Padrão de Aplicativo Web confiável para .NET

Este artigo fornece orientações sobre como implementar o padrão de Aplicativo Web Confiável. Esse padrão descreve como modificar (reformular) aplicativos Web para migração para a nuvem. Ele oferece arquitetura prescritiva, código e orientações de configuração alinhadas com os princípios do Well-Architected Framework.

Por que implementar o padrão de Aplicativo Web Confiável para .NET?

O padrão de Aplicativo Web confiável é um conjunto de princípios e técnicas de implementação que definem como você deve reformular aplicativos Web ao migrar para a nuvem. Ele se concentra nas atualizações mínimas de código que você precisa fazer para ter sucesso na nuvem. As orientações a seguir usam a implementação de referência como exemplo e seguem a jornada de replataforma da empresa fictícia, Relecloud, para fornecer contexto de negócios para sua jornada. Antes de implementar o padrão de Aplicativo Web Confiável para .NET, a Relecloud tinha um aplicativo Web de emissão de ingressos local monolítico que usava a estrutura ASP.NET.

Como implementar o padrão de Aplicativo Web Confiável

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

• Contexto de negócios: alinhe essas orientações com seu contexto de negócios e saiba como definir metas imediatas e de longo prazo que orientam as decisões de mudança de plataforma.
• Orientações de arquitetura: saiba como selecionar os serviços de nuvem certos e projetar uma arquitetura que atenda aos seus requisitos de negócios.
• Orientações de código: implemente três padrões de design para melhorar a confiabilidade e a eficiência de desempenho do seu aplicativo Web na nuvem: padrões Repetição, Circuit-Breaker e Cache-Aside
• Orientações de configuração: configure autenticação e autorização, identidades gerenciadas, ambientes do tamanho correto, infraestrutura como código e monitoramento.

Contexto de negócios

A primeira etapa para reformular um aplicativo Web é definir seus objetivos de negócios. Você deve definir metas imediatas, como objetivos de nível de serviço e metas de otimização de custos, além de metas futuras para seu aplicativo Web. Esses objetivos influenciam sua escolha de serviços de nuvem e a arquitetura do seu aplicativo Web na nuvem. Defina um SLO de destino para seu aplicativo Web, tal como 99,9% de tempo de atividade. Calcule o SLA composto para todos os serviços que afetam a disponibilidade do seu aplicativo Web.

Por exemplo, a Relecloud tem uma previsão de vendas positiva e antecipa o aumento da demanda em seu aplicativo Web de emissão de ingressos. Para atender a essa demanda, eles definiram as metas do aplicativo Web:

• Aplicar alterações de código de baixo custo e de alto valor
• Atingir um objetivo de nível de serviço (SLO) de 99,9%
• Adotar práticas de DevOps
• Criar ambientes com otimização de custo
• Melhorar a confiabilidade e a segurança

A infraestrutura local da Relecloud não era uma solução econômica para atingir essas metas. Então, eles decidiram que migrar seu aplicativo Web para o Azure era a maneira mais econômica de atingir seus objetivos imediatos e futuros.

Diretrizes para arquitetura

O padrão Aplicativo Web Confiável tem alguns elementos arquitetônicos essenciais. Você precisa do DNS para gerenciar a resolução do ponto de extremidade, um firewall do aplicativo Web para bloquear o tráfego HTTP mal-intencionado e um balanceador de carga para proteger e rotear solicitações de usuário de entrada. A plataforma de aplicativo hospeda o código do aplicativo Web e faz chamadas para todos os serviços de back-end por meio de pontos de extremidade privados em uma rede virtual. Uma ferramenta de monitoramento de performance de aplicativos captura métricas e logs para entender seu aplicativo Web.

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

Criar a arquitetura

Projete sua infraestrutura para dar suporte às métricas de recuperação, como RTO (objetivo de tempo de recuperação) e RPO (objetivo de ponto de recuperação). O RTO afeta a disponibilidade e deve oferecer suporte ao seu SLO. Determine um RPO (objetivo de ponto de recuperação) e configure a redundância de dados para atender a esse RPO.

• Escolha a confiabilidade da infraestrutura. Determine quantas zonas de disponibilidade e regiões você precisa para atender às suas necessidades de disponibilidade. Adicione zonas de disponibilidade e regiões até que o SLA composto atenda ao seu SLO. O padrão de Aplicativo Web Confiável dá suporte a várias regiões para uma configuração ativa-ativa ou ativa-passiva. Por exemplo, a implementação de referência usa uma configuração ativa-passiva para atender a um SLO de 99,9%.

  Adote uma topologia de rede hub-and-spoke para centralizar e compartilhar recursos, como um firewall de rede. As duas regiões exigem os mesmos serviços, mas uma região tem uma rede virtual de hub que conecta as regiões. Adote uma topologia de rede hub-and-spoke para centralizar e compartilhar recursos, como um firewall de rede. 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. O padrão de Aplicativo Web Confiável com uma segunda região e uma topologia hub-and-spoke.

