Kαλύτερο cloud development: O κρίσιμος ρόλος των Διαγραμμάτων Αρχιτεκτονικής

Η ομαδική δουλειά σε cloud software projects μπορεί να είναι πολύ παραγωγική, ακόμα και διασκεδαστική, όμως υπάρχουν φορές που τα πράγματα πάνε κάπως έτσι:

Δευτέρα πρωί. Δουλεύεις ένα product catalogue service, ξαφνικά βγάζει error κάτι που την Παρασκευή λειτουργούσε άψογα και τo αναφέρεις στο meeting. Ένας συνάδελφος απαντά «Α ναι, άλλαξα κάτι στο shopping cart API και τώρα λειτουργεί καλύτερα, λογικά δεν επηρεάζει το service». Κι όμως, το επηρεάζει. Και οι δύο χρησιμοποιείτε RESTful APIs, οπότε τι συμβαίνει;

Προφανώς δεν είναι απλή υπόθεση. Για να μπορέσει μια ομάδα να δουλέψει αποτελεσματικά σε ξεχωριστά μέρη ενός συστήματος, πρέπει να έχει σαφή κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα services αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Και τα meetings δεν αρκούν.

Και κάπου εδώ μπαίνει στο παιχνίδι το Διάγραμμα Αρχιτεκτονικής ή Architecture Diagram (AD).

Τι είναι το Διάγραμμα Αρχιτεκτονικής;

Εν συντομία, το Διάγραμμα Αρχιτεκτονικής είναι μια οπτική αναπαράσταση των components, των σχέσεων και της συνολικής δομής ενός συστήματος λογισμικού, που βοηθάει στην καθοδήγηση του σχεδιασμού, της ανάπτυξης και της συντήρησής του. Αποτελείται από διάφορα στοιχεία, όπως τα modules, τα interfaces και οι συνδέσεις, που στο σύνολό τους απεικονίζουν την οργάνωση και τις αλληλεπιδράσεις του συστήματος.

Ένα (πολύ) σύντομο ιστορικό

Τα διαγράμματα αρχιτεκτονικής αποτελούν βασικό στοιχείο της ανάπτυξης λογισμικού εδώ και πάρα πολλά χρόνια, αλλά με την εμφάνιση των Agile μεθοδολογιών στις αρχές της δεκαετίας του 2000 η χρήση τους εξελίχθηκε και έγινε πιο σημαντική από ποτέ. Στον κόσμο του software development, το διάγραμμα αρχιτεκτονικής χρησιμεύει ως οπτικός οδηγός για το σχεδιασμό και τη δομή ενός συστήματος λογισμικού, ακριβώς όπως και το σχέδιο ενός αρχιτέκτονα για ένα κτίριο.

Agile, DevOps και Διαγράμματα Αρχιτεκτονικής

Οι Agile και DevOps είναι δύο διαφορετικές μεθοδολογίες με τον ίδιο στόχο: τη γρήγορη και αποτελεσματική παράδοση λογισμικού. Το Agile εστιάζει στην επαναληπτική ανάπτυξη (iterative development) και τη συνεργασία μεταξύ των μελών της ομάδας, ενώ το DevOps δίνει έμφαση στην αυτοματοποίηση και τη συνεχή παράδοση (continuous delivery).

Τα διαγράμματα αρχιτεκτονικής είναι χρήσιμα τόσο στην Agile όσο και στη DevOps, επειδή παρέχουν μια σαφή κατανόηση του σχεδιασμού και της δομής του συστήματος λογισμικού που είναι κοινή για όλα τα μέλη της ομάδας. Αυτό διευκολύνει τον συντονισμό τους και διασφαλίζει ότι εργάζονται με τον ίδιο στόχο.

Επίσης, τα διαγράμματα αρχιτεκτονικής μπορούν να βοηθήσουν στη διαδικασία αυτοματοποίησης και συνεχούς παράδοσης, διευκολύνοντας τον εντοπισμό και την αντιμετώπιση πιθανών προβλημάτων πριν αυτά εξελιχθούν σε σημαντικά εμπόδια.

Τα οφέλη των Διαγραμμάτων Αρχιτεκτονικής

Πέρα από τα «απλά» οφέλη της καλύτερης οργάνωσης, η διαδικασία δημιουργίας Διαγραμμάτων Αρχιτεκτονικής έχει επιπρόσθετα τα εξής πλεονεκτήματα σε projects λογισμικού:

• Σαφήνεια: Διασφαλίζει ότι όλοι κατανοούν το σχέδιο και τη δομή του συστήματος
• Συνεργασία: Παρέχει ένα κοινό σημείο αναφοράς που διευκολύνει τη συνεργασία των μελών της ομάδας
• Ευελιξία: Τροποποιείται εύκολα ώστε να προσαρμόζεται σε αλλαγές απαιτήσεων και αποφάσεων για τον σχεδιασμό
• Περιορισμός κινδύνων: Εντοπίζει νωρίς τα πιθανώς προβληματικά σημεία στον σχεδιασμό, μειώνοντας έτσι τον κίνδυνο μεγάλων δυσκολιών στη συνέχεια
• Αποτελεσματικότητα: Ενισχύει την εμπιστοσύνη και την αποτελεσματική συνεργασία εντός των ομάδων

