ResilientSoftware Design Patterns

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Gerhard Wetzel
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Resilient Software Design Patterns Version: 17.1 Orientation in Objects GmbH Weinheimer Str. 68 68309 Mannheim www.oio.

1 Resilient Software Design Patterns Version: 17.1 Orientation in Objects GmbH Weinheimer Str Mannheim Ihr Sprecher Thorsten Maier Trainer, Berater, Entwickler Orientation in Objects GmbH ResilientSoftware Design Patterns 2 1

2 Resilient Software? 3 Resilient Software? Widerstandsfähig gegen Fehler 4 2

3 Warum? 5 Warum? weil jeder Ausfall viel Geld kostet und viele User verärgert 6 3

4 Warum? weil jeder Ausfall viel Geld kostet und viele User verärgert 7 Was ist daran neu? 8 4

5 Was ist daran neu? mehr User mehr Daten schnellere Anpassungen 9 Wie machen wir eine Software resilient? 10 5

6 Wie machen wir eine Software resilient? Redundanz 11 Wie machen wir eine Software resilient? Redundanz Isolation 12 6

7 Wie machen wir eine Software resilient? Redundanz Isolation Lose Kopplung 13 Wie machen wir eine Software resilient? Redundanz Isolation Lose Kopplung Fallback 14 7

8 Wie machen wir eine Software resilient? Redundanz Isolation Lose Kopplung Fallback 15 ISOLATION 16 8

10 BULKHEADS 19 Bulkheads im Kleinen: Methodenaufrufe 20 10

11 public int fakultaet(int n) { return (n == 0)? 1 : n * fakultaet(n - 1); } Mögliche Probleme? 21 public int fakultaet(int n) { if (n < 0) { throw new IllegalArgumentException(); } return (n == 0)? 1 : n * fakultaet(n - 1); } Schon besser 22 11

12 Validierung der Aufrufparameter Datentypen korrekt? Wertebereiche eingehalten? Vorbedingungen erfüllt?!= null Kreditkartennummer valide Freundliche Rückgabewerte Niemals null zurückliefern Datenmengen beschränken 23 Bulkheads im Großen: Software-Bausteine 24 12

13 3 Bausteine 25 Anwendung mit 3 Bausteinen Orientation in Objects GmbH ResilientSoftware Design Patterns 26 13

14 Anwendung mit 3 Bausteinen Deployment auf einem Server 27 Anwendung mit 3 Bausteinen Baustein wird 4 mal benötigt 28 14

15 Anwendung mit 3 Bausteinen Nachteile wird nur 2 mal benötigt Änderung an erfordert Reploy von Baustein wird 4 mal benötigt 29 Anwendung mit 3 Bausteinen Unabhängige Artefakte Baustein wird 4 mal benötigt 30 15

16 Anwendung mit 3 Bausteinen Unabhängige Artefakte Baustein wird 4 mal benötigt Flexible Skalierung auf 3 Server 31 Vorteile Unabhängige Artefakte Isolierte Entwicklung Isolierte Fehler Isoliertes Deployment Flexible Skalierung auf 3 Server 32 16

17 Nachteil Unabhängige Artefakte Kommunikation über Prozess- und Netzwerkgrenzen Verteilte Datenverarbeitung Flexible Skalierung auf 3 Server 33 8 Irrtümer der verteilten Datenverarbeitung Netzwerk ist ausfallsicher Latenzzeit = 0 Datendurchsatz Netzwerk ist sicher Netzwerktopologie ist stabil 1 Netzwerkadministrator Kosten des Datentransports = 0 Netzwerk ist homogen Bill Joy, Tom Lyon, L Peter Deutsch und James Gosling 34 17

18 In Kürze: Zuverlässigkeit und Konsistenz existieren nicht mehr 35 Verhalten und Standorte der Komponenten unseres Systems verändern sich ständig 36 18

19 Komponenten liefern unzuverlässige Daten oder verschwinden völlig 37 Ok, wir brauchen ISOLATION Aber wie kommen die Teile wieder zusammen? 38 19

20 LOSE KOPPLUNG 39 LOSE KOPPLUNG synchron asynchron 40 20

21 Startet gerade? nicht erreichbar Mit wem kann / soll ich kommunizieren? 41 Startet gerade? nicht erreichbar Als Architekt lassen sich alle Probleme mit Boxes and Lines lösen 42 21

