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Applicazioni cloud native

Cos'è un'architettura applicativa?

Con architettura applicativa si intendono i modelli e le tecniche utilizzate per progettare e realizzare un'applicazione. Il piano d'azione e le best practice che l'architettura offre sono necessari per riuscire a ottenere un'applicazione ben strutturata.

Per la creazione di un'app è inoltre utile utilizzare modelli di progettazione del software, in quanto descrivono soluzioni ripetibili applicabili a diversi problemi.

Collegando insieme i modelli, è possibile ottenere architetture applicative generiche. Anziché creare un'architettura completamente nuova, puoi avvalerti dei modelli esistenti, che forniscono inoltre un'ulteriore garanzia rispetto al corretto funzionamento del sistema.

Un'architettura applicativa prevede servizi front end e servizi back end. Lo sviluppo front end si occupa dell'esperienza utente dell'app, mentre lo sviluppo back end si incentra sull'accesso ai dati, ai servizi e agli altri sistemi esistenti che consentono il funzionamento dell'app.

L'architettura costituisce il punto di partenza o la strategia per la realizzazione di un'applicazione; occorre però effettuare alcune scelte di implementazione che prescindono dall'architettura stessa. Una delle prime scelte è ad esempio quella del linguaggio di programmazione con il quale scrivere l'applicazione.

Nello sviluppo software sono impiegati numerosi linguaggi di programmazione, alcuni utilizzati per realizzare tipologie specifiche di applicazione, ad esempio Swift per le app mobile o JavaScript per lo sviluppo front end.

Usato insieme ad HTML e CSS, JavaScript è uno dei linguaggi di programmazione più diffusi per lo sviluppo di applicazioni web.

Altri linguaggi comunemente utilizzati sono Ruby, Python, Swift, TypeScript, Java, PHP ed SQL. Il tipo di applicazione, le risorse di sviluppo disponibili e i requisiti sono tutti elementi che determinano la scelta del linguaggio di programmazione da impiegare.

Convenzionalmente, le applicazione sono state scritte con un'unica unità di codice, in cui i componenti condividono le stesse risorse e lo spazio di memoria. Questo stile architetturale viene definito monolite.

Le architetture applicative moderne sono spesso a basso grado di accoppiamento, utilizzano microservizi e interfacce di programmazione delle applicazioni (API) per connettere i servizi, fornendo così la base per creare applicazioni cloud native. 

Lo sviluppo cloud native consente di accelerare la realizzazione di nuove applicazioni, ottimizzare quelle esistenti e offrire un'esperienza uniforme e automatizzata di sviluppo e gestione nei cloud pubblici, privati e ibridi.

Come scegliere un'architettura applicativa

Per decidere il tipo di architettura applicativa da utilizzare per una nuova applicazione, o quando si valuta quella in uso, il primo passo da compiere è stabilire gli obiettivi strategici.

Solo seguendo questo piano d'azione è possibile progettare un'architettura in grado di supportare gli obiettivi, evitando di sceglierne prima una e poi cercare di realizzare un'applicazione che si adatti alla struttura di arrivo. 

Sono aspetti da considerare la frequenza di rilascio degli aggiornamenti finalizzati a soddisfare le esigenze operative o dei clienti, e le funzionalità richieste dagli obiettivi di business o dalle esigenze di sviluppo. 

La capacità di fornire con rapidità nuovi servizi e nuove funzionalità ai clienti è uno dei principali elementi di differenziazione dalla concorrenza che un'azienda può offrire. L'accelerazione dello sviluppo consente alle aziende di rilasciare con maggiore frequenza le nuove funzionalità, e di installare gli aggiornamenti non appena vengono rilevate nuove vulnerabilità.

Oggi esistono diversi tipi di architetture applicative, ma quelle più diffuse e basate sui rapporti tra i servizi sono oggi monolitiche e a più livelli (ad alto grado di accoppiamento), i microservizi (disaccoppiati), le architetture guidate dagli eventi e le Service Oriented Architecture (a basso grado di accoppiamento).

Architettura su più livelli

Un'architettura su più livelli ha una struttura tradizionale ed è in genere utilizzata per realizzare applicazioni on premise e di livello enterprise; è spesso associata alle app già esistenti.

In un'architettura di questo tipo, l'applicazione è costituita da tre o più strati o livelli, ognuno dei quali ha ruoli specifici. 

I livelli agevolano la gestione delle dipendenze e l'esecuzione delle funzioni logiche. Essendo disposti orizzontalmente, sono in grado di far riferimento solo al livello inferiore. 

Un singolo livello può interagire con il livello immediatamente inferiore o con uno qualsiasi dei livelli sottostanti. 