Το AWS Well-Architected Framework

Ένα σύστημα με καλή αρχιτεκτονική είναι σχεδιασμένο για να στηρίζει τις επιχειρηματικές ανάγκες του οργανισμού ενώ βελτιστοποιεί την αποδοτικότητα,την ασφάλεια, την αξιοπιστία και το κόστος. Ένα από τα σημεία-κλειδιά σε ένα well-architected σύστημα είναι ένα καλά σχεδιασμένο διάγραμμα αρχιτεκτονικής

Πηγή: AWS Well-Architected Framework

Όπως ίσως γνωρίζετε ήδη, το AWS Well-Architected Framework (WAF) είναι ένα σύνολο βέλτιστων πρακτικών για τον σχεδιασμό και τη λειτουργία cloud συστημάτων που είναι αξιόπιστα, αποτελεσματικά, ασφαλή και με μεγάλη απόδοση κόστους. Το framework παρέχει καθοδήγηση σχετικά με τον σχεδιασμό, το deployment και τη λειτουργία των cloud αρχιτεκτονικών ώστε να ανταποκρίνονται στα υψηλότερα στάνταρντς.

Όπως είναι αναμενόμενο, τα διαγράμματα αρχιτεκτονικής παίζουν κεντρικό ρόλο στο AWS WAF, επιτρέποντας στις ομάδες να τεκμηριώνουν και να οπτικοποιούν τον σχεδιασμό και τη λειτουργία των cloud συστημάτων τους. Επιπλέον, βοηθούν να διασφαλιστεί ότι τα συστήματα ακολουθούν τις βέλτιστες πρακτικές, και ότι οι πιθανοί κίνδυνοι εντοπίζονται εγκαίρως και προλαμβάνονται.

Παράλληλα με όλα αυτά, τα διαγράμματα αρχιτεκτονικής χρησιμεύουν στη συγκριτική αξιολόγηση διαφορετικών αποφάσεων για τον σχεδιασμό, καθώς και στη διευκόλυνση της συνεργασίας μεταξύ των μελών μιας ομάδας, βοηθώντας τα να ανταποκρίνονται στους κρίσιμους στόχους του WAF καθώς χτίζουν Well- Architected συστήματα.

Use Cases: Περιπτώσεις Χρήσης των Διαγραμμάτων Αρχιτεκτονικής

Επικοινωνία, συνεργασία και κοινοποίηση

Ένα εσωτερικό γκάλοπ στους developers της PCG, αποκάλυψε ότι η δημοφιλέστερη χρήση των διαγραμμάτων αρχιτεκτονικής ήταν για την επικοινωνία με άλλους (σχετικά με τον σχεδιασμό ενός συστήματος). Συμπερασματικά, τα διαγράμματα αρχιτεκτονικής μπορούν να είναι πολύ χρήσιμα σε περιπτώσεις όπως:

1. Επικοινώνηση του σχεδιασμού και της λειτουργίας του συστήματος σε ενδιαφερόμενους, όπως developers, architects, project managers και επιχειρηματικά στελέχη.
2. Συνεργασία με άλλες ομάδες για να διασφαλιστεί ότι τα services ενσωματώνονται στο συνολικό σύστημα και ότι τυχόν dependencies ή πιθανά προβλήματα εντοπίζονται και αντιμετωπίζονται εγκαίρως.
3. Κοινή χρήση διαγραμμάτων αρχιτεκτονικής στα code reviews για να διασφαλιστει ότι ο κώδικας συμβαδίζει με τις αρχές της συνολικής αρχιτεκτονικής και του σχεδιασμού.

Τα διαγράμματα αρχιτεκτονικής είναι ένα πολύτιμο μέσο για την τεκμηρίωση της αρχιτεκτονικής ενός συστήματος, συμπεριλαμβανομένων των data flows, των components και των interactions τους. Δίνουν στις ομάδες τη δυνατότητα να δημιουργήσουν ένα «ζωντανό» document που μπορεί να ενημερώνεται καθώς το σύστημα εξελίσσεται, καθιστώντας την πρόσβαση στις επίκαιρες πληροφορίες εφικτή για όλους.

