Padrão de aplicativo Web confiável para Java

Este artigo fornece orientação sobre como implementar o padrão Reliable Web App. Esse padrão descreve como modificar (replataformar) aplicativos Web para migração para nuvem. Ele oferece arquitetura prescritiva, código e orientação de configuração alinhados com os princípios do Well-Architected Framework.

Por que o padrão Reliable Web App para Java?

O padrão Reliable Web App 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 diretrizes a seguir usam a implementação de referência como exemplo e seguem a jornada de replataforma da empresa fictícia, Contoso Fiber, para fornecer contexto de negócios para sua jornada. Antes de implementar o padrão Reliable Web App para Java, a Contoso Fiber tinha um Sistema de Gerenciamento de Conta de Cliente (CAMS) local monolítico que usava a estrutura Spring Boot.

Como implementar o padrão Reliable Web App

Este artigo inclui arquitetura, código e orientação de configuração para implementar o padrão Reliable Web App. Use os links a seguir para navegar até a orientação específica de que precisa:

• Contexto de negócios: alinhe essa orientação com o contexto do seu negócio e aprenda a definir metas imediatas e de longo prazo que impulsionam as decisões de replataforma.
• Orientação de arquitetura: saiba como selecionar os serviços de nuvem certos e projetar uma arquitetura que atenda às suas necessidades de negócios.
• Orientação de código: implemente três padrões de design para melhorar a confiabilidade e a eficiência de desempenho do seu aplicativo Web na nuvem: padrões Retry, Circuit-Breaker e Cache-Aside
• Orientação de configuração: configure autenticação e autorização, identidades gerenciadas, ambientes com direitos, infraestrutura como código e monitoramento.

Contexto empresarial

O primeiro passo na replataforma de 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, bem como metas futuras para seu aplicativo Web. Estes objetivos influenciam a sua escolha de serviços na nuvem e a arquitetura da sua aplicação Web na nuvem. Defina um SLO de destino para seu aplicativo Web, 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 Contoso Fiber queria expandir seu aplicativo Web CAMS (Customer Account Management System) local para alcançar outras regiões. Para atender ao aumento da demanda no aplicativo web, eles estabeleceram as seguintes metas:

• Aplique alterações de código de baixo custo e alto valor
• Atingir um objetivo de nível de serviço (SLO) de 99,9%
• Adote práticas de DevOps
• Crie ambientes otimizados em termos de custos
• Melhorar a fiabilidade e a segurança

A Contoso Fiber determinou que sua infraestrutura local não era uma solução econômica para dimensionar o aplicativo. Então, eles decidiram que migrar seu aplicativo Web CAMS para o Azure era a maneira mais econômica de alcançar seus objetivos imediatos e futuros.

Orientações para a arquitetura

O padrão Reliable Web App tem alguns elementos arquitetônicos essenciais. Você precisa de DNS para gerenciar a resolução de pontos finais, um firewall de aplicativo Web para bloquear tráfego HTTP mal-intencionado e um balanceador de carga para proteger e rotear solicitações de entrada de usuários. A plataforma do aplicativo hospeda o código do seu 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 desempenho de aplicativo captura métricas e logs para entender seu aplicativo Web.

Figura 1. Elementos arquitetónicos essenciais do padrão Reliable Web App.

Conceber a arquitetura

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

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

  Para um aplicativo Web de várias regiões, configure seu balanceador de carga para rotear o tráfego para a segunda região para oferecer suporte a uma configuração ativa-ativa ou ativa-passiva, dependendo da sua necessidade comercial. As duas regiões exigem os mesmos serviços, exceto se uma região tiver 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 Reliable Web App com uma segunda região e uma topologia hub-and-spoke.

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

Escolha os serviços do Azure certos

Ao mover um aplicativo Web para a nuvem, você deve selecionar os serviços do Azure que atendem aos seus requisitos de negócios e se alinham com os 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 orientação para selecionar os serviços do Azure certos para seu aplicativo Web.

Por exemplo, antes da mudança para a nuvem, o aplicativo Web CAMS da Contoso Fiber era um aplicativo Web Java monolítico local. É um aplicativo Spring Boot com um banco de dados PostgreSQL. O aplicativo Web é um aplicativo de suporte de linha de negócios. É voltado para o funcionário. Os funcionários da Contoso Fiber usam o aplicativo para gerenciar casos de suporte de seus clientes. O aplicativo Web sofreu desafios comuns em escalabilidade e implantação de recursos. Esse ponto de partida, seus objetivos 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 Contoso Fiber escolheu o Serviço de Aplicativo do Azure como a plataforma de aplicativo pelos seguintes motivos:

  • Progressão natural: a Contoso Fiber implantou um arquivo Spring Boot jar em seu servidor local e queria minimizar a quantidade de rearquitetura para esse modelo de implantação. O Serviço de Aplicativo fornece suporte robusto para a execução de aplicativos Spring Boot, e foi uma progressão natural para a Contoso Fiber usar o Serviço de Aplicativo. Os Aplicativos de Contêiner do Azure também são uma alternativa atraente para este aplicativo. Para obter mais informações, consulte O que é o Azure Spring Apps? e Visão geral do Java on Azure Container Apps.
  • SLA alto: Possui um SLA alto que atende aos requisitos do ambiente de produção.
  • Despesas gerais de gerenciamento reduzidas: é uma solução de hospedagem totalmente gerenciada.
  • Capacidade de conteinerização: o Serviço de Aplicativo funciona com registros de imagem de contêiner privados, como o Registro de Contêiner do Azure. A Contoso Fiber pode usar esses registros para colocar o aplicativo Web em contêineres no futuro.
  • Dimensionamento automático: o aplicativo Web pode ser rapidamente dimensionado para cima, para baixo, para dentro e para fora com base no tráfego do usuário.