• Escolha uma topologia de rede. Escolha a topologia de rede certa para seus requisitos de rede e da Web. Se você pretende ter várias redes virtuais, use uma topologia de rede hub-spoke. Ela fornece benefícios de custo, gerenciamento e segurança com opções de conectividade híbrida para redes locais e virtuais.

Escolha os serviços Azure corretos

Ao migrar um aplicativo Web para a nuvem, você deve selecionar os serviços do Azure que atendam aos seus requisitos de negócios e se alinhem aos recursos atuais do aplicativo Web local. O alinhamento ajuda a minimizar o esforço de replataforma. Por exemplo, use serviços que permitem manter o mesmo mecanismo de banco de dados e oferecer suporte a middleware e estruturas existentes. As seções a seguir fornecem orientações para selecionar os serviços do Azure corretos para seu aplicativo Web.

Por exemplo, antes da migração para a nuvem, o aplicativo Web de emissão de ingressos da Relecloud era um aplicativo local e monolítico ASP.NET. Ele era executado em duas máquinas virtuais e tinha um banco de dados do Microsoft SQL Server. O aplicativo Web sofria com desafios comuns em escalabilidade e implantação de recursos. Esse ponto de partida, suas metas de negócios e SLO impulsionaram suas escolhas de serviço.

• Plataforma de aplicativo: use o Serviço de Aplicativo do Azure como sua plataforma de aplicativo. A Relecloud escolheu o Serviço de Aplicativo do Azure como a plataforma de aplicativos pelos seguintes motivos:

  • Alto Contrato de Nível de Serviço (SLA): possui um alto SLA que atende ao SLO do ambiente de produção de 99,9%.
  • Sobrecarga de gerenciamento reduzida: é uma solução totalmente gerenciada que lida com dimensionamento, verificações de integridade e balanceamento de carga.
  • Suporte ao .NET: é compatível com a versão do .NET na qual o aplicativo está escrito.
  • Funcionalidade de conteinerização: o aplicativo Web pode convergir na nuvem sem contêineres, mas a plataforma de aplicativos também dá suporte à conteinerização sem alterar os serviços do Azure.
  • Dimensionamento automático: o aplicativo Web pode escalar vertical e automaticamente com base no tráfego e nas definições de configuração do usuário. A plataforma também dá suporte a escalar verticalmente para acomodar diferentes requisitos de hospedagem.

• Gerenciamento de identidade: use o Microsoft Entra ID como sua solução de gerenciamento de identidade e acesso. A Relecloud escolheu o Microsoft Entra ID pelos seguintes motivos:

  • Autenticação e autorização: o aplicativo precisa autenticar e autorizar os funcionários do Call Center.
  • Escalonável: ele é dimensionado para dar suporte a cenários maiores.
  • Controle de identidade do usuário: os funcionários do call center podem usar suas identidades empresariais existentes.
  • Suporte ao protocolo de autorização: oferece suporte a OAuth 2.0 para identidades gerenciadas.

• Banco de dados: use um serviço que permita usar o mesmo mecanismo de banco de dados. Use a árvore de decisão de armazenamento de dados. O aplicativo Web da Relecloud usava o SQL Server local. Portanto, eles queriam usar o esquema de banco de dados, os procedimentos armazenados e as funções já existentes. Vários produtos SQL estão disponíveis no Azure, mas a Relecloud escolheu o Banco de Dados SQL do Azure pelos seguintes motivos:

  • Confiabilidade: a camada de uso geral fornece um SLA alto e redundância de várias regiões. Ele pode dar suporte a uma alta carga de usuário.
  • Redução da sobrecarga de gerenciamento: fornece uma instância de banco de dados SQL gerenciada.
  • Suporte à migração: dá suporte à migração do banco de dados do SQL Server local.
  • Consistência com configurações locais: oferece suporte a procedimentos, funções e exibições armazenados existentes.
  • Resiliência: dá suporte a backups e restauração pontual.
  • Experiência e retrabalho mínimo: o Banco de Dados SQL aproveita a experiência interna e requer um trabalho mínimo para ser adotado.

• Monitoramento de performance do aplicativo: use o Application Insights para analisar a telemetria no seu aplicativo. A Relecloud escolheu usar o Application Insights pelos seguintes motivos:

  • Integração com o Azure Monitor: ele fornece a melhor integração com o Azure Monitor.
  • Detecção de anomalias: detecta automaticamente anomalias de desempenho.
  • Solução de problemas: ele ajuda a diagnosticar problemas no aplicativo em execução.
  • Monitoramento: ele coleta informações sobre como os usuários estão usando o aplicativo e permite que você acompanhe facilmente eventos personalizados.
  • Lacuna de visibilidade: a solução local não tinha solução de monitoramento de desempenho de aplicativo. O Application Insights fornece fácil integração com a plataforma e o código do aplicativo.

