Padrão de Aplicativo Web Moderno para .NET

Este artigo mostra como implementar o padrão de Aplicativo Web Moderno. O padrão de Aplicativo Web Moderno define como você deve modernizar aplicativos Web na nuvem e introduzir uma arquitetura voltada para serviços. O padrão de Aplicativo Web Moderno fornece diretrizes prescritivas de arquitetura, código e configuração que se alinham aos princípios do Azure Well-Architected Framework e se baseiam no padrão de Aplicativo Web Confiável.

Por que usar o padrão de Aplicativo Web Moderno?

O padrão de Aplicativo Web Moderno ajuda a otimizar áreas de alta demanda de um aplicativo Web. Ele oferece orientação detalhada para dividir essas áreas, permitindo o dimensionamento independente para otimização de custos. Essa abordagem permite alocar recursos dedicados a componentes críticos, o que melhora a performance geral. A divisão de serviços separáveis pode melhorar a confiabilidade, evitando que a lentidão em uma parte do aplicativo afete outras. A divisão também permite o controle de versão de componentes individuais do aplicativo de forma independente.

Como implementar o padrão de Aplicativo Web Moderno

Este artigo inclui orientações de arquitetura, código e configuração para implementar o padrão de Aplicativo Web Moderno. Use os links a seguir para navegar até as orientações de que você precisa:

• Diretrizes de arquitetura: saiba como modularizar componentes de aplicativos Web e selecionar soluções de PaaS (plataforma como serviço) apropriadas.
• Orientações de código: implemente quatro padrões de design para otimizar os componentes desacoplados: Estrangulador Fig, Nivelamento de Carga Baseado em Fila, Consumidores concorrentes, Monitoramento de ponto de extremidade de integridade.
• Orientações de configuração: configure a autenticação, a autorização, o dimensionamento automático e a conteinerização para os componentes divididos.

Diretrizes para arquitetura

O padrão de Aplicativo Web Moderno baseia-se no padrão de Aplicativo Web Confiável. Requer alguns componentes arquitetônicos extras para implementar. Você precisa de uma fila de mensagens, plataforma de contêiner, armazenamento de dados de serviço dividido e um registro de contêiner (consulte a figura 1).

Figura 1. Elementos arquitetônicos essenciais do padrão de Aplicativo Web Moderno.

Para um SLO (objetivo de nível de serviço) mais alto, é possível adicionar uma segunda região à arquitetura do aplicativo Web. Uma segunda região exige que você configure o balanceador de carga para rotear o tráfego para a segunda região para dar suporte a uma configuração ativa-ativa ou ativa-passiva. Use uma topologia de rede hub-and-spoke para centralizar e recursos compartilhados, como um firewall de rede. Acesse o repositório de contêiner por meio da rede virtual do hub. Se você tiver máquinas virtuais, adicione um host bastion à rede virtual do hub para gerenciá-las com segurança (consulte a figura 2).

Figura 2. A arquitetura de padrão do Aplicativo Web Moderno com segunda região topologia de e rede hub-and-spoke.

Dividir arquitetura

Para implementar o padrão de Aplicativo Web Moderno, você precisa dividir a arquitetura de aplicativo Web existente. O desacoplamento da arquitetura envolve a divisão de um aplicativo monolítico em serviços menores e independentes, cada um responsável por um recurso ou funcionalidade específica. Esse processo envolve a avaliação do aplicativo Web atual, modificação da arquitetura e, por fim, extração do código do aplicativo Web para uma plataforma de contêiner. O objetivo é identificar e extrair sistematicamente os serviços de aplicativos que mais se beneficiam com o desacoplamento. Para dividir sua arquitetura, siga estas recomendações:

• Identifique os limites de serviço. Aplique princípios de design controlados por domínio para identificar contextos limitados em seu aplicativo monolítico. Cada contexto limitado representa um limite lógico e pode ser um candidato para um serviço separado. Os serviços que representam funções de negócios distintas e têm menos dependências são bons candidatos para a divisão.

• Avalie os benefícios do serviço. Concentre-se nos serviços que mais se beneficiam do dimensionamento independente. A divisão desses serviços e a conversão de tarefas de processamento de operações síncronas para assíncronas permitem um gerenciamento de recursos mais eficiente, oferecem suporte a implantações independentes e reduzem o risco de afetar outras partes do aplicativo durante atualizações ou alterações. Por exemplo, é possível separar o check-out da ordem do processamento da ordem.

• Avalie a viabilidade técnica. Examine a arquitetura atual para identificar restrições técnicas e dependências que possam afetar o processo de divisão. Planeje a forma como os dados são gerenciados e compartilhados entre os serviços. Os serviços divididos devem gerenciar seus próprios dados e minimizar o acesso direto ao banco de dados entre os limites do serviço.

• Implante os serviços do Azure. Selecione e implante os serviços do Azure necessários para dar suporte ao serviço de aplicativo Web que você pretendia extrair. Use a seção Selecione os serviços certos do Azure a seguir para ver orientações.

• Desacoplar serviços de aplicativos Web. Defina interfaces e APIs claras para que os serviços de aplicativo Web recém-extraídos interajam com outras partes do sistema. Projete uma estratégia de gerenciamento de dados que permita que cada serviço gerencie seus próprios dados, garantindo consistência e integridade. Para obter estratégias de implementação específicas e padrões de design que podem ser usados durante esse processo de extração, consulte a seção Orientações de código.

• Use o armazenamento independente para serviços divididos. Cada serviço dividido deve ter seu próprio armazenamento de dados isolado para facilitar o controle de versão independente, a implantação, a escalabilidade e a manutenção da integridade dos dados. Por exemplo, a implementação de referência separa o serviço de renderização de tíquetes da API Web e elimina a necessidade de o serviço acessar o banco de dados da API. Em vez disso, o serviço comunica a URL em que as imagens de tíquete foram geradas de volta para a API Web por meio de uma mensagem do Barramento de Serviço do Azure e a API persiste o caminho para seu banco de dados.

