Webanwendungsarchitektur: Komponenten, Modelle und Typen

Anmerkung des Herausgebers: Die Wahl des Typs und des Komponentenmodells der Webanwendungsarchitektur ist eine der wichtigsten und dennoch herausforderndsten in der Webanwendungsentwicklung. Im Folgenden gibt Ihnen ScienceSoft alle notwendigen Informationen, um eine kluge und fundierte Entscheidung zu treffen. Wenn Sie noch Zweifel haben oder professionelle Hilfe bei der Implementierung einer Weblösung benötigen, können Sie sich gerne an unser Webanwendungsteam wenden.

In den drei Jahrzehnten seiner Präsenz auf dem IT-Markt hat ScienceSoft den langsamen, aber stetigen Wandel von lokaler zu webbasierter Software miterlebt. Trotz meiner Liebe und meines Respekts für lokale Software können wir nicht leugnen, dass Web-Apps heute der beste Weg sind, um sicherzustellen, dass Ihr Softwarekonzept ein breites Publikum erreicht und den Return on Investment erhält, den es verdient.

In diesem Artikel werde ich die wichtigsten Webentwicklungsbegriffe aufschlüsseln, Sie über die verschiedenen Arten von Web-App-Architekturen informieren und Ihnen bei der Auswahl der richtigen helfen.

Web-App-Architektur

Schlüsselterminologie

Webanwendungskomponenten

Bevor wir beginnen, stellen wir sicher, dass wir uns in Bezug auf die wichtigsten technischen Webbegriffe auf derselben Seite befinden. Nämlich die beiden strukturellen Web-App-Komponenten, aus denen jede Web–App besteht – Client- und Serverseite.

Ein Client ist eine benutzerfreundliche Darstellung der Funktionalität einer Web-App, mit der ein Benutzer interagiert. Geschrieben in HTML, JavaScript und CSS, existiert es innerhalb des Webbrowsers des Benutzers und benötigt keine spezifischen OS- / gerätebezogenen Anpassungen.

Um eine Serverseite zu erstellen, benötigen Sie PHP, Java, .NET, Python, Ruby on Rails oder Node.js Entwicklungsfähigkeiten. Diese Seite besteht normalerweise aus mindestens zwei weiteren Teilen: Webserver mit App-Logik (oder dem Hauptkontrollzentrum) und Datenbank (Speicherung aller persistenten Daten). Wenn Sie diese Seite skalieren, bedeutet dies, dass Sie die Anzahl der Webserver und Datenbanken erhöhen, um die Leistung und Stabilität Ihrer Webanwendung zu steigern.

Web-App-Architektur

Die Webanwendungsarchitektur ist ein Interaktionsmuster zwischen den Webanwendungskomponenten. Die Art und Weise, wie diese Interaktion geplant wird, bestimmt die Ausfallsicherheit, Leistung und Sicherheit einer zukünftigen Webanwendung.

Es gibt jedoch mindestens zwei verschiedene Möglichkeiten, wie Web-App-Komponenten miteinander interagieren können, und der Begriff ‘Architektur’ kann mehrdeutig werden. In diesem Artikel verwende ich den Begriff ‘Web-App-Komponentenmodell’, damit Sie die Architektur, die sich auf die Anzahl der Webserver- / Datenbankinstanzen konzentriert, leicht von der Architektur unterscheiden können, die sich mit der Verteilung der App-Logik befasst.

Modelle von Web-App-Komponenten

ScienceSoft erinnert seine Kunden immer daran, dass die Wahl der richtigen Web-App-Architektur der Komponenten die Qualität der Leistung der zukünftigen Webanwendung bestimmt. Schauen wir uns die Vor- und Nachteile der möglichen Modelle an.

Ein Webserver (mit Datenbank)

Dies ist das einfachste und risikoreichste Modell, bei dem eine einzelne Datenbank Teil des einzigen Servers der Web-App ist. Wenn der Server ausfällt, fällt auch die Web-App aus. Bei ScienceSoft empfehlen wir normalerweise nicht, dieses Modell zu verwenden, es sei denn, Ihre Web-App ist ein Testprojekt oder eine private Praxis.

