Was ist Anwendungsarchitektur?

26. März 2024

Anwendungsarchitektur ist die übergeordnete Struktur von Software AnwendungenDarin wird dargelegt, wie Komponenten interagieren und organisiert sind, um Funktionalitäts- und Leistungsziele zu erreichen. Es umfasst die im Entwicklungsprozess verwendeten Frameworks und Methoden, einschließlich der Auswahl Programmiersprachen, Datenspeicherlösungen und die Interaktion zwischen den verschiedenen Teilen der Anwendung, wie z. B. Benutzeroberflächen, Geschäftslogik und Datenzugriffsschichten. Diese Architektur ist darauf ausgelegt, spezifische Anforderungen zu erfüllen, wie z Skalierbarkeit, Sicherheit und Wartbarkeit, um sicherzustellen, dass die Anwendung im Laufe der Zeit wachsen und sich anpassen kann.

Vorteile der Anwendungsarchitektur

Die Anwendungsarchitektur ist ein entscheidendes Element der Softwareentwicklung und trägt dazu bei, den Entwicklungsprozess zu rationalisieren und die Qualität des Produkts zu verbessern. Eine klar definierte Anwendungsarchitektur bietet folgende Vorteile:

  • Skalierbarkeit. Eine gut gestaltete Anwendungsarchitektur ermöglicht es dem System, ohne nennenswerte Nacharbeit mit dem Unternehmen oder der Benutzerbasis zu wachsen. Eine skalierbare Architektur stellt sicher, dass die Anwendung erhöhte Lasten bewältigen kann, indem sie entweder skaliert (Hinzufügen weiterer Ressourcen zur vorhandenen Infrastruktur) oder skaliert (Hinzufügen weiterer Ressourceninstanzen) wird.
  • Wartbarkeit. Mit einer klaren Architekturstruktur lässt sich Software einfacher warten und aktualisieren. Entwickler können schnell verstehen, wie verschiedene Teile der Anwendung interagieren, wodurch es einfacher wird, Teile des Systems zu ändern, zu erweitern oder zu reparieren. Dies reduziert den Zeit- und Kostenaufwand für die Wartung der Software über ihren Lebenszyklus.
  • Security. Die Anwendungsarchitektur umfasst den Entwurf sicherer Komponenten und die Implementierung bewährter Sicherheitspraktiken. Durch die Berücksichtigung der Sicherheit auf Architekturebene sind Anwendungen besser geschützt Schwachstellen und Angriffe. Zu den in die Architektur eingebetteten Sicherheitselementen gehören Datenspeichersicherheit, Verschlüsselung vertraulicher Informationen und die Verwendung sicherer Kommunikationsprotokolle.
  • Performance Eine durchdacht gestaltete Architektur kann die Leistung einer Anwendung erheblich steigern, indem sie den Datenfluss optimiert, Redundanz reduziert und eine effiziente Ressourcennutzung gewährleistet. Leistungsüberlegungen könnten Caching-Strategien umfassen, Datenbank Optimierung und die Verwendung geeigneter Datenstrukturen und Algorithmen.
  • Prüfbarkeit.  Mit Testbarkeit gestaltete Architekturen erleichtern die Implementierung automatisierter Teststrategien wie Unit-Tests, Integrationstests und Funktionstests. Dies führt zu zuverlässigerer Software, da Probleme frühzeitig im Entwicklungsprozess erkannt und behoben werden können.
  • Wiederverwendbarkeit. Eine gute Anwendungsarchitektur beinhaltet häufig modulare Designprinzipien, bei denen Komponenten oder Module in verschiedenen Anwendungsteilen oder Projekten wiederverwendet werden können. Dies reduziert Entwicklungszeit und -aufwand, da bestehende Lösungen angepasst werden können, anstatt von Grund auf neu erstellt zu werden.
  • FlexFähigkeit und Anpassungsfähigkeit. Anwendungen, die auf einer soliden Architektur basieren, sind darauf ausgelegt flexflexibel und anpassbar an technologische Veränderungen, Benutzeranforderungen oder Geschäftsziele. Dies bedeutet, dass die Anwendung im Laufe der Zeit weiterentwickelt werden kann, ohne dass eine vollständige Überarbeitung erforderlich ist, wodurch die anfängliche Investition in die Software geschützt wird.