• Implemente pipelines de implantação separados para cada serviço dividido. Pipelines de implantação separados permitem que cada serviço seja atualizado no seu próprio ritmo. Caso equipes ou organizações diferentes na sua empresa possuam serviços diferentes, o uso de pipelines de implantação separados dará a cada equipe controle sobre suas próprias implantações. Use ferramentas de CI/CD (integração contínua e entrega contínua), como Jenkins, GitHub Actions ou Azure Pipelines, para configurar esses pipelines.

• Revise os controles de segurança. Certifique-se de que seus controles de segurança estejam atualizados para acomodar a nova arquitetura, incluindo regras de firewall e controles de acesso.

Selecione os serviços certos do Azure

Para cada serviço do Azure na sua arquitetura, consulte o Guia de serviço do Azure relevante no Well-Architected Framework. Para o padrão de Aplicativo Web Moderno, é necessário um sistema de mensagens para dar suporte a mensagens assíncronas, uma plataforma de aplicativo que dê suporte à conteinerização e um repositório de imagens de contêiner.

• Escolha uma fila de mensagens. Uma fila de mensagens é uma parte importante das arquiteturas voltadas para serviços. Ele separa remetentes e destinatários de mensagens para habilitar mensagens assíncronas. Use as orientações sobre como escolher um serviço de mensagens do Azure para escolher um sistema de mensagens do Azure que dê suporte às suas necessidades de design. O Azure tem três serviços de mensagens: Grade de Eventos do Azure, Hubs de Eventos do Azure e Barramento de Serviço. Comece com o Barramento de Serviço como a opção padrão e use as outras duas opções se o Barramento de Serviço não atender às suas necessidades.
  
  

  Serviço	Caso de uso
  Barramento de Serviço	Escolha o Barramento de Serviço para entrega confiável, ordenada e possivelmente transacional de mensagens de alto valor em aplicativos empresariais.
  Grade de Eventos	Escolha a Grade de Eventos quando precisar lidar com um grande número de eventos discretos com eficiência. A Grade de Eventos é escalonável para aplicativos controlados por eventos em que muitos eventos pequenos e independentes (como alterações de estado de recurso) precisam ser roteados para assinantes em um modelo de publicação-assinatura de baixa latência.
  Hubs de Eventos	Escolha Hubs de Eventos para ingestão de dados massiva e de alta taxa de transferência, como telemetria, logs ou análise em tempo real. Os Hubs de Eventos são otimizados para cenários de streaming em que os dados em massa precisam ser ingeridos e processados continuamente.

• Implemente um serviço de contêiner. Para as partes do aplicativo que você deseja conteinerizar, é necessário uma plataforma de aplicativo que dê suporte a contêineres. Use as orientações Escolher um serviço de contêiner do Azure para ajudar a tomar sua decisão. O Azure tem três serviços de contêiner principais: Aplicativos de Contêiner do Azure, AKS (Serviço de Kubernetes do Azure) e Serviço de Aplicativo do Azure. Comece com os Aplicativos de Contêiner como a opção padrão e use as outras duas opções se os Aplicativos de Contêiner não atenderem às suas necessidades.
  
  

  Serviço	Caso de uso
  Aplicativos de Contêiner	Escolha Aplicativos de Contêiner se você precisar de uma plataforma sem servidor que dimensione e gerencie automaticamente contêineres em aplicativos controlados por eventos.
  AKS	Escolha o AKS se precisar de controle detalhado sobre as configurações do Kubernetes e recursos avançados para dimensionamento, rede e segurança.
  Aplicativos Web para Contêiner	Escolha Aplicativo Web para Contêineres no Serviço de Aplicativo para obter a experiência de PaaS mais simples.

• Implemente um repositório de contêiner. Ao usar qualquer serviço de computação baseado em contêiner, é necessário ter um repositório para armazenar as imagens de contêiner. Você pode usar um registro de contêiner público, como o Docker Hub, ou um registro gerenciado, como o Registro de Contêiner do Azure. Use as diretrizes Introdução aos registros de contêiner no Azure para ajudar a tomar sua decisão.

Orientações de código

Para dividir e extrair com êxito um serviço independente, é necessário atualizar o código do aplicativo Web com os seguintes padrões de design: o padrão Estrangulador Fig, o padrão Nivelamento de Carga Baseado em Fila, o padrão Consumidores Concorrentes, o padrão Monitoramento de Ponto de Extremidade de Integridade e o padrão Repetição.

Figura 3. Papel dos padrões de design.

1. Padrão Estrangulador Fig: o padrão Estrangulador Fig migra de forma incremental a funcionalidade de um aplicativo monolítico para o serviço dividido. Implemente esse padrão no aplicativo Web principal para migrar gradualmente a funcionalidade para serviços independentes, direcionando o tráfego com base em pontos de extremidade.

2. Padrão de Nivelamento de Carga Baseado em Fila: o padrão de Nivelamento de Carga Baseado em Fila gerencia o fluxo de mensagens entre o produtor e o consumidor usando uma fila como buffer. Implemente esse padrão na parte do produtor do serviço dividido para gerenciar o fluxo de mensagens de forma assíncrona usando uma fila.

3. Padrão Consumidores Concorrentes: o padrão Consumidores Concorrentes permite que várias instâncias do serviço dividido leiam de maneira independente da mesma fila de mensagens e concorram para processar mensagens. Implemente esse padrão no serviço dividido para distribuir tarefas em várias instâncias.