22 2. Dienst finden 3. Dienst nutzen 1. registrieren Dienst finden Verzeichnisdienst Verzeichnisdienst 3. Dienst nutzen 1. registrieren Als Entwickler brauchen wir etwas mehr 44 22

23 2. Dienst finden 3. Dienst nutzen Eureka public class Application{ public static void main(string[] args) { //... } } 45 Security? 46 23

24 Security! 47 Soll ich mich etwa 2x einloggen? 48 24

25 Meine Session wird geteilt External Session Store 49 Netter Nebeneffekt: Anwendung wird zustandslos! External Session Store 50 25

26 @EnableRedisHttpSession public class SpringSessionConfig public JedisConnectionFactory connectionfactory() { return new JedisConnectionFactory(); } } Redis 51 Problem: Doppelte Implementierung Redis 52 26

27 External Session Store Security API Gateway 53 External Session Store @SpringBootApplication public class ZuulProxy { public static void main(string[] args) { SpringApplication.run(ZuulProxy.class, args); } } 54 27

28 LOSE KOPPLUNG synchron asynchron 55 Asynchrone Kommunikation Entkoppelt Sender und Empfänger Verhindert Fehlerketten Sender muss nicht warten Sender Message Queue Empfänger Orientation in Objects GmbH ResilientSoftware Design Patterns 56 28

29 Starbucks Does Not Use Two-Phase Commit Kunde Kassierer Becherwarteschlange Ausgabe Barista Orientation in Objects GmbH ResilientSoftware Design Patterns 57 JmsTemplate jmstemplate = context.getbean(jmstemplate.class); jmstemplate.convertandsend("coffeeorderqueue", new CoffeeOrder("Thorsten", "Cappuccino")); Kassierer coffeeorderqueue public class Barista = "coffeeorderqueue") public void receivemessage(coffeeorder coffeeorder) { System.out.println("Received <" + coffeeorder + ">"); } } Orientation in Objects GmbH ResilientSoftware Design Patterns 58 29

30 Weiche zeitliche Anforderungen Strict Consistency Eventual Consistency (engl. irgendwann nicht eventuell ) türschloss = geschlossen letzte_reise = 523km 59 Exactly Once- Kommunikation notwendig Sender toggletuerschloss() Empfänger tuerschloss=offen Nicht idempotent 60 30

31 At Least Once- Kommunikation möglich Sender schliessetuerschloss() Empfänger tuerschloss=offen Idempotent! 61 FALLBACK 62 31

32 2. Dienst finden 3. Dienst nutzen Verzeichnisdienst 1. registrieren zur Erinnerung 63 Instanz fällt kurz NACH der Auswahl aus 64 32

33 Circuit Breaker 65 Circuit Breaker 66 33

34 Circuit Breaker errorcount = 3 67 = "fallback") public String readstring() { return remoteservicecall(); } public String fallback() { return "Fallback result"; } 68 34

35 Alternative finden Hystrix Eureka registrieren 69 Resilient Software Design Patterns?! 70 35

Bulkheads Parameter Checking Microservice

Exactly Once- und At Least Once- Location

Store Circuit Breaker Idempotenz Eventual

? Orientation Objects GmbH Weinheimer Str.

36 Bulkheads Parameter Checking Microservice Async Communication Discovery Service Exactly Once- und At Least Once- Location Transparency Kommunikation External Session Store Circuit Breaker Idempotenz Eventual Consistency Stateless API Gateway 71?? Orientation Objects GmbH Weinheimer Str Mannheim Fragen???? 72 36

37 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Orientation in Objects GmbH Weinheimer Str Mannheim ZENTRALE DIENSTE 74 37

38 Wo liegt unsere Konfiguration? db.url=green.dbserver.de db.url=blue.dbserver.de db.url=green.dbserver.de db.url=yellow.dbserver.de 75 Central Configuration 76 38

39 public class ConfigServerApplication{ public static void main(string[] args) { SpringApplication.run(ConfigServerApplication.class, args); } } Spring Cloud public class ConfigServerApplication{ public static void main(string[] args) { SpringApplication.run(ConfigServerApplication.class, args); } } Spring Cloud private String url; 78 39

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