Zwei+ Webserver, eine Datenbank

Die Idee hinter diesem Modell ist, dass ein Webserver keine Daten speichern muss: Selbst wenn er Informationen von einem Client erhält, verarbeitet der Webserver sie, schreibt die Daten in die Datenbank (die sich auf einem physisch separaten Computer befindet) und vergisst sie.

Mit mindestens zwei Webservern reduzieren Sie Ausfallrisiken deutlich. Selbst wenn einer der Webserver jemals ausfällt, übernimmt sofort ein anderer; alle Anforderungen werden automatisch an den neuen Server weitergeleitet, und die Web-App wird weiterhin ausgeführt. Mit nur einer Datenbank haben Sie jedoch immer noch Leistungsrisiken: Wenn sie abstürzt, stürzt auch das gesamte System ab.

Zwei+ Webserver, zwei+ Datenbanken

Dieses Modell kann als das ausfallsicherste angesehen werden: Weder Webserver noch Datenbanken haben Single Points of Failure. Wenn unsere Webentwicklungsprojekte mehr als 5 Webserver oder Datenbanken umfassen, installiert ScienceSoft Load Balancer, die alle eingehenden Anfragen analysieren und geschickt zuweisen, um die Arbeitslast unter Kontrolle zu halten.

Höchstwahrscheinlich haben Sie sich aufgrund der Bedingung ‘Zwei + Datenbanken’ gefragt, wie Daten in diesem Modell funktionieren, und die Wahrheit ist – es ist eine weitere Wahl, die Sie treffen müssen. Ihre erste Option besteht darin, identische Daten auf jedem Ihrer Datenbankcomputer zu speichern. Unsere Erfahrung zeigt, dass in diesem Fall in der Regel nicht mehr als 2 Datenbanken benötigt werden, da bei Ausfall einer die andere diese verlustfrei ersetzen kann.

Ihre Alternative besteht darin, Daten gleichmäßig auf Ihre Datenbanken zu verteilen. Trotz des offensichtlichen Vorteils der Speicherplatzeinsparung besteht bei dieser Option das Risiko, dass einige Daten im Falle eines Datenbankabsturzes vorübergehend nicht verfügbar sind. Um die beste Web-App-Leistung zu gewährleisten, kombinieren wir bei ScienceSoft normalerweise die beiden Ansätze und replizieren kritische Daten, während wir den Rest verteilen.

Microservices und serverless

Die drei oben genannten Modelle werden aufgrund der stabilen und starren Natur der Webserver oft als monolithisch bezeichnet. Microservices und serverlose Architekturen wurden erfunden, um durch Vereinfachung von Upgrades und Skalierung mehr Agilität in die Web-Apps zu bringen. In beiden Modellen sind Webserver in kleinere Komponenten unterteilt: ‘Dienste’ in Microservices und ‘Funktionen’ (kleine Codeteile, aus denen Dienste bestehen) in Serverless. Jede dieser kleinen Komponenten befindet sich in einem separaten Behälter und wird unabhängig voneinander behandelt, was die Änderung oder Skalierung erleichtert.

Bei ScienceSoft sehen wir in diesen Architekturmodellen große Geschäftschancen, da sie – wie eines unserer Microservices-Projekte gezeigt hat – kostengünstiger zu warten sind und eine schnellere Markteinführung ermöglichen. Aufgrund der verstärkten Interaktion zwischen mehreren Komponenten können Microservices und serverlose Web-Apps jedoch eine schlechtere Leistung bieten und Sicherheitsrisiken darstellen, wenn sie falsch implementiert werden.

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Arten der Webanwendungsarchitektur

Wie wir unsere Kunden immer daran erinnern, arbeiten alle Webanwendungskomponenten unabhängig vom Modell zusammen, um eine integrale Webanwendung zu erstellen. Je nachdem, wie die App-Logik auf Client- und Serverseite verteilt ist, kann es verschiedene Arten von Webanwendungsarchitekturen geben. Schauen wir uns nun an, was jeder von ihnen Ihrem Unternehmen bieten kann.