4. Padrão Monitoramento de Ponto de Extremidade de Integridade: o padrão de Monitoramento de Ponto de Extremidade de Integridade expõe pontos de extremidade para monitorar o status e a integridade de diferentes partes do aplicativo Web. (4a) Implemente esse padrão no aplicativo Web principal. (4b) Implemente-o também no serviço dividido para rastrear a integridade dos pontos de extremidade.

5. Padrão Repetição: o padrão Repetição lida com falhas transitórias repetindo operações que podem falhar intermitentemente. (5a) Implemente esse padrão em todas as chamadas de saída para outros serviços do Azure no aplicativo Web principal, como chamadas para fila de mensagens e pontos de extremidade privados. (5b) Implemente também esse padrão no serviço dividido para lidar com falhas transitórias em chamadas para os pontos de extremidade privados.

Cada padrão de design fornece benefícios que se alinham a um ou mais pilares do Well-Architected Framework (consulte a tabela a seguir).

Implementar o padrão Estrangualdor Fig

Use o padrão Estrangulador Fig para migrar gradualmente a funcionalidade da base de código monolítica para novos serviços independentes. Extraia novos serviços da base de código monolítico existente e modernize lentamente partes críticas do aplicativo Web. Para implementar o padrão Estrangulador Fig, siga estas recomendações:

• Configure uma camada de roteamento. Na base de código do aplicativo Web monolítico, implemente uma camada de roteamento que direcione o tráfego com base em pontos de extremidade. Use a lógica de roteamento personalizada conforme necessário para lidar com regras de negócios específicas para direcionar o tráfego. Por exemplo, se você tiver um /users endpoint em seu aplicativo monolítico e tiver movido essa funcionalidade para o serviço desacoplado, a camada de roteamento direcionará todas as solicitações para /users o novo serviço.

• Gerenciar a distribuição de recursos. Use bibliotecas de gerenciamento de recursos do .NET para implementar sinalizadores de recursos e distribuição em etapas para distribuir gradualmente os serviços divididos. O roteamento de aplicativo monolítico existente deve controlar quantas solicitações os serviços divididos recebem. Comece com uma porcentagem pequena de solicitações e aumente o uso ao longo do tempo à medida que ganhar confiança em sua estabilidade e performance. Por exemplo, a implementação de referência extrai a funcionalidade de renderização de tíquetes em um serviço autônomo, que pode ser introduzido gradualmente para lidar com uma parte maior das solicitações de renderização de tíquetes. À medida que o novo serviço prova sua confiabilidade e performance, eventualmente ele pode assumir toda a funcionalidade de renderização de tíquetes do monólito, completando a transição.

• Use um serviço de fachada (se necessário). Um serviço de fachada é útil quando uma única solicitação precisa interagir com vários serviços ou quando você deseja ocultar a complexidade do sistema subjacente do cliente. No entanto, se o serviço desacoplado não tiver nenhuma API voltada para o público, um serviço de fachada poderá não ser necessário. Na base de código do aplicativo Web monolítico, implemente um serviço de fachada para rotear solicitações para o back-end apropriado (monólito ou microsserviço). No novo serviço dividido, certifique-se de que o novo serviço possa lidar com solicitações de forma independente quando acessado por meio da fachada.

Implementar o Padrão de nivelamento de carga baseado em fila

Implemente o padrão de Nivelamento de Carga Baseado em Fila na parte do produtor do serviço desacoplado para lidar de forma assíncrona com tarefas que não precisam de respostas imediatas. Esse padrão aprimora a capacidade de resposta e a escalabilidade geral do sistema usando uma fila para gerenciar a distribuição da carga de trabalho. Ele permite que o serviço dividido processe solicitações a uma taxa consistente. Para implementar esse padrão de forma eficaz, siga estas recomendações:

• Use o serviço de enfileiramento de mensagens sem bloqueio. Verifique se o processo que envia mensagens para a fila não bloqueia outros processos enquanto aguarda que o serviço dividido lide com mensagens na fila. Se o processo exigir o resultado da operação de serviço dividido, tenha uma maneira alternativa de lidar com a situação enquanto aguarda a conclusão da operação na fila. Por exemplo, a implementação de referência usa o Barramento de Serviço e a await palavra-chave with messageSender.PublishAsync() para publicar mensagens de forma assíncrona na fila sem bloquear o thread que executa esse código:

  // Asynchronously publish a message without blocking the calling thread
  await messageSender.PublishAsync(new TicketRenderRequestMessage(Guid.NewGuid(), ticket, null, DateTime.Now), CancellationToken.None);
  

  Essa abordagem garante que o aplicativo principal permaneça responsivo e consiga lidar com outras tarefas simultaneamente, enquanto o serviço dividido processa as solicitações enfileiradas a uma taxa gerenciável.

• Implemente a repetição e a remoção de mensagens. Implemente um mecanismo para repetir o processamento de mensagens enfileiradas que não podem ser processadas com êxito. Se as falhas persistirem, essas mensagens deverão ser removidas da fila. Por exemplo, o Barramento de Serviço tem recursos internos de repetição e fila de devoluções.

• Configure processamento de mensagens idempotentes. A lógica que processa mensagens da fila deve ser idempotente para lidar com casos em que uma mensagem pode ser processada mais de uma vez. Por exemplo, a implementação de referência usa ServiceBusClient.CreateProcessor with AutoCompleteMessages = true e ReceiveMode = ServiceBusReceiveMode.PeekLock para garantir que as mensagens sejam processadas apenas uma vez e possam ser reprocessadas em caso de falha (consulte o código a seguir).