Architettura monolitica 

Un monolite è un altro tipo di architettura correlata ai sistemi esistenti e consiste in un singolo stack applicativo che contiene tutte le funzionalità presenti all'interno di quell'applicazione. Presenta un elevato grado di accoppiamento sia nell'interazione tra i servizi sia nel modo in cui questi ultimi sono sviluppati e distribuiti. 

Aggiornare o ottenere la scalabilità di un singolo aspetto di un'applicazione monolitica ha ripercussioni sull'intera applicazione e sulla sua infrastruttura di base. 

Apportare una singola modifica al codice dell'applicazione implica un nuovo rilascio dell'intera applicazione. Per questo motivo, gli aggiornamenti e le nuove release avvengono solo una o due volte l'anno, e possono includere solo modifiche di normale manutenzione e non nuove funzionalità. 

Al contrario, per offrire una maggiore agilità, le architetture più moderne cercano di suddividere i servizi per funzionalità o capacità aziendale.

Architettura di microservizi

I microservizi sono sia un'architettura sia un approccio alla scrittura di software. Con i microservizi, le applicazioni vengono scomposte nei loro elementi più piccoli, indipendenti gli uni dagli altri. Ciascun componente, o processo, costituisce un microservizio.

Essendo distribuiti e a basso accoppiamento i microservizi non hanno ripercussioni uno sull'altro. Ciò rappresenta un vantaggio sia per la scalabilità dinamica sia per la tolleranza degli errori: la scalabilità consente di adattare ogni servizio in base alle esigenze, senza la necessità di un'infrastruttura complessa, e la tolleranza degli errori permette il verificarsi del failover di un servizio senza comprometterne altri.

Un'architettura di microservizi è la più idonea a erogare software di qualità più rapidamente. Consente infatti di sviluppare più microservizi in contemporanea, e di eseguirne il deployment in modo indipendente, senza dover rigenerare o ridistribuire l'intera app dopo aver apportato le modifiche. 

Più sviluppatori saranno al lavoro contemporaneamente sui singoli servizi, senza dover aggiornare l'intera applicazione; le attività di sviluppo richiedono quindi meno tempo ed è possibile distribuire le nuove funzioni più spesso.

In combinazione con le API e i team DevOps, i microservizi containerizzati rappresentano la base delle applicazioni cloud native.

Architettura guidata dagli eventi 

In un sistema event driven, l'acquisizione, la comunicazione, l'elaborazione e la persistenza degli eventi costituiscono i pilastri portanti della soluzione. Questa è la principale differenza rispetto a un modello request driven.

Per evento si intende qualsiasi avvenimento, o variazione, significativo nello stato del sistema hardware o software. La fonte di un evento può essere interna o esterna.

L'architettura guidata dagli eventi consente un livello minimo di accoppiamento delle applicazioni, l'opzione ideale per le architetture moderne e distribuite.

Un'architettura guidata dagli eventi è composta da producer eventi e consumer eventi. Il producer rileva o percepisce un evento e lo rappresenta come messaggio. Non conosce il consumer né l'esito dell'evento stesso.

Dopo il suo rilevamento, l'evento viene trasmesso dal producer eventi al consumer eventi attraverso i canali di eventi, dove una piattaforma di elaborazione degli eventi lo elabora in modo asincrono.

Un'architettura guidata dagli eventi può essere basata su un modello pub/sub o di flusso di eventi.

Il modello pub/sub si basa su sottoscrizioni a un flusso di eventi. Con questo modello, al suo verificarsi o in seguito alla sua pubblicazione, l'evento viene inviato ai sottoscrittori che devono essere informati.

In questo si differenza da un modello di flusso eventi, dove i consumer di eventi non sottoscrivono alcun flusso, ma possono leggere ogni parte del flusso e parteciparvi in qualsiasi momento.

Gli eventi vengono acquisiti dalle rispettive fonti, tra cui i dispositivi, le applicazioni e le reti dell'Internet of Things (IoT), man mano che si verificano e ciò consente ai producer e ai consumer eventi di condividere lo stato e le informazioni della risposta in tempo reale.

Service Oriented Architecture

L'architettura Service Oriented (SOA) è uno stile ormai diffuso di progettazione software, simile a quello dell'architettura basata sui microservizi. 

Nell'architettura SOA le app sono strutturate in servizi riutilizzabili che comunicano fra loro tramite un Enterprise Service Bus (ESB). 

In questa architettura i singoli servizi sono incentrati su uno specifico processo aziendale e seguono un protocollo di comunicazione, tra cui SOAP, ActiveMQ o Apache Thrift, per essere esposti attraverso l'ESB. Complessivamente, questa suite di servizi integrata tramite un ESB viene utilizzata da un'applicazione front end per offrire maggiori vantaggi a un'azienda o a un cliente.

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Tenendo conto delle necessità di mercato future, diventa quindi possibile realizzare nuove applicazioni enterprise, e creare applicazioni cloud native agili e facilmente scalabili, integrandole da subito con tutte le funzioni aziendali.

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