Αξιολόγηση & Βελτιστοποίηση

Αν και πρόκειται για μια λιγότερο συνηθισμένη περίπτωση χρήσης, το WAF συνιστά επίσης τη χρήση των διαγραμμάτων αρχιτεκτονικής για τη βελτιστοποίηση ενός Well-Architected συστήματος με έναν τρόπο πιο προληπτικό από την απλή τεκμηρίωση:

1. Αξιολόγηση των επιδόσεων του συστήματος και εντοπισμός σημείων που χρήζουν βελτιστοποίησης, όπως η χρήση των πόρων της AWS, η βελτίωση των χρόνων ανταπόκρισης και η μείωση του latency.
2. Εκτίμηση της κατάστασης ασφάλειας του συστήματος, συμπεριλαμβανομένων πιθανών ευάλωτων σημείων και συστάσεων για την αποκατάστασή τους.
3. Ανάλυση κόστους του συστήματος και εντοπισμός ευκαιριών για βελτιστοποίηση δαπανών, όπως π.χ. ο εντοπισμός ανεκμετάλλευτων ή περιττών πόρων.

Πρακτικά Εργαλεία & Πηγές

1. Drawio (previously diagrams.net)
   Ένα δωρεάν, open-source εργαλείο για τη δημιουργία μιας μεγάλης γκάμας διαγραμμάτων, συμπεριλαμβανομένων των διαγραμμάτων αρχιτεκτονικής. Προσφέρει εύχρηστο interface, μεγάλη ποικιλία σε προκατασκευασμένα πρότυπα και σχήματα, συμπεριλαμβανομένων των στάνταρ AWS και Azure services.
2. AWS Architecture Center
   Παρέχεται δωρεάν από την AWS και προσφέρει πληθώρα πληροφοριών σχετικά με τις βέλτιστες πρακτικές της AWS αρχιτεκτονικής, αναφορές και παραδείγματα διαγραμμάτων.
3. AWS Reference Architecture Diagrams
   Μια συλλογή προκατασκευασμένων διαγραμμάτων αρχιτεκτονικής για συνήθεις περιπτώσεις χρήσης στην πλατφόρμα της AWS, μαζί με μια συλλογή εικονιδίων AWS Architecture που μπορείτε να κατεβάσετε και να χρησιμοποιήσετε για την επικοινωνία όσον αφορά στoν σχεδιασμό, το deployment και το topology.

Είναι όντως τόσο καταπληκτικά;

Όταν γίνεται τόσος λόγος για το πόσο χρήσιμο και απαραίτητο είναι ένα εργαλείο ή μια τεχνική, φαίνεται σαν “hype” οπότε αναμενόμενο είναι να δημιουργηθούν και δυσπιστίες. Υπάρχουν εξαιρέσεις στον κανόνα; Τι γίνεται με τα μικρά ή απλά projects με λίγα dependencies ή data flows; Εξακολουθούν τα διάσημα αυτά διαγράμματα να είναι χρήσιμα σε αυτές τις περιπτώσεις;

Σίγουρα, το να πρέπει να σχεδιάζετε συνεχώς τα πράγματα που κάνετε, αντί απλώς να τα κάνετε, ενδεχομένως να προσθέσει περιττή πολυπλοκότητα (και κούραση).

Ωστόσο, αν και τα διαγράμματα αρχιτεκτονικής δεν είναι πάντα κρίσιμα για μικρά projects, μπορούν να είναι χρήσιμα για τη σαφή επικοινωνία και την κατανόηση μεταξύ των ενδιαφερομένων μερών - η οποία παραμένει απαραίτητη ανεξάρτητα από το μέγεθος του project. Επιπλέον, η ύπαρξη ενός διαγράμματος μπορεί να βοηθήσει μελλοντικά στη συντήρηση και την κλιμακωσιμότητα του συστήματος.

Επομένως αξίζει να σκεφτείτε τη δημιουργία ενός διαγράμματος απλοποιημένου, με τα βασικά components και τα interactions τους, που θα εκτελεί τον σκοπό του και θα σας βοηθήσει παρόλο που μπορεί να μην είναι εξαιρετικά λεπτομερές.

Συμπέρασμα: Τα Διαγράμματα Αρχιτεκτονικής είναι οδηγοί προς την επιτυχία

Όπως είδαμε, τα διαγράμματα αρχιτεκτονικής είναι καταλυτικής σημασίας στο Agile software development, ειδικά όταν πρόκειται για εφαρμογές στο cloud. Βοηθούν τις ομάδες να φτιάξουν ένα πλάνο για τα συστήματά τους, να τα σχεδιάσουν και να τα τρέξουν με έναν τρόπο αξιόπιστο, αποτελεσματικό, ασφαλή - και όλα αυτά εντός του προϋπολογισμού.

Καλοφτιαγμένα διαγράμματα διευκολύνουν όλους τους ενδιαφερόμενους να κατανοούν τι συμβαίνει και σε ποιο σημείο βρίσκονται, επιταχύνοντας έτσι τη διαδικασία του development και της συνεχούς βελτίωσης.

Σε τελική ανάλυση, τα διαγράμματα αρχιτεκτονικής αποτελούν ένα εργαλείο που επιτρέπει στις ομάδες να χτίσουν και να συντηρήσουν καταπληκτικές εφαρμογές που αντέχουν στον ανταγωνισμό του σήμερα.