  // Create a processor for idempotent message processing
  var processor = serviceBusClient.CreateProcessor(path, new ServiceBusProcessorOptions
  {
      // Allow the messages to be auto-completed
      // if processing finishes without failure.
      AutoCompleteMessages = true,
  
      // PeekLock mode provides reliability in that unsettled messages
      // will be redelivered on failure.
      ReceiveMode = ServiceBusReceiveMode.PeekLock,
  
      // Containerized processors can scale at the container level
      // and need not scale via the processor options.
      MaxConcurrentCalls = 1,
      PrefetchCount = 0
  });
  

• Gerencie as alterações na experiência. O processamento assíncrono pode fazer com que as tarefas não sejam concluídas imediatamente. Os usuários devem estar cientes quando sua tarefa ainda estiver sendo processada para definir as expectativas corretas e evitar confusão. Use sinalizações visuais ou mensagens para indicar que uma tarefa está em andamento. Dê aos usuários a opção de receber notificações quando sua tarefa for concluída, como um email ou notificação por push.

Implementar o padrão Consumidores Concorrentes

Implemente o padrão Consumidores Concorrentes nos serviços divididos para gerenciar tarefas de entrada da fila de mensagens. Esse padrão envolve a distribuição de tarefas em várias instâncias de serviços divididos. Esses serviços processam mensagens da fila, aprimorando o balanceamento de carga e aumentando a capacidade do sistema de lidar com solicitações simultâneas. O padrão Consumidores Concorrentes é eficaz quando:

• A sequência de processamento de mensagens não é essencial.
• A fila permanece não afetada por mensagens malformadas.
• A operação de processamento é idempotente, o que significa que ela pode ser aplicada várias vezes sem alterar o resultado além da aplicação inicial.

Para implementar o padrão Consumidores Concorrentes, siga estas recomendações:

• Lide com mensagens simultâneas. Ao receber mensagens de uma fila, certifique-se de que seu sistema tenha sido projetado para lidar com várias mensagens simultaneamente. Defina o máximo de chamadas simultâneas como 1 para que um consumidor separado lide com cada mensagem.

• Desative a pré-busca. Desabilite a pré-busca de mensagens para que os consumidores busquem mensagens somente quando estiverem prontas.

• Use modos confiáveis de processamento de mensagens. Use um modo de processamento confiável, como PeekLock (ou equivalente), que repete automaticamente as mensagens que falham no processamento. Esse modo aumenta a confiabilidade em comparação aos métodos de exclusão primeiro. Se um trabalhador não conseguir lidar com uma mensagem, outro deverá ser capaz de processá-la sem erros, mesmo que a mensagem seja processada várias vezes.

• Implemente tratamento de erros. Roteie mensagens malformadas ou não processáveis para uma fila separada de mensagens mortas. Esse design evita o processamento repetitivo. Por exemplo, você pode capturar exceções durante o processamento de mensagens e mover a mensagem problemática para a fila separada.

• Lide com mensagens fora de ordem. Projete os consumidores para que processem mensagens que chegam fora de sequência. Vários consumidores paralelos significam que eles podem processar mensagens fora de ordem.

• Dimensione com base no comprimento da fila. Os serviços que consomem mensagens de uma fila devem ser escalados automaticamente com base no comprimento da fila. O dimensionamento automático baseado em escala permite o processamento eficiente de picos de mensagens recebidas.

• Use uma fila de resposta de mensagem. Se o sistema exigir notificações para processamento pós-mensagem, configure uma resposta dedicada ou uma fila de respostas. Essa configuração separa as mensagens operacionais dos processos de notificação.

• Use serviços sem estado. Considere o uso de serviços sem estado para processar solicitações de uma fila. Isso permite dimensionamento fácil e uso eficiente de implantes.

• Configure o registro em log. Integre o registro em log e o tratamento de exceções específicas no fluxo de trabalho de processamento de mensagens. Concentre-se em capturar erros de serialização e direcionar essas mensagens problemáticas para um mecanismo de mensagens mortas. Esses logs fornecem informações valiosas para a solução de problemas.

Por exemplo, a implementação de referência usa o padrão Consumidores Concorrentes em um serviço sem estado em execução em Aplicativos de Contêiner para processar solicitações de renderização de tíquete de uma fila do Barramento de Serviço. Ele configura um processador de fila com:

• AutoCompleteMessages: conclui automaticamente as mensagens se forem processadas sem falhas.
• ReceiveMode: usa o modo PeekLock e entrega novamente as mensagens se elas não forem resolvidas.
• MaxConcurrentCalls: defina como 1 para lidar com uma mensagem por vez.
• PrefetchCount: defina como 0 para evitar a pré-busca de mensagens.

O processador registra detalhes de processamento de mensagens, que auxiliam na solução de problemas e no monitoramento. Ele captura erros de desserialização e roteia mensagens inválidas para uma fila de mensagens mortas, evitando o processamento repetitivo de mensagens defeituosas. O serviço é dimensionado no nível do contêiner, permitindo o tratamento eficiente de picos de mensagens com base no comprimento da fila.

// Create a processor for the given queue that will process
// incoming messages.
var processor = serviceBusClient.CreateProcessor(path, new ServiceBusProcessorOptions
{
    // Allow the messages to be auto-completed
    // if processing finishes without failure.
    AutoCompleteMessages = true,
    // PeekLock mode provides reliability in that unsettled messages
    // are redelivered on failure.
    ReceiveMode = ServiceBusReceiveMode.PeekLock,
    // Containerized processors can scale at the container level
    // and need not scale via the processor options.
    MaxConcurrentCalls = 1,
    PrefetchCount = 0
});