Legacy HTML Web App

Gemäß der grundlegenden Web-App-Architektur interagiert ein Server, bestehend aus Webseitenkonstruktionslogik und Geschäftslogik, mit einem Client, indem er eine vollständige HTML-Seite sendet. Um ein Update zu sehen, muss der Benutzer die Seite vollständig neu laden oder mit anderen Worten, der Client muss eine Anforderung für eine HTML-Seite an den Server senden und den gesamten Code erneut laden. Schauen Sie sich das Diagramm der Webanwendungsarchitektur dieses Typs unten an.

Legacy HTML Web App architecture diagram

Dieser Architekturtyp ist sehr sicher, da alle Logiken und Daten auf dem Server gespeichert sind und der Benutzer keinen Zugriff darauf hat. Aufgrund des ständigen Neuladens von Inhalten und des intensiven Datenaustauschs kommt es jedoch häufiger zu statischen Websites, die stetig aussterben und agileren und interaktiveren Web-App-Typen weichen.

Widget Web App

Bei diesem Typ wird die Logik zum Erstellen von Webseiten durch Webdienste ersetzt, und jede Seite auf dem Client verfügt über separate Entitäten, die als Widgets bezeichnet werden. Durch das Senden von AJAX-Abfragen an Webdienste können Widgets Datenblöcke in HTML oder JSON empfangen und anzeigen, ohne die gesamte Seite neu zu laden.

Widget-Web-App-Architekturdiagramm

Mit Widget-Updates in Echtzeit ist dieser Typ dynamischer, mobilfreundlicher und bei unseren Kunden fast genauso beliebt wie der nächste Typ. Wir erinnern jedoch immer an die verminderte Sicherheit dieser Apps, da die App-Logik teilweise auf die exponierte Clientseite verschoben wurde. Und aus der Erfahrung von ScienceSoft erfordert diese Webanwendungsarchitektur die längste Entwicklungszeit.

Single-Page Web App Architecture

Bei Single-Page Applications (SPAs) laden Sie eine einzelne Webseite nur einmal herunter. Auf der Clientseite verfügt diese Seite über eine JavaScript-Ebene, die frei mit Webdiensten auf dem Server kommunizieren und sich mithilfe der Daten von Webdiensten in Echtzeit aktualisieren kann. Die Funktionsweise ist im folgenden Diagramm zur Web-App-Architektur dargestellt:

 Einseitiges Web-App-Architekturdiagramm

Datenblöcke, die hier vom Server zum Client übertragen werden, sind minimal, insbesondere im Vergleich zum ersten Typ. Wir betrachten diesen Web-App-Typ als sehr agil, reaktionsschnell und leicht, was es einfach macht, diesen Typ einer Web-App mit Hilfe von Wrappern wie Cordova / PhoneGap in eine hybride mobile App umzuwandeln.

Progressive Web App architecture

Progressive Web Apps können als SPAs beschrieben werden, die zusätzliche Funktionen wie erhöhte Leistungsgeschwindigkeit, Push-Benachrichtigungen, Offline-Funktionalität und Installation auf dem Startbildschirm einführen. Wie Sie vielleicht bemerkt haben, zielen die meisten dieser Funktionen darauf ab, die Benutzerfreundlichkeit von Web-Apps auf mobilen Geräten zu verbessern, und genau deshalb glauben wir bei ScienceSoft, dass PWAs hier bleiben werden.

Treffen Sie eine kluge Wahl

Achten Sie bei der Auswahl einer Web-App-Architektur darauf, Ihre Geschäftsanforderungen genau zu betrachten und alle möglichen Optionen zu bewerten. Wenn Sie noch am Zaun sind und weitere Informationen benötigen, um die richtige Wahl zu treffen, zögern Sie nicht, sich an ScienceSoft zu wenden und die Beratung unseres Webentwicklungsteams anzufordern.

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