• Cache: escolha se deseja adicionar cache à arquitetura do seu aplicativo Web. O Cache do Azure para Redis é a principal solução de cache do Azure. É um armazenamento de dados na memória gerenciado com base no software Redis. A carga do aplicativo Web da Relecloud é fortemente voltado para a exibição de shows e detalhes do local e adicionou o Cache do Azure para Redis pelos seguintes motivos:

  • Redução da sobrecarga de gerenciamento: é um serviço totalmente gerenciado.
  • Velocidade e volume: tem alta taxa de transferência de dados e leituras de baixa latência para dados de alteração lenta e comumente acessados.
  • Suporte diversificado: é um local de cache unificado para todas as instâncias do aplicativo Web usarem.
  • Armazenamento de dados externo: os servidores de aplicativos locais executaram o cache local da VM. Essa configuração não descarregou dados altamente frequentes e não pôde invalidar dados.
  • Sessões não adesivas: a externalização do estado da sessão oferece suporte a sessões não adesivas.

• Balanceador de carga: os aplicativos Web que usam soluções de PaaS devem usar o Azure Front Door, o Gateway de Aplicativo do Azure ou ambos com base na arquitetura e nos requisitos do aplicativo Web. Use a árvore de decisão do balanceador de carga para escolher o balanceador de carga certo. A Relecloud precisava de um balanceador de carga de camada 7 que pudesse rotear o tráfego em várias regiões. A Relecloud precisava de um aplicativo Web multirregião para atender ao SLO de 99,9%. A Relecloud escolheu o Azure Front Door pelos seguintes motivos:

  • Balanceamento de carga global: é um balanceador de carga de camada 7 que pode rotear o tráfego em várias regiões.
  • Firewall de Aplicativo Web: ele se integra nativamente ao Firewall de Aplicativo Web do Azure.
  • Flexibilidade de roteamento: ele permite que a equipe de aplicativos configure as necessidades de entrada para dar suporte a alterações futuras no aplicativo.
  • Aceleração de tráfego: ele usa o anycast para alcançar o ponto de presença mais próximo do Azure e encontrar a rota mais rápida para o aplicativo Web.
  • Domínios personalizados: ele dá suporte a nomes de domínio personalizados com validação de domínio flexível.
  • Investigações de integridade: o aplicativo precisa de monitoramento de investigação de integridade inteligente. O Azure Front Door usa respostas da investigação para determinar a melhor origem para roteamento de solicitações de cliente.
  • Suporte ao monitoramento: ele oferece suporte a relatórios integrados com um painel completo para Front Door e padrões de segurança. Você pode configurar alertas que se integram ao Azure Monitor. Ele permite que o aplicativo registre cada solicitação e teste de integridade com falha.
  • Proteção contra DDoS: ele tem proteção interna contra DDoS da camada 3-4.
  • Rede de entrega de conteúdo: posiciona a Relecloud para usar uma rede de entrega de conteúdo. A rede de entrega de conteúdo fornece aceleração do site.

• Firewall de Aplicativo Web: use o Firewall de Aplicativo Web do Azure para oferecer proteção centralizada contra explorações e vulnerabilidades Web comuns. A Relecloud usou o Firewall de Aplicativo Web do Azure pelos seguintes motivos:

  • Proteção global: ele fornece proteção de aplicativo Web global aprimorada sem sacrificar o desempenho.
  • Proteção contra botnet: a equipe pode monitorar e configurar definições para resolver preocupações de segurança relacionadas a botnets.
  • Paridade com o local: a solução local estava sendo executada atrás de um firewall do aplicativo Web gerenciado pela TI.
  • Facilidade de uso: o Firewall de Aplicativo Web se integra ao Azure Front Door.

• Armazenamento de configuração: escolha se deseja adicionar o armazenamento de configuração de aplicativo ao seu aplicativo Web. A Configuração de Aplicativos do Azure é um serviço para gerenciar centralmente as configurações do aplicativo e os sinalizadores de recursos. Examine as práticas recomendadas da Configuração de Aplicativos para decidir se esse serviço é uma boa opção para seu aplicativo. A Relecloud queria substituir a configuração baseada em arquivo por um repositório de configuração central que se integre à plataforma e ao código do aplicativo. Eles adicionaram a Configuração do Aplicativo à arquitetura pelos seguintes motivos:

  • Flexibilidade: oferece suporte a sinalizadores de recursos. Os sinalizadores de recursos permitem que os usuários optem por ativar e desativar recursos de versão prévia antecipada em um ambiente de produção sem reimplantar o aplicativo.
  • Dá suporte ao pipeline do Git: a fonte da verdade para os dados de configuração precisava ser um repositório Git. O pipeline necessário para atualizar os dados no repositório de configuração central.
  • Dá suporte a identidades gerenciadas: ele dá suporte a identidades gerenciadas para simplificar e ajudar a proteger a conexão com o repositório de configuração.