// Called for each message received by the processor.
processor.ProcessMessageAsync += async args =>
{
    logger.LogInformation("Processing message {MessageId} from {ServiceBusNamespace}/{Path}", args.Message.MessageId, args.FullyQualifiedNamespace, args.EntityPath);
    // Unhandled exceptions in the handler will be caught by
    // the processor and result in abandoning and dead-lettering the message.
    try
    {
        var message = args.Message.Body.ToObjectFromJson<T>();
        await messageHandler(message, args.CancellationToken);
        logger.LogInformation("Successfully processed message {MessageId} from {ServiceBusNamespace}/{Path}",args.Message.MessageId, args.FullyQualifiedNamespace, args.EntityPath);
    }
    catch (JsonException)
    {
        logger.LogError("Invalid message body; could not be deserialized to {Type}", typeof(T));
        await args.DeadLetterMessageAsync(args.Message, $"Invalid message body; could not be deserialized to {typeof(T)}",cancellationToken: args.CancellationToken);
    }
};

Implementar o padrão Monitoramento do Ponto de Extremidade de Integridade

Implemente o padrão Monitoramento de Ponto de Extremidade de Integridade no código do aplicativo principal e no código de serviço dividido para acompanhar a integridade dos pontos de extremidade do aplicativo. Orquestradores como AKS ou Aplicativos de Contêiner podem sondar esses pontos de extremidade para verificar a integridade do serviço e reiniciar instâncias não íntegras. Aplicativos ASP.NET Core podem adicionar middleware de verificação de integridade dedicado para atender com eficiência aos dados de integridade do ponto de extremidade e às principais dependências. Para implementar o padrão Monitoramento de Ponto de Extremidade de Integridade, siga estas recomendações:

• Implemente verificações de integridade. Use middleware de verificações de integridade ASP.NET Core para fornecer pontos de extremidade de verificação de integridade.

• Valide dependências. Certifique-se de que suas verificações de integridade validem a disponibilidade de dependências de chave, como banco de dados, armazenamento e sistema de mensagens. O pacote que não é da Microsoft, AspNetCore.Diagnostics.HealthChecks, pode implementar verificações de dependência de integridade para diversas dependências comuns de aplicativos.

  Por exemplo, a implementação de referência usa o middleware de verificação de integridade ASP.NET Core para expor pontos de extremidade de verificação de integridade, usando o método AddHealthChecks() no objeto builder.Services. O código valida a disponibilidade das dependências de chave, do Armazenamento de Blobs do Azure e da fila do Barramento de Serviço com os AddAzureBlobStorage() métodos and AddAzureServiceBusQueue() , que fazem parte do AspNetCore.Diagnostics.HealthChecks pacote. Os Aplicativos de Contêiner permitem a configuração de investigações de integridade que são monitoradas para avaliar se os aplicativos estão íntegros ou precisam ser reciclados.

  // Add health checks, including health checks for Azure services
  // that are used by this service.
  // The Blob Storage and Service Bus health checks are provided by
  // AspNetCore.Diagnostics.HealthChecks
  // (a popular open source project) rather than by Microsoft. 
  // https://github.com/Xabaril/AspNetCore.Diagnostics.HealthChecks
  builder.Services.AddHealthChecks()
  .AddAzureBlobStorage(options =>
  {
      // AddAzureBlobStorage will use the BlobServiceClient registered in DI
      // We just need to specify the container name
      options.ContainerName = builder.Configuration.GetRequiredConfigurationValue("App:StorageAccount:Container");
  })
  .AddAzureServiceBusQueue(
      builder.Configuration.GetRequiredConfigurationValue("App:ServiceBus:Host"),
      builder.Configuration.GetRequiredConfigurationValue("App:ServiceBus:RenderRequestQueueName"),
      azureCredentials);
  
  // Further app configuration omitted for brevity
  app.MapHealthChecks("/health");
  

• Configure implantes do Azure. Configure os recursos do Azure para usar as URLs de verificação de integridade do aplicativo para confirmar a atividade e a preparação. Por exemplo, a implementação de referência usa o Bicep para configurar as URLs de verificação de integridade para confirmar a atividade e a prontidão do implante do Azure. Uma investigação de atividade para atingir o ponto de extremidade /health a cada 10 segundos após um atraso inicial de 2 segundos.

  probes: [
    {
      type: 'liveness'
      httpGet: {
        path: '/health'
        port: 8080
      }
      initialDelaySeconds: 2
      periodSeconds: 10
    }
  ]
  

Implementar o padrão Repetição

O padrão Repetição permite que os aplicativos se recuperem de falhas transitórias. O padrão Repetição é fundamental para o padrão de Aplicativo Web Confiável, portanto, seu aplicativo Web já deve estar usando o padrão Repetição. Aplique o padrão Repetição às solicitações aos sistemas de mensagens e às solicitações emitidas pelos serviços divididos extraídos do aplicativo Web. Para implementar o padrão Repetição, siga estas recomendações:

• Configure opções de repetição. Ao integrar com uma fila de mensagens, certifique-se de configurar o cliente responsável pelas interações com a fila com as configurações de repetição apropriadas. Especifique parâmetros, tais como o número máximo de tentativas, o atraso entre as tentativas e o atraso máximo.

• Use retirada exponencial. Implemente uma estratégia de retirada exponencial para tentativas de repetição. Isso significa aumentar exponencialmente o tempo entre cada tentativa, o que ajuda a reduzir a carga no sistema durante períodos de altas taxas de falha.

• Use a funcionalidade de repetição do SDK. Para serviços com SDKs especializados, como o Barramento de Serviço ou o Armazenamento de Blobs, use os mecanismos internos de repetição. Os mecanismos de repetição integrados são otimizados para os casos de uso típicos do serviço e podem lidar com novas tentativas de forma mais eficaz com menos configuração necessária de sua parte. Por exemplo, a implementação de referência usa a funcionalidade interna de repetição do SDK do Barramento de Serviço (ServiceBusClient e ServiceBusRetryOptions). O objeto ServiceBusRetryOptions busca configurações para definir as configurações de MessageBusOptions para definir configurações de repetição, como MaxRetries, Delay, MaxDelay e TryTimeout.

