محیط ابری بهینه شده‌اند.

• مقیاس پذیری (Scale Out and Scale In): مقیاس پذیری یک اصل مهم در محاسبات ابری است. الگوی Scale Out شامل افزودن نمونه‌های(instance) بیشتری از یک برنامه کاربردی برای رسیدگی به تقاضای افزایش یافته است، در حالی که الگوی Scale In نمونه‌ها را در دوره‌های تقاضای کم کاهش می‌دهد. این تنظیم پویا، عملکرد بهینه منابع و استفاده کارآمد از آن را تضمین می‌کند.
• لود بالانسینگ (Load Balancing): الگوهای لود بالانسینگ، ترافیک ورودی شبکه را در چندین منبع توزیع می‌کنند تا از اضافه بار در یک نمونه(instance) جلوگیری کنند. این امر در دسترس بودن برنامه، پاسخگویی و تحمل خطا را افزایش می‌دهد. لود بالانسینگ را می توان در لایه‌های مختلف مانند برنامه، شبکه یا دیتابیس پیاده سازی کرد.
• حافظه پنهان (Caching): الگوهای Caching، از جمله شبکه‌های تحویل محتوا (CDN) و in-memory caching، عملکرد برنامه را با ذخیره داده‌هایی که اغلب به آنها دسترسی دارند، نزدیک به کاربر یا برنامه بهبود می‌بخشد. این امر تاخیر و بار سرور را کاهش داده و تجربه کاربری را افزایش می‌دهد.
• شاردینگ دیتابیس (Database Sharding): برای مدیریت مجموعه داده‌های بزرگ، الگوی Database Sharding یک پایگاه داده را به خرده‌های کوچکتر و قابل مدیریت تقسیم می‌کند. هر شارد(shard) را می‌توان در یک سرور جداگانه میزبانی کرد، که مقیاس افقی و بهبود عملکرد را برای برنامه های کاربردی داده فشرده ممکن می‌کند.
• تلاش مجدد و قطع کننده مدار (Retry and Circuit Breaker): سیستم‌های ابری مستعد خرابی‌های گذرا هستند. الگوی Retry به طور خودکار عملیات ناموفق را تکرار می‌کند، در حالی که الگوی Circuit Breaker از تلاش‌های مکرر در طول خرابی‌های طولانی مدت جلوگیری می‌نماید، بنابراین انعطاف پذیری برنامه را افزایش داده و زمان خرابی را کاهش می‌دهد.
• ایونت سورسینگ و (Event Sourcing and CQRS): تغییرات در وضعیت یک برنامه کاربردی را به صورت توالی از رویدادها ثبت می‌کند و امکان بازیابی و مسیرهای حسابرسی آسان را فراهم می‌نماید. این الگوها همراه با Command Query Responsibility Segregation (CQRS) که عملیات خواندن و نوشتن را از هم جدا می‌کند، ذخیره و بازیابی داده‌ها را بهینه می‌نماید.
• معماری میکروسرویس‌ها (Microservices Architecture): میکروسرویس‌ها شامل تجزیه یک برنامه کاربردی به سرویس‌های کوچک‌تر و آزادانه‌ای است که می‌توانند به طور مستقل توسعه، گسترش و مقیاس‌بندی شوند. این الگو باعث افزایش انعطاف پذیری، قابلیت نگهداری و سهولت توسعه می‌شود.
• محاسبات بدون سرور(Serverless Computing): معماری بدون سرور مدیریت زیرساخت را انتزاعی می‌کند و به توسعه دهندگان اجازه می‌دهد تا تنها بر روی کد تمرکز کنند. این الگو که توسط سرویس‌هایی مانند AWS Lambda و Azure Functions رایج شده است، به طور خودکار مقیاس می‌شود و هزینه‌های عملیاتی را کاهش می‌دهد.
• تکثیر داده‌ها و دیزستر ریکاوری (Data Replication and Disaster Recovery): تکرار داده‌ها افزونگی داده‌ها را در مناطق مختلف جغرافیایی تضمین می‌کند، در دسترس بودن داده‌ها و بازیابی فاجعه را افزایش می‌دهد. در صورت خرابی، برنامه‌ها می توانند به طور یکپارچه به یک منبع داده ثانویه سوئیچ کنند.
• امنیت و مدیریت هویت (Security and Identity Management): الگوهای طراحی ابری همچنین نگرانی‌های امنیتی را برطرف می‌کند. الگوهایی مانند هویت فدرالی (Federated Identity) و Perimeter Network از برنامه‌ها در برابر دسترسی غیرمجاز محافظت می‌کنند و یکپارچگی داده‌ها و حریم خصوصی کاربر را تضمین می‌نمایند.

در نتیجه، الگوهای طراحی ابری مجموعه‌ای جامع از راهکارها را برای معماری اپلیکیشن‌ها ارائه می‌دهد که به طور کامل از قدرت رایانش ابری استفاده می‌کند. با پیاده‌سازی این الگوها، سازمان‌ها می‌توانند برنامه‌هایی ایجاد کنند که نه تنها قوی، مقیاس‌پذیر و قابل اعتماد هستند، بلکه برای عملکرد و امنیت نیز بهینه‌سازی شده‌اند. همانطور که فناوری ابری به تکامل خود ادامه می‌دهد، این الگوها ابزارهای ارزشمندی برای معماران و توسعه دهندگان باقی خواهند ماند و آنها را به سمت ساخت برنامه‌های مدرن، کارآمد و کاربر پسند در دنیای رایانش ابری هدایت می‌کند.