Anwendungsarchitekturtypen

Anwendungsarchitekturen können in mehrere Typen eingeteilt werden, jeder mit seinen eigenen Prinzipien, Vorteilen und Anwendungsfällen.

Monolithische Architektur

Dies ist eine der einfachsten Formen der Anwendungsarchitektur, bei der alle Anwendungskomponenten eng miteinander verbunden sind und als eine Einheit funktionieren. Diese Architektur ist einfach zu entwickeln, bereitzustellen und vertikal zu skalieren, kann jedoch mit zunehmender Komplexität der Anwendung zu einer Herausforderung werden.

Geschichtete (N-Tier) Architektur

Diese Architektur wird häufig in herkömmlichen Webanwendungen verwendet und organisiert die Anwendung in Schichten mit jeweils einer bestimmten Verantwortung. Typische Schichten umfassen Präsentation, Geschäftslogik, Datenzugriff und Datenspeicherung. Diese Struktur unterstützt die Modularität und Trennung von Belangen, kann jedoch zu Leistungsengpässen führen, wenn sie nicht sorgfältig konzipiert wird.

Microservices-Architektur

Microservices-Architektur ist ein Ansatz, bei dem die Anwendung aus kleinen, unabhängig einsetzbaren Diensten besteht, von denen jeder seinen Prozess ausführt und über leichtgewichtige Mechanismen kommuniziert, z HTTP. Diese Architektur bietet eine hohe Skalierbarkeit, flexFlexibilität und Belastbarkeit, wodurch es für komplexe, groß angelegte Anwendungen geeignet ist.

Serviceorientierte Architektur (SOA)

Ähnlich wie bei Microservices konzentriert sich SOA auf die Unterteilung der Anwendung in Dienste; Der Schwerpunkt liegt jedoch auf der Interoperabilität und Wiederverwendbarkeit zwischen verschiedenen Anwendungen und Systemen. SOA-Dienste sind so konzipiert, dass sie lose gekoppelt und orchestriert werden, um umfassende Arbeitsabläufe zu schaffen.

Ereignisgesteuerte Architektur

Diese Architektur basiert auf der Produktion, Erkennung, dem Verbrauch und der Reaktion auf Ereignisse. Komponenten kommunizieren über Ereignisse, was zu stark entkoppelten Systemen führt. Dies ist besonders nützlich für Anwendungen, die Datenverarbeitung und Reaktionsfähigkeit in Echtzeit erfordern.

Objektgesteuerte Architektur

Bei der objektgesteuerten Architektur liegt der Schwerpunkt auf dem Entwurf von Softwaresystemen rund um Objekte, also Entitäten, die Daten und Operationen kombinieren. Es nutzt die Prinzipien der objektorientierten Programmierung wie Kapselung, Vererbung und Polymorphismus, um modulare, skalierbare und wartbare Anwendungen zu erstellen. Dieser Ansatz erleichtert die Wiederverwendbarkeit von Code und eine natürliche Zuordnung zwischen Softwarekomponenten und realen Entitäten.

Serverweniger Architektur

Bei diesem Modell schreiben und implementieren Entwickler Code, ohne sich um die zugrunde liegende Infrastruktur zu kümmern. Der cloud Der Anbieter verwaltet dynamisch die Zuweisung von Maschinenressourcen. Diese Architektur ist für sporadische Arbeitslasten kosteneffektiv und vereinfacht den Betrieb, obwohl sie einige Vorteile mit sich bringen kann Lieferantenbindung und weist Einschränkungen bei lang laufenden Prozessen auf.

Sechseckige Architektur (Ports und Adapter)

Diese Architektur betont die Trennung der Kerngeschäftslogik von externen Belangen wie Benutzeroberflächen oder Datenzugriff. Der Anwendungskern interagiert über Ports und Adapter mit der Außenwelt und erleichtert so das einfache Testen und die Anpassung an neue Technologien oder Schnittstellen.