• Gerenciador de segredos: use o Azure Key Vault se você tiver segredos para gerenciar no Azure. Você pode incorporar o Key Vault em aplicativos .NET usando o objeto ConfigurationBuilder. O aplicativo Web local da Relecloud armazenava segredos em arquivos de configuração de código, mas armazenar segredos em um local que dê suporte a RBAC e controles de auditoria é uma prática de segurança melhor. Embora as identidades gerenciadas sejam a solução preferida para se conectar aos recursos do Azure, a Relecloud tinha segredos de aplicativos que precisava gerenciar. A Relecloud usou o Key Vault pelos seguintes motivos:

  • Criptografia: ele dá suporte à criptografia em repouso e em trânsito.
  • Suporte a identidades gerenciadas: os serviços de aplicativo podem usar identidades gerenciadas para acessar o repositório de segredos.
  • Monitoramento e registro em log: ele facilita o acesso à auditoria e gera alertas quando os segredos armazenados são alterados.
  • Integração: ele fornece integração nativa com o repositório de configurações do Azure (Configuração de Aplicativos) e a plataforma de hospedagem da Web (Serviço de Aplicativo).

• Solução de armazenamento: avalie as opções de armazenamento do Azure para escolher a solução de armazenamento certa com base em seus requisitos. O aplicativo Web local da Relecloud montava o armazenamento em disco em cada servidor Web, mas a equipe queria usar uma solução de armazenamento de dados externo. A Relecloud escolheu o Armazenamento do Blobs do Azure pelos seguintes motivos:

  • Acesso seguro: o aplicativo Web pode eliminar pontos de extremidade para acessar o armazenamento exposto à Internet pública com acesso anônimo.
  • Criptografia: criptografa dados inativos e em trânsito.
  • Resiliência: oferece suporte ao armazenamento com redundância de zona (ZRS). O armazenamento redundante de zona replica dados de forma síncrona em três zonas de disponibilidade do Azure na região primária. Cada zona de disponibilidade é um local físico separado com energia, resfriamento e rede independentes. Essa configuração deve tornar as imagens dos ingressos resilientes contra perda.

• Segurança de ponto de extremidade: o Link Privado do Azure permite acessar soluções de plataforma como serviço em um ponto de extremidade privado em sua rede virtual. O tráfego entre sua rede virtual e o serviço viaja PELA rede de backbone da Microsoft. A Relecloud escolheu o Link Privado pelos seguintes motivos:

  • Comunicação de segurança aprimorada: permite que o aplicativo acesse serviços na plataforma do Azure e reduz o volume de rede de armazenamentos de dados para ajudar a proteger contra vazamento de dados.
  • Esforço mínimo: os pontos de extremidade privados oferecem suporte à plataforma de aplicativo Web e à plataforma de banco de dados que o aplicativo Web usa. Ambas as plataformas espelham as configurações locais existentes para alteração mínima.

• Segurança de rede: use o Firewall do Azure para controlar o tráfego de entrada e saída no nível da rede. Use o Azure Bastion para se conectar a máquinas virtuais com segurança sem expor portas RDP/SSH. A Relecloud adotou uma topologia de rede hub-spoke e queria colocar serviços de segurança de rede compartilhados no hub. O Firewall do Azure melhora a segurança inspecionando todo o tráfego de saída dos spokes para aumentar a segurança da rede. A Relecloud precisava do Azure Bastion para implantações seguras de um jump host na sub-rede DevOps.

Orientações de código

Para mover um aplicativo Web para a nuvem com êxito, é necessário atualizar o código do aplicativo Web com o padrão Repetição, o padrão Circuit-Breaker e o padrão de design Cache-Aside.

Figura 3. Papel dos padrões de design.

Cada padrão de design fornece benefícios de design de carga de trabalho que se alinham a um ou mais pilares do Well-Architected Framework. Esta é uma visão geral dos padrões que você deve implementar:

1. Padrão Repetição: o padrão Repetição lida com falhas transitórias repetindo operações que podem falhar intermitentemente. Implemente esse padrão em todas as chamadas de saída para outros serviços do Azure.

2. Padrão Circuit-Breaker: o padrão Circuit-Breaker impede que um aplicativo repita operações que não são transitórias. Implemente esse padrão em todas as chamadas de saída para outros serviços do Azure.

3. Padrão Cache-Aside: o padrão Cache-Aside adiciona e recupera dados de um cache com mais frequência que um repositório de dados. Implemente esse padrão em solicitações para o banco de dados.

Implementar o padrão Repetição

Adicione o padrão Repetição ao código do aplicativo para lidar com interrupções temporárias de serviço. Essas interrupções são chamadas de falhas transitórias. As falhas transitórias geralmente se resolvem em alguns segundos. O padrão Repetição permite que você reenvie solicitações com falha. Ele também permite que você configure os atrasos da solicitação e o número de tentativas antes que a falha seja concedida.