  // ServiceBusClient is thread-safe and can be reused for the lifetime
  // of the application.
  services.AddSingleton(sp =>
  {
      var options = sp.GetRequiredService<IOptions<MessageBusOptions>>().Value;
      var clientOptions = new ServiceBusClientOptions
      {
          RetryOptions = new ServiceBusRetryOptions
          {
              Mode = ServiceBusRetryMode.Exponential,
              MaxRetries = options.MaxRetries,
              Delay = TimeSpan.FromSeconds(options.BaseDelaySecondsBetweenRetries),
              MaxDelay = TimeSpan.FromSeconds(options.MaxDelaySeconds),
              TryTimeout = TimeSpan.FromSeconds(options.TryTimeoutSeconds)
          }
      };
      return new ServiceBusClient(options.Host, azureCredential ?? new DefaultAzureCredential(), clientOptions);
  });
  

• Adote bibliotecas de resiliência padrão para clientes HTTP. Para comunicações HTTP, integre uma biblioteca de resiliência padrão, tal como Polly ou Microsoft.Extensions.Http.Resilience. Essas bibliotecas oferecem mecanismos abrangentes de repetição que são fundamentais para gerenciar comunicações com serviços Web externos.

• Trate o bloqueio de mensagens. Para sistemas baseados em mensagens, implemente estratégias de tratamento de mensagens que ofereçam suporte a novas tentativas sem perda de dados, como o uso de modos de "bloqueio de inspeção", quando disponíveis. Certifique-se de que as mensagens com falha sejam repetidas de forma eficaz e movidas para uma fila de mensagens mortas após repetidas falhas.

Implementar rastreamento distribuído

À medida que os aplicativos se tornam mais orientados a serviços e seus componentes são divididos, o monitoramento do fluxo de execução entre os serviços é crucial. O padrão de Aplicativo Web Moderno usa o Application Insights e o Azure Monitor para visibilidade da integridade e do desempenho do aplicativo por meio de APIs OpenTelemetry, que dão suporte ao rastreamento distribuído.

O rastreamento distribuído rastreia uma solicitação do usuário à medida que ela percorre vários serviços. Quando uma solicitação é recebida, ela é marcada com um identificador de rastreamento, que é passado para outros componentes por meio de cabeçalhos HTTP e propriedades do Barramento de Serviço durante a invocação de dependências. Os rastreamentos e os logs incluem o identificador de rastreamento e um identificador de atividade (ou identificador de intervalo), que corresponde ao componente específico e sua atividade pai. Ferramentas de monitoramento como o Application Insights o usam para exibir uma árvore de atividades e logs em diferentes serviços, cruciais para monitorar aplicativos distribuídos.

• Instale bibliotecas OpenTelemetry. Use bibliotecas de instrumentação para habilitar o rastreamento e as métricas de componentes comuns. Adicione instrumentação personalizada com System.Diagnostics.ActivitySource e, System.Diagnostics.Activity se necessário. Use bibliotecas de exportação para escutar diagnósticos do OpenTelemetry e registrá-los em repositórios persistentes. Use exportadores existentes ou crie o seu próprio com System.Diagnostics.ActivityListener.

• Configure o OpenTelemetry. Use a distribuição do Azure Monitor do OpenTelemetry (Azure.Monitor.OpenTelemetry.AspNetCore). Verifique se ele exporta diagnósticos para o Application Insights e inclui instrumentação interna para métricas, rastreamentos, logs e exceções comuns do runtime do .NET e do ASP.NET Core. Inclua outros pacotes de instrumentação do OpenTelemetry para clientes SQL, Redis e SDK do Azure.

• Monitore e analise. Após a configuração, certifique-se de que os logs, rastreamentos, métricas e exceções sejam capturados e enviados para o Application Insights. Verifique se os identificadores de rastreamento, atividade e atividade pai são incluídos, permitindo que o Application Insights forneça visibilidade de rastreamento de ponta a ponta entre os limites HTTP e do Barramento de Serviço. Use essa configuração para monitorar e analisar as atividades do aplicativo em todos os serviços com eficácia.

O exemplo do Aplicativo Web Moderno usa a distribuição do Azure Monitor do OpenTelemetry (Azure.Monitor.OpenTelemetry.AspNetCore). Mais pacotes de instrumentação são usados para clientes SQL, Redis e SDK do Azure. O OpenTelemetry é configurado no serviço de renderização de tíquete de exemplo do Aplicativo Web Moderno da seguinte forma:

builder.Logging.AddOpenTelemetry(o => 
{ 
    o.IncludeFormattedMessage = true; 
    o.IncludeScopes = true; 
}); 

builder.Services.AddOpenTelemetry() 
    .UseAzureMonitor(o => o.ConnectionString = appInsightsConnectionString) 
    .WithMetrics(metrics => 
    { 
        metrics.AddAspNetCoreInstrumentation() 
                .AddHttpClientInstrumentation() 
                .AddRuntimeInstrumentation(); 
    }) 
    .WithTracing(tracing => 
    { 
        tracing.AddAspNetCoreInstrumentation() 
                .AddHttpClientInstrumentation() 
                .AddSource("Azure.*"); 
    }); 

O método builder.Logging.AddOpenTelemetry roteia todos os logs por meio do OpenTelemetry, garantindo rastreamento e log consistentes em todo o aplicativo. Ao registrar os serviços do OpenTelemetry no builder.Services.AddOpenTelemetry, o aplicativo é configurado para coletar e exportar diagnósticos, que são enviados ao Application Insights por meio do UseAzureMonitor. Além disso, a instrumentação do cliente para componentes como Barramento de Serviço e clientes HTTP é configurada por meio de WithMetrics e WithTracing, permitindo métricas automáticas e coleta de rastreamento sem exigir alterações no uso do cliente existente, apenas uma atualização na configuração.