Saubere Architektur

Wie die sechseckige Architektur konzentriert sich auch die saubere Architektur auf die Trennung von Belangen durch die Aufteilung des Systems in konzentrische Schichten, wobei der Schwerpunkt auf der Unabhängigkeit der Geschäftslogik liegt UI, Framework- und Datenbankprobleme. Dadurch wird sichergestellt, dass die Anwendung testbar bleibt. flexflexibel und unabhängig von externen Agenturen.

Domain-Driven Design (DDD)

Obwohl DDD per se kein Architekturmuster ist, stellt es Prinzipien und Muster bereit, die die Strukturierung von Software entsprechend der Geschäftsdomäne leiten. Anwendungen, die nach DDD-Prinzipien entwickelt werden, übernehmen häufig Elemente geschichteter und sechseckiger Architekturen und konzentrieren sich auf die Erstellung eines Modells, das das zu automatisierende reale System widerspiegelt.

Best Practices für die Anwendungsarchitektur

Die Entwicklung skalierbarer, wartbarer und qualitativ hochwertiger Software hängt von der Einhaltung bewährter Methoden in der Anwendungsarchitektur ab. Hier sind einige wichtige Best Practices, die Sie berücksichtigen sollten:

  • Beginnen Sie mit einem klaren Verständnis der Anforderungen. Bevor Sie sich mit dem Design befassen, stellen Sie sicher, dass die geschäftlichen, technischen und Benutzeranforderungen klar verstanden und dokumentiert sind. Dieses Verständnis leitet die Wahl der Architektur und des Technologie-Stacks und stellt sicher, dass das Endprodukt seine beabsichtigten Ziele erreicht.
  • Betonen Sie die Modularität. Entwerfen Sie Ihre Anwendung modular, wobei die Funktionalität in diskrete, austauschbare Komponenten unterteilt ist. Dieser Ansatz verbessert die Wartbarkeit, vereinfacht Aktualisierungen und erleichtert die Wiederverwendung von Code in verschiedenen Teilen der Anwendung oder sogar in verschiedenen Projekten.
  • Wählen Sie einen mehrschichtigen Ansatz. Die Organisation Ihrer Anwendung in logische Schichten (z. B. Präsentations-, Geschäftslogik- und Datenzugriffsschichten) trägt zur Trennung von Belangen bei und erleichtert die Verwaltung, das Verständnis und die Entwicklung des Systems. Jede Ebene sollte eine klare Verantwortung haben und auf klar definierte Weise mit anderen Ebenen interagieren.
  • Priorisieren Sie Skalierbarkeit und Leistung. Berücksichtigen Sie von Anfang an Skalierbarkeit und Leistung. Gestalten Sie Ihre Anwendung so, dass sie das Wachstum von Benutzern, Datenvolumen und Transaktionsraten effizient bewältigen kann. Techniken wie Caching, Datenbankoptimierung und asynchrone Verarbeitung können dabei helfen, dies zu erreichen.
  • Implementieren Sie Sicherheit von Grund auf. Sicherheit sollte ein integraler Bestandteil der Architektur sein und kein nachträglicher Gedanke. Führen Sie sichere Codierungspraktiken ein, nutzen Sie Authentifizierung und Autorisierung effektiv, verschlüsseln Sie sensible Daten und aktualisieren und prüfen Sie Ihre Systeme regelmäßig, um sie vor Schwachstellen zu schützen.
  • Stellen Sie die Testbarkeit sicher. Gestalten Sie Ihre Anwendung so, dass sie leicht testbar ist. Dazu gehört die Übernahme von Mustern, die dies ermöglichen automatisierte TestsB. Abhängigkeitsinjektion, und die Organisation des Codes auf eine Weise, die die Kernlogik von externen Abhängigkeiten trennt.
  • Planen für flexFähigkeit und Anpassungsfähigkeit. Die Technologielandschaft und die Geschäftsanforderungen können sich schnell ändern. Gestalten Sie Ihre Anwendung so, dass sie sich problemlos an neue Anforderungen oder Technologien anpassen lässt, ohne dass sie komplett neu geschrieben werden muss. Dies kann die Einhaltung von Industriestandards, die Verwendung von Schnittstellen und Abstraktionen und die Vermeidung einer Anbieterbindung nach Möglichkeit umfassen.
  • Konzentrieren Sie sich auf die Benutzererfahrung. Architekturentscheidungen können erhebliche Auswirkungen auf die Benutzererfahrung (UX) haben. Berücksichtigen Sie Leistung, Sicherheit und allgemeine Benutzerfreundlichkeit der Anwendung aus der Sicht des Benutzers. Eine gute Architektur unterstützt eine reaktionsfähige, intuitive und sichere Benutzeroberfläche.
  • Dokumentieren Sie die Architektur. Sorgen Sie für eine aktuelle Dokumentation Ihrer Anwendungsarchitektur. Dazu sollten allgemeine Diagramme, Beschreibungen der einzelnen Komponenten und Schichten, Datenflussdiagramme und alle während des Designprozesses getroffenen Annahmen oder Entscheidungen gehören. Eine gute Dokumentation ist für die Einarbeitung neuer Teammitglieder und die Erleichterung der laufenden Wartung von unschätzbarem Wert.
  • Nutzen Sie Continuous Integration/Continuous Deployment (CI/CD). Implementierung CI / CD Vorgehensweisen zur Automatisierung des Erstellens, Testens und Bereitstellens Ihrer Anwendung. Dies unterstützt einen agileren Entwicklungsprozess, verringert die Fehlerwahrscheinlichkeit während der Bereitstellung und ermöglicht schnellere Release-Zyklen.
  • Hebelwirkung cloud Dienstleistungen und Infrastruktur. Erwägen Sie die Verwendung von cloud Dienste und Infrastruktur für Skalierbarkeit, Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz. Cloud Anbieter bieten eine breite Palette von Diensten an, die in Ihre Architektur integriert werden können, von der Datenverarbeitung und Speicherung bis hin zu Datenbanken und maschinellem Lernen.