• Mecanismos de repetição internos: use o mecanismo de repetição interno que a maioria dos serviços do Azure tem para agilizar a implementação. Por exemplo, a implementação de referência usa a resiliência de conexão no Entity Framework Core para aplicar o padrão Repetição em solicitações ao Azure SQL Database (veja o seguinte código).

  services.AddDbContextPool<ConcertDataContext>(options => options.UseSqlServer(sqlDatabaseConnectionString,
      sqlServerOptionsAction: sqlOptions =>
      {
          sqlOptions.EnableRetryOnFailure(
          maxRetryCount: 5,
          maxRetryDelay: TimeSpan.FromSeconds(3),
          errorNumbersToAdd: null);
      }));
  

• Use bibliotecas de programação de repetição. 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. Por exemplo, a implementação de referência usa Polly para impor o padrão Repetição sempre que o código constrói um objeto que chama o IConcertSearchService objeto (consulte o código a seguir).

  private void AddConcertSearchService(IServiceCollection services)
  {
      var baseUri = Configuration["App:RelecloudApi:BaseUri"];
      if (string.IsNullOrWhiteSpace(baseUri))
      {
          services.AddScoped<IConcertSearchService, MockConcertSearchService>();
      }
      else
      {
          services.AddHttpClient<IConcertSearchService, RelecloudApiConcertSearchService>(httpClient =>
          {
              httpClient.BaseAddress = new Uri(baseUri);
              httpClient.DefaultRequestHeaders.Add(HeaderNames.Accept, "application/json");
              httpClient.DefaultRequestHeaders.Add(HeaderNames.UserAgent, "Relecloud.Web");
          })
          .AddPolicyHandler(GetRetryPolicy())
          .AddPolicyHandler(GetCircuitBreakerPolicy());
      }
  }
  
  private static IAsyncPolicy<HttpResponseMessage> GetRetryPolicy()
  {
      var delay = Backoff.DecorrelatedJitterBackoffV2(TimeSpan.FromMilliseconds(500), retryCount: 3);
      return HttpPolicyExtensions
        .HandleTransientHttpError()
        .OrResult(msg => msg.StatusCode == System.Net.HttpStatusCode.NotFound)
        .WaitAndRetryAsync(delay);
  }
  

Implementar o padrão de disjuntor

Use o padrão Circuit-Breaker para lidar com interrupções de serviço que não são falhas transitórias. O padrão de interruptor impede que um aplicativo tente acessar continuamente um serviço que não responde. Ele libera o aplicativo e evita o desperdício de ciclos de CPU para que o aplicativo mantenha sua integridade de desempenho para os usuários finais.

Por exemplo, a implementação de referência aplica o padrão Circuit-Breaker em todas as solicitações à API. Ele usa a lógica HandleTransientHttpError para detectar solicitações HTTP que ele pode repetir com segurança, mas limita o número de falhas agregadas durante um período de tempo especificado (consulte o código a seguir).

private static IAsyncPolicy<HttpResponseMessage> GetCircuitBreakerPolicy()
{
    return HttpPolicyExtensions
        .HandleTransientHttpError()
        .OrResult(msg => msg.StatusCode == System.Net.HttpStatusCode.NotFound)
        .CircuitBreakerAsync(5, TimeSpan.FromSeconds(30));
}

Implementar o padrão Cache-Aside

Adicione o padrão Cache-Aside ao seu aplicativo Web para melhorar o gerenciamento de dados na memória. O padrão atribui ao aplicativo a responsabilidade de manipular solicitações de dados e garantir a consistência entre o cache e um armazenamento persistente, como um banco de dados. Isso reduz os tempos de resposta, aumenta a taxa de transferência e reduz a necessidade de mais dimensionamento. Isso também reduz a carga no armazenamento de dados primário, melhorando a confiabilidade e a otimização de custos. Para implementar o padrão Cache-Aside , siga estas recomendações:

• Configure o aplicativo para usar um cache. Os aplicativos de produção devem usar o Cache Redis Distribuído pois ele melhora a performance reduzindo as consultas de banco de dados e permite sessões não fixas para que o balanceador de carga possa distribuir o tráfego uniformemente. Por exemplo, a implementação de referência usa o cache Redis distribuído. O AddAzureCacheForRedis método configura o aplicativo para usar o Cache do Azure para Redis (consulte o código a seguir).

  private void AddAzureCacheForRedis(IServiceCollection services)
  {
      if (!string.IsNullOrWhiteSpace(Configuration["App:RedisCache:ConnectionString"]))
      {
          services.AddStackExchangeRedisCache(options =>
          {
              options.Configuration = Configuration["App:RedisCache:ConnectionString"];
          });
      }
      else
      {
          services.AddDistributedMemoryCache();
      }
  }
  

• Armazene em cache dados de alta necessidade. Aplique o padrão Cache-Aside em dados de alta necessidade para ampliar sua eficácia. Use o Azure Monitor para controlar a CPU, a memória e o armazenamento do banco de dados. Essas métricas ajudam a determinar se você pode usar um SKU de banco de dados menor depois de aplicar o padrão Cache-Aside. Por exemplo, a implementação de referência armazena em cache os dados de alta necessidade que dão suporte à página Próximos Shows. O método GetUpcomingConcertsAsync extrai dados para o cache Redis do Banco de Dados SQL e preenche o cache com os dados de shows mais recentes (consulte o código a seguir).