Orientações de configuração

As seções a seguir fornecem orientações sobre como implementar as atualizações de configuração. Cada seção alinha-se a um ou mais pilares do Well-Architected Framework.

Configurar a autenticação e a autorização

Para configurar a autenticação e a autorização em qualquer novo serviço do Azure (identidades de carga de trabalho) que você adicionar ao aplicativo Web, siga estas recomendações:

• Use identidades gerenciadas para cada serviço novo. Cada serviço independente deve ter sua própria identidade e usar identidades gerenciadas para autenticação de serviço a serviço. As identidades gerenciadas eliminam a necessidade de gerenciar credenciais em seu código e reduzem o risco de vazamento de credenciais. Elas ajudam a evitar a inserção de informações confidenciais, como cadeias de conexão, no seu código ou arquivos de configuração.

• Conceda privilégios mínimos a cada serviço novo. Atribua somente as permissões necessárias a cada identidade de serviço nova. Por exemplo, se uma identidade só precisar ser enviada por push para um registro de contêiner, não conceda permissões de pull. Revise essas permissões regularmente e ajuste conforme necessário. Use identidades diferentes para funções diferentes, como implantação e aplicativo. Isso limita o dano possível caso uma identidade seja comprometida.

• Adote uma IaC (infraestrutura como código). Use o Bicep ou ferramentas de IaC semelhantes para definir e gerenciar seus recursos de nuvem. A IaC garante a aplicação consistente de configurações de segurança em suas implantações e permite que você controle a versão da configuração da infraestrutura.

Para configurar a autenticação e a autorização em usuários (identidades de usuário), siga estas recomendações:

• Conceda privilégios mínimos aos usuários. Assim como nos serviços, certifique-se de que os usuários recebam somente as permissões necessárias para executar suas tarefas. Revise e ajuste regularmente essas permissões.

• Realize auditorias de segurança regularmente. Revise e audite regularmente sua configuração de segurança. Procure por configurações incorretas ou permissões desnecessárias e corrija-as imediatamente.

A implementação de referência usa a IaC para atribuir identidades gerenciadas a serviços adicionados e funções específicas a cada identidade. Ele define funções e permissões de acesso para implantação (containerRegistryPushRoleId), proprietário do aplicativo (containerRegistryPushRoleId) e aplicativo Aplicativos de Contêiner (containerRegistryPullRoleId) (consulte o código a seguir).

roleAssignments: \[
    {
    principalId: deploymentSettings.principalId
    principalType: deploymentSettings.principalType
    roleDefinitionIdOrName: containerRegistryPushRoleId
    }
    {
    principalId: ownerManagedIdentity.outputs.principal_id
    principalType: 'ServicePrincipal'
    roleDefinitionIdOrName: containerRegistryPushRoleId
    }
    {
    principalId: appManagedIdentity.outputs.principal_id
    principalType: 'ServicePrincipal'
    roleDefinitionIdOrName: containerRegistryPullRoleId
    }
\]

A implementação de referência atribui a identidade gerenciada como a nova identidade dos Aplicativos de Contêiner na implantação (consulte o código a seguir).

module renderingServiceContainerApp 'br/public:avm/res/app/container-app:0.1.0' = {
  name: 'application-rendering-service-container-app'
  scope: resourceGroup()
  params: {
    // Other parameters omitted for brevity
    managedIdentities: {
      userAssignedResourceIds: [
        managedIdentity.id
      ]
    }
  }
}

Configurar o dimensionamento automático independente

O padrão do Aplicativo Web Moderno começa a dividir a arquitetura monolítica e introduz a divisão de serviço. Ao dividir uma arquitetura de aplicativo Web, você pode dimensionar serviços divididos de forma independente. Ao dimensionar os serviços do Azure para dar suporte a um serviço de aplicativo Web independente, em vez de um aplicativo Web inteiro, você otimiza os custos de dimensionamento enquanto atende às demandas. Para escalar contêineres automaticamente, siga estas recomendações:

• Use serviços sem estado. Certifique-se de que seus serviços sejam sem estado. Se o aplicativo .NET contiver o estado de sessão em processo, externalize-o para um cache distribuído como o Redis ou um banco de dados como o SQL Server.

• Configure regras de dimensionamento automático. Use as configurações de dimensionamento automático que forneçam o controle mais econômico de seus serviços. Para serviços em contêineres, o dimensionamento baseado em eventos, como o Kubernetes Event-Driven Autoscaler (KEDA), geralmente fornece controle granular, permitindo que você dimensione com base em métricas de eventos. Os Aplicativos de Contêiner e o AKS dão suporte ao KEDA. Para serviços que não dão suporte ao KEDA, como o Serviço de Aplicativo, use os recursos de dimensionamento automático fornecidos pela própria plataforma. Esses recursos geralmente incluem dimensionamento com base em regras baseadas em métricas ou tráfego HTTP.

• Configure réplicas mínimas. Para evitar uma inicialização a frio, defina as configurações de dimensionamento automático para que mantenham no mínimo uma réplica. Uma inicialização a frio é quando você inicializa um serviço a partir de um estado parado, o que geralmente causa uma resposta atrasada. Se a minimização de custos for uma prioridade e você puder tolerar os atrasos da inicialização a frio, defina a contagem mínima de réplicas como 0 ao configurar o dimensionamento automático.

• Configure um período de resfriamento. Aplique um período de resfriamento apropriado para introduzir um atraso entre os eventos de dimensionamento. O objetivo é evitar atividades de dimensionamento excessivas acionadas por picos de carga temporários.

• Configure o dimensionamento baseado em fila. Se o aplicativo usar uma fila de mensagens como o Barramento de Serviço, defina as configurações de dimensionamento automático para dimensionar com base no comprimento da fila com mensagens de solicitação. O dimensionador visa manter uma réplica do serviço para cada N mensagens na fila (arredondado para cima).