So wählen Sie eine Anwendungsarchitektur aus

Die Auswahl der richtigen Anwendungsarchitektur erfordert eine sorgfältige Bewertung mehrerer Faktoren, einschließlich der spezifischen Anforderungen der Anwendung, der Skalierbarkeitsanforderungen, der Teamkompetenz und der Technologielandschaft. Berücksichtigen Sie die Komplexität der Anwendung, erwartete Last- und Leistungskriterien, Sicherheitsbedenken und wie schnell sich die Anwendung an Änderungen in der Technologie oder an Geschäftsanforderungen anpassen muss. Die Architektur sollte an den Geschäftszielen ausgerichtet sein, agile Entwicklungspraktiken unterstützen und eine effiziente Wartung und zukünftiges Wachstum ermöglichen.

Darüber hinaus ist es wichtig, die vorhandene Infrastruktur und alle damit verbundenen Einschränkungen zu berücksichtigen. Durch die Einbindung von Stakeholdern und technischen Leitern in diesen Entscheidungsprozess wird sichergestellt, dass die gewählte Architektur sowohl aktuelle als auch zukünftige Anforderungen erfüllt, die Stärken des Teams genutzt werden und gleichzeitig etwaige Einschränkungen berücksichtigt werden. Dieser Ansatz stellt sicher, dass die Architektur die technischen Anforderungen unterstützt und mit den strategischen Geschäftszielen übereinstimmt.


Anastazija
Spasojević
Anastazija ist eine erfahrene Content-Autorin mit Wissen und Leidenschaft für cloud Computer, Informationstechnologie und Online-Sicherheit. Bei phoenixNAP, konzentriert sie sich auf die Beantwortung brennender Fragen zur Gewährleistung der Datenrobustheit und -sicherheit für alle Teilnehmer der digitalen Landschaft.