  public async Task<ICollection<Concert>> GetUpcomingConcertsAsync(int count)
  {
      IList<Concert>? concerts;
      var concertsJson = await this.cache.GetStringAsync(CacheKeys.UpcomingConcerts);
      if (concertsJson != null)
      {
          // There is cached data. Deserialize the JSON data.
          concerts = JsonSerializer.Deserialize<IList<Concert>>(concertsJson);
      }
      else
      {
          // There's nothing in the cache. Retrieve data 
          // from the repository and cache it for one hour.
          concerts = await this.database.Concerts.AsNoTracking()
              .Where(c => c.StartTime > DateTimeOffset.UtcNow && c.IsVisible)
              .OrderBy(c => c.StartTime)
              .Take(count)
              .ToListAsync();
          concertsJson = JsonSerializer.Serialize(concerts);
          var cacheOptions = new DistributedCacheEntryOptions {
              AbsoluteExpirationRelativeToNow = TimeSpan.FromHours(1)
          };
          await this.cache.SetStringAsync(CacheKeys.UpcomingConcerts, concertsJson, cacheOptions);
      }
      return concerts ?? new List<Concert>();
  }
  

• Mantenha os dados do cache atualizados. Agende atualizações regulares de cache para sincronizar com as alterações mais recentes do banco de dados. Determine a taxa de atualização ideal com base na volatilidade dos dados e nas necessidades do usuário. Essa prática garante que o aplicativo use o padrão Cache-Aside para fornecer acesso rápido e informações atuais. Por exemplo, a implementação de referência armazena dados em cache apenas por uma hora e usa o método CreateConcertAsync para limpar a chave de cache quando os dados são alterados (consulte o código a seguir).

  public async Task<CreateResult> CreateConcertAsync(Concert newConcert)
  {
      database.Add(newConcert);
      await this.database.SaveChangesAsync();
      this.cache.Remove(CacheKeys.UpcomingConcerts);
      return CreateResult.SuccessResult(newConcert.Id);
  }
  

• Garanta a consistência dos dados. Implemente mecanismos para atualizar o cache imediatamente após qualquer operação de gravação no banco de dados. Use atualizações orientadas a eventos ou classes de gerenciamento de dados dedicadas para garantir a coerência do cache. A sincronização consistente do cache com modificações no banco de dados é fundamental para o padrão Cache-Aside. Por exemplo, a implementação de referência usa o método UpdateConcertAsync para manter consistentes os dados no cache (consulte o código a seguir).

  public async Task<UpdateResult> UpdateConcertAsync(Concert existingConcert), 
  {
     database.Update(existingConcert);
     await database.SaveChangesAsync();
     this.cache.Remove(CacheKeys.UpcomingConcerts);
     return UpdateResult.SuccessResult();
  }
  

Orientações de configuração

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

Configure a autenticação e a autorização do usuário

Ao migrar aplicativos Web para o Azure, configure mecanismos de autenticação e autorização do usuário. Siga essas recomendações:

• Use uma plataforma de identidade. Use a plataforma de Identidade da Microsoft para configurar a autenticação de aplicativo Web. Essa plataforma dá suporte a aplicativos que usam um único diretório do Microsoft Entra, vários diretórios do Microsoft Entra de diferentes organizações e identidades ou contas sociais da Microsoft.

• Criar um registro de aplicativo. O Microsoft Entra ID requer um registro de aplicativo no locatário principal. O registro do aplicativo garante que os usuários que obtêm acesso ao aplicativo Web tenham identidades no locatário principal.

• Use os recursos da plataforma. Minimize a necessidade de código de autenticação personalizado usando recursos da plataforma para autenticar usuários e acessar dados. Por exemplo, o Serviço de Aplicativo fornece suporte interno à autenticação e à autorização, de modo que você possa conectar usuários e acessar dados, escrevendo pouco ou nenhum código no aplicativo Web.

• Imponha autorização no aplicativo. Use RBAC (controles de acesso baseados em função) para atribuir privilégios mínimos às funções de aplicativo. Defina funções específicas para diferentes ações do usuário para evitar sobreposições e garantir clareza. Mapeie os usuários para as funções apropriadas e garanta que eles tenham acesso somente aos recursos e ações necessários.

• Dê preferência ao acesso temporário em vez de o armazenamento. Use permissões temporárias para proteger contra acesso não autorizado e violações, tais como AACs (assinaturas de acesso compartilhado). Use as AACs de delegação de usuário para maximizar a segurança ao conceder acesso temporário. Ele é a única SAS que usa credenciais do Microsoft Entra ID e não requer uma chave de conta permanente de armazenamento.

• Imponha a autorização no Azure. Use o RBAC do Azure para atribuir privilégios mínimos às identidades de usuário. O RBAC do Azure determina quais implantes do Azure as identidades podem acessar, o que elas podem fazer com esses recursos e a quais áreas elas têm acesso.

• Evite permissões elevadas permanentes. Use o Microsoft Entra Privileged Identity Management para conceder acesso just-in-time para operações privilegiadas. Por exemplo, os desenvolvedores geralmente precisam de acesso no nível do administrador para criar/excluir bancos de dados, modificar esquemas de tabela e alterar permissões de usuário. Com o acesso just-in-time, as identidades de usuário recebem permissões temporárias para realizar tarefas privilegiadas.