Por exemplo, a implementação de referência usa o dimensionador KEDA do Barramento de Serviço para dimensionar o aplicativo de contêiner com base no comprimento da fila. O service-bus-queue-length-rule dimensiona o serviço com base no comprimento de uma fila do Barramento de Serviço especificada. O parâmetro messageCount é definido como 10, portanto, o dimensionador tem uma réplica de serviço para cada 10 mensagens na fila. Os parâmetros scaleMaxReplicas e scaleMinReplicas definem o número máximo e mínimo de réplicas para o serviço. O queue-connection-string segredo, que contém a cadeia de conexão para a fila do Barramento de Serviço, é recuperado do Azure Key Vault. Esse segredo é usado para autenticar o dimensionador no Barramento de Serviço.

scaleRules: [
  {
    name: 'service-bus-queue-length-rule'
    custom: {
      type: 'azure-servicebus'
      metadata: {
        messageCount: '10'
        namespace: renderRequestServiceBusNamespace
        queueName: renderRequestServiceBusQueueName
      }
      auth: [
        {
          secretRef: 'render-request-queue-connection-string'
          triggerParameter: 'connection'
        }
      ]
    }
  }
]

scaleMaxReplicas: 5
scaleMinReplicas: 0

Conteinerizar a implantação de serviço

A conteinerização significa que todas as dependências para que o aplicativo funcione são encapsuladas em uma imagem leve que pode ser implantada de forma confiável em uma ampla variedade de hosts. Para conteinerizar a implantação, siga estas recomendações:

• Identifique os limites do domínio. Comece identificando os limites de domínio em seu aplicativo monolítico. Isso ajuda a determinar quais partes do aplicativo você pode extrair em serviços separados.

• Crie imagens do Docker. Ao criar imagens do Docker para seus serviços .NET, use imagens base esculpidas. Essas imagens contêm apenas o conjunto mínimo de pacotes necessários para a execução do .NET, o que minimiza o tamanho do pacote e a área de superfície de ataque.

• Use Dockerfiles de vários estágios. Implemente Dockerfiles de vários estágios para separar ativos de tempo de compilação da imagem de contêiner de tempo de execução. Isso ajuda a manter suas imagens de produção pequenas e seguras.

• Execute como um usuário não root. Execute seus contêineres .NET como um usuário não raiz (por meio do nome de usuário ou UID, $APP_UID) para se alinhar ao princípio de privilégios mínimos. Isso limita os efeitos possíveis de um contêiner comprometido.

• Escute na porta 8080. Ao executar como um usuário não raiz, configure seu aplicativo para escutar na porta 8080. É uma convenção comum para usuários não raiz.

• Encapsule dependências. Verifique se todas as dependências para que o aplicativo funcione estejam encapsuladas na imagem de contêiner do Docker. O encapsulamento permite que o aplicativo seja implantado de forma confiável em uma série de hosts.

• Escolha as imagens de base certas. A imagem base escolhida depende do seu ambiente de implantação. Se você estiver implantando em Aplicativos de Contêiner, por exemplo, precisará usar imagens do Docker do Linux.

Por exemplo, a implementação de referência usa um processo de build de vários estágios. Os estágios iniciais compilam o aplicativo usando uma imagem completa do SDK (mcr.microsoft.com/dotnet/sdk:8.0-jammy). A imagem final do runtime é criada a partir da imagem base chiseled, o que exclui o SDK e os artefatos de build. O serviço é executado como um usuário não raiz (USER $APP_UID) e expõe a porta 8080. As dependências necessárias para que o aplicativo funcione estão incluídas na imagem do Docker, conforme evidenciado pelos comandos para copiar arquivos de projeto e restaurar pacotes. O uso de imagens baseadas em Linux (mcr.microsoft.com/dotnet/aspnet:8.0-jammy-chiseled) garante a compatibilidade com Aplicativos de Contêiner, que exigem contêineres do Linux para implantação.

# Build in a separate stage to avoid copying the SDK into the final image
FROM mcr.microsoft.com/dotnet/sdk:8.0-jammy AS build
ARG BUILD_CONFIGURATION=Release
WORKDIR /src

# Restore packages
COPY ["Relecloud.TicketRenderer/Relecloud.TicketRenderer.csproj", "Relecloud.TicketRenderer/"]
COPY ["Relecloud.Messaging/Relecloud.Messaging.csproj", "Relecloud.Messaging/"]
COPY ["Relecloud.Models/Relecloud.Models.csproj", "Relecloud.Models/"]
RUN dotnet restore "./Relecloud.TicketRenderer/Relecloud.TicketRenderer.csproj"

# Build and publish
COPY . .
WORKDIR "/src/Relecloud.TicketRenderer"
RUN dotnet publish "./Relecloud.TicketRenderer.csproj" -c $BUILD_CONFIGURATION -o /app/publish /p:UseAppHost=false

# Chiseled images contain only the minimal set of packages needed for .NET 8.0
FROM mcr.microsoft.com/dotnet/aspnet:8.0-jammy-chiseled AS final
WORKDIR /app
EXPOSE 8080

# Copy the published app from the build stage
COPY --from=build /app/publish .

# Run as non-root user
USER $APP_UID
ENTRYPOINT ["dotnet", "./Relecloud.TicketRenderer.dll"]

Implantar a implementação de referência

Implante a implementação de referência do Padrão de Aplicativo Web Moderno para .NET. Há instruções para implantação de desenvolvimento e produção no repositório. Depois de implantar, você pode simular e observar padrões de design.

Figura 3: arquitetura da implementação de referência. Faça download de um Arquivo Visio dessa arquitetura.