Implementar identidades gerenciadas

Use identidades gerenciadas para todos os serviços do Azure que dão suporte a identidades gerenciadas. Uma identidade gerenciada permite que os implantes do Azure (identidades de carga de trabalho) sejam autenticadas e interajam com outros serviços do Azure sem gerenciar credenciais. Os sistemas híbridos e herdados podem manter soluções de autenticação local para simplificar a migração, mas precisam fazer a transição para identidades gerenciadas o mais rápido possível. Para implementar identidades gerenciadas, siga estas recomendações:

• Escolha o tipo certo de identidade gerenciada. Dê preferências a identidades gerenciadas atribuídas pelo usuário quando você tiver dois ou mais recursos do Azure que precisem do mesmo conjunto de permissões. Essa configuração é mais eficiente do que criar identidades gerenciadas atribuídas pelo sistema para cada um desses implantes e atribuir as mesmas permissões a todas elas. Caso contrário, use identidades gerenciadas atribuídas pelo sistema

• Configure privilégios mínimos. Use o RBAC do Azure para conceder somente as permissões críticas para as operações, como ações CRUD em bancos de dados ou acesso a segredos. As permissões de identidade de carga de trabalho são persistentes, portanto, você não pode fornecer permissões just-in-time ou de curto prazo para identidades de carga de trabalho. Se o RBAC do Azure não cobrir um cenário específico, complemente o RBAC do Azure com políticas de acesso de nível de serviço do Azure.

• Proteja os segredos restantes. Armazene todos os segredos restantes no Azure Key Vault. Carregue segredos do Key Vault na inicialização do aplicativo, e não durante cada solicitação HTTP. O acesso de alta frequência em solicitações HTTP pode exceder os limites de transação do Key Vault. Armazene as configurações do aplicativo na Configuração de Aplicativos do Azure.

Por exemplo, a implementação de referência usa o argumento Authentication na cadeia de conexão do banco de dados SQL para que o Serviço de Aplicativo possa se conectar ao banco de dados SQL com uma identidade gerenciada: Server=tcp:my-sql-server.database.windows.net,1433;Initial Catalog=my-sql-database;Authentication=Active Directory Default. Ele usa o DefaultAzureCredential para permitir que a API Web conecte-se ao Key Vault usando uma identidade gerenciada (consulte o código a seguir).

    builder.Configuration.AddAzureAppConfiguration(options =>
    {
         options
            .Connect(new Uri(builder.Configuration["Api:AppConfig:Uri"]), new DefaultAzureCredential())
            .ConfigureKeyVault(kv =>
            {
                // Some of the values coming from Azure App Configuration
                // are stored in Key Vault. Use the managed identity
                // of this host for the authentication.
                kv.SetCredential(new DefaultAzureCredential());
            });
    });

Ambientes do tamanho certo

Use os níveis de desempenho (SKUs) dos serviços do Azure que atendem às necessidades de cada ambiente sem excesso. Para dimensionar corretamente seus ambientes, siga estas recomendações:

• Estimar os custos. Use a Calculadora de Preços do Azure para estimar o custo de cada ambiente.

• Otimize os custos dos ambientes de produção. Os ambientes de produção precisam de SKUs que atendam aos SLAs (Contratos de Nível de Serviço), aos recursos e à escala necessários para a produção. Monitore continuamente o uso de recursos e ajuste as SKUs para se alinhar às necessidades reais de desempenho.

• Otimize custos de ambientes de pré-produção. Os ambientes de pré-produção devem usar implantes de custo mais baixo, desativar serviços desnecessários e aplicar descontos, tais como Preço de Desenvolvimento/Teste do Azure. Certifique-se de que os ambientes de pré-produção sejam suficientemente semelhantes à produção para evitar a introdução de riscos. Esse equilíbrio garante que os testes permaneçam eficazes sem incorrer em custos desnecessários.

• Defina SKUs usando infraestrutura como código (IaC). Implemente a IaC para selecionar e implantar dinamicamente as SKUs corretas com base no ambiente. Essa abordagem aumenta a consistência e simplifica o gerenciamento.

Por exemplo, a implementação de referência usa parâmetros Bicep para implantar níveis (SKUs) mais caros no ambiente de produção.

    var redisCacheSkuName = isProd ? 'Standard' : 'Basic'
    var redisCacheFamilyName = isProd ? 'C' : 'C'
    var redisCacheCapacity = isProd ? 1 : 0

Implementar o dimensionamento automático

O dimensionamento automático garante que um aplicativo Web permaneça resiliente, responsivo e capaz de lidar com cargas de trabalho dinâmicas com eficiência. Para implementar o dimensionamento automático, siga estas recomendações:

• Automatize a expansão. Use o dimensionamento automático do Azure para automatizar o dimensionamento horizontal em ambientes de produção. Configure regras de dimensionamento automático para expansão com base nas principais métricas de desempenho, para que seu aplicativo possa lidar com cargas variadas.

• Refine os gatilhos de dimensionamento. Comece pela utilização de CPU como seu gatilho de dimensionamento inicial caso você não esteja familiarizado com os requisitos de dimensionamento do seu aplicativo. Refine seus gatilhos de dimensionamento para que incluam outras métricas, como RAM, taxa de transferência de rede e E/S de disco. O objetivo é corresponder ao comportamento do seu aplicativo Web para obter uma performance melhor.

• Forneça um buffer de expansão. Defina seus limites de dimensionamento para disparar antes de atingir a capacidade máxima. Por exemplo, configure o dimensionamento para ocorrer com 85% de utilização da CPU, em vez de esperar até atingir 100%. Essa abordagem proativa ajuda a manter o desempenho e evitar possíveis gargalos.

Automatizar implantação de recursos

Use a automação para implantar e atualizar recursos e código do Azure em todos os ambientes. Siga essas recomendações:

• Use a infraestrutura como código. Implante a infraestrutura como código por meio de pipelines de CI/CD (integração contínua e entrega contínua). O Azure pré-definiu o Bicep, ARM (JSON) e Terraform para cada implante do Azure.

• Use um pipeline de integração/implantação contínua (CI/CD). Use um pipeline de CI/CD para implantar o código do controle do código-fonte em seus vários ambientes, como teste, preparo e produção. Utilize o Azure Pipelines se estiver trabalhando com o Azure DevOps ou as Ações do GitHub para projetos do GitHub.

• Integre os testes de unidade. Priorize a execução e a aprovação de todos os testes de unidade em seu pipeline antes de qualquer implantação nos Serviços de Aplicativo. Incorpore ferramentas de qualidade e cobertura de código como SonarQube para alcançar uma cobertura abrangente de testes.

• Adote a estrutura de simulação. Para testes envolvendo pontos de extremidade externos, utilize estruturas de simulação. Essas estruturas permitem que você crie pontos de extremidade simulados. Eles eliminam a necessidade de configurar pontos de extremidade externos reais e garantem condições de teste uniformes em todos os ambientes.

• Execute varreduras de segurança. Utilize o teste de segurança de aplicativo estático (SAST) para encontrar falhas de segurança e erros de codificação em seu código-fonte. Além disso, realize a análise de composição de software (SCA) para examinar bibliotecas e componentes de terceiros quanto a riscos de segurança. As ferramentas para essas análises são prontamente integradas ao GitHub e ao Azure DevOps.

Implementar o monitoramento

Implemente o monitoramento de aplicativos e plataformas para aprimorar a excelência operacional e a eficiência de performance do seu aplicativo Web. Para implementar o monitoramento, siga estas recomendações:

• Colete a telemetria do aplicativo. Use a instrumentação automática no Azure Application Insights para coletar telemetria de aplicativos, como taxa de transferência de solicitação, duração média da solicitação, erros e monitoramento de dependência, sem alterações de código.

  A implementação de referência usa AddApplicationInsightsTelemetry do pacote NuGet Microsoft.ApplicationInsights.AspNetCore para habilitar a coleta de telemetria (consulte o código a seguir).

  public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
  {
     ...
     services.AddApplicationInsightsTelemetry(Configuration["App:Api:ApplicationInsights:ConnectionString"]);
     ...
  }
  

• Crie métricas de aplicativo personalizadas. Use a instrumentação baseada em código para telemetria de aplicativo personalizada. Adicione o SDK do Application Insights ao seu código e use a API do Application Insights.

  A implementação de referência reúne telemetria em eventos relacionados à atividade do carrinho. this.telemetryClient.TrackEvent conta os ingressos adicionados ao carrinho. Ela fornece o nome do evento (AddToCart) e especifica um dicionário que tem o concertId e o count (consulte o código a seguir).

  this.telemetryClient.TrackEvent("AddToCart", new Dictionary<string, string> {
      { "ConcertId", concertId.ToString() },
      { "Count", count.ToString() }
  });
  

• Monitore a plataforma. Habilite o diagnóstico para todos os serviços compatíveis e envie diagnósticos para o mesmo destino que os logs do aplicativo para correlação. Os serviços do Azure criam logs de plataforma automaticamente, mas só os armazenam quando você habilita o diagnóstico. Habilite as configurações de diagnóstico para cada serviço que dá suporte ao diagnóstico.

Implantar a implementação de referência

A implementação de referência orienta os desenvolvedores por meio da simulação de uma migração de um aplicativo ASP.NET local para o Azure, destacando as alterações necessárias durante a fase inicial de adoção. Este exemplo usa um aplicativo de venda de ingressos para shows para a empresa fictícia Relecloud, que vende ingressos por meio de seu aplicativo Web local. A Relecloud definiu as seguintes metas para seu aplicativo Web:

• Implementar alterações de código de baixo custo e de alto valor
• Realizar um objetivo de nível de serviço (SLO) de 99,9%
• Adotar práticas de DevOps
• Criar ambientes com otimização de custo
• Aprimorar a confiabilidade e a segurança

A Relecloud determinou que sua infraestrutura local não era uma solução econômica para atender a esses objetivos. Eles decidiram que migrar seu aplicativo Web CAMS para o Azure era a maneira mais econômica de atingir seus objetivos imediatos e futuros. A seguinte arquitetura representa o estado final da implementação do padrão do Aplicativo Web Confiável da Relecloud.

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