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

  • Autenticação e autorização: O aplicativo precisa autenticar e autorizar funcionários de call center.
  • Escalável: é dimensionado para suportar cenários maiores.
  • Controle de identidade do usuário: os funcionários do call center podem usar suas identidades corporativas existentes.
  • Suporte ao protocolo de autorização: Ele suporta OAuth 2.0 para identidades gerenciadas.

• Banco de dados: use um serviço que permita manter o mesmo mecanismo de banco de dados. Use a árvore de decisão do armazenamento de dados. A Contoso Fiber escolheu o Banco de Dados do Azure para PostgreSQL e a opção de servidor flexível pelos seguintes motivos:

  • Confiabilidade: O modelo de implantação de servidor flexível oferece suporte à alta disponibilidade com redundância de zona em várias zonas de disponibilidade. Essa configuração mantém um servidor de espera ativa em uma zona de disponibilidade diferente dentro da mesma região do Azure. A configuração replica dados de forma síncrona para o servidor em espera.
  • Replicação entre regiões: tem um recurso de réplica de leitura que permite replicar dados de forma assíncrona para um banco de dados de réplica somente leitura em outra região.
  • Desempenho: Ele fornece desempenho previsível e ajuste inteligente para melhorar o desempenho do banco de dados usando dados de uso real.
  • Sobrecarga de gerenciamento reduzida: é um serviço do Azure totalmente gerenciado que reduz as obrigações de gerenciamento.
  • Suporte à migração: Ele suporta a migração de banco de dados de bancos de dados PostgreSQL de servidor único local. Eles podem usar a ferramenta de migração para simplificar o processo de migração.
  • Consistência com configurações locais: ele suporta diferentes versões de comunidade do PostgreSQL, incluindo a versão que a Contoso Fiber usa atualmente.
  • Resiliência. A implantação flexível do servidor cria automaticamente backups do servidor e os armazena usando o armazenamento com redundância de zona (ZRS) na mesma região. Eles podem restaurar seu banco de dados para qualquer point-in-time dentro do período de retenção de backup. O recurso de backup e restauração cria um RPO (quantidade aceitável de perda de dados) melhor do que a Contoso Fiber poderia criar localmente.

• Monitoramento de desempenho de aplicativos: use o Application Insights para analisar a telemetria em seu aplicativo. A Contoso Fiber escolheu usar o Application Insights pelos seguintes motivos:

  • Integração com o Azure Monitor: fornece a melhor integração com o Azure Monitor.
  • Deteção de anomalias: Deteta automaticamente anomalias de desempenho.
  • Resolução de problemas: ajuda-o a diagnosticar problemas na aplicação 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 a solução de monitoramento de desempenho de aplicativos. O Application Insights oferece fácil integração com a plataforma e o código do aplicativo.

• Cache: escolha se deseja adicionar cache à arquitetura do seu aplicativo Web. O Cache Redis do Azure é a principal solução de cache do Azure. É um armazenamento de dados gerenciado na memória baseado no software Redis. A Contoso Fiber adicionou o Cache do Azure para Redis pelos seguintes motivos:

  • Velocidade e volume: tem alta taxa de transferência de dados e leituras de baixa latência para dados comumente acessados e de mudança lenta.
  • Capacidade de suporte diversa: é um local de cache unificado que todas as instâncias do aplicativo Web podem usar.
  • Armazenamento de dados externos. Os servidores de aplicativos locais executaram o cache local da VM. Essa configuração não descarregava dados muito frequentados e não podia invalidar dados.
  • Sessões antiaderentes: o cache permite que o aplicativo Web externalize o estado da sessão e use sessões não aderentes. A maioria dos aplicativos Web Java executados no local usa cache na memória, do lado do cliente. Na memória, o cache do lado do cliente não é bem dimensionado e aumenta o espaço de memória no host. Usando o Cache do Azure para Redis, a Contoso Fiber tem um serviço de cache totalmente gerenciado e escalável para melhorar a escalabilidade e o desempenho de seus aplicativos. A Contoso Fiber estava usando uma estrutura de abstração de cache (Spring Cache) e só precisava de alterações mínimas de configuração para trocar o provedor de cache. Isso permitiu que eles mudassem de um provedor Ehcache para o provedor Redis.

• Balanceador de carga: os aplicativos Web que usam soluções PaaS devem usar o Azure Front Door, o Azure Application Gateway 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 correto. A Contoso Fiber precisava de um balanceador de carga de camada 7 que pudesse rotear o tráfego em várias regiões. A Contoso Fiber precisava de um aplicativo Web de várias regiões para atender ao SLO de 99,9%. A Contoso Fiber 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: Permite que a equipe do aplicativo configure as necessidades de entrada para suportar alterações futuras no aplicativo.
  • Aceleração de tráfego: usa anycast para chegar ao ponto de presença do Azure mais próximo e encontrar a rota mais rápida para o aplicativo Web.
  • Domínios personalizados: Suporta nomes de domínio personalizados com validação de domínio flexível.
  • Sondas de integridade: o aplicativo precisa de monitoramento inteligente de sonda de integridade. O Azure Front Door usa respostas da sonda para determinar a melhor origem para rotear solicitações de clientes.
  • Suporte de monitoramento: Ele suporta relatórios integrados com um painel tudo-em-um para portas frontais e padrões de segurança. Você pode configurar alertas que se integram ao Azure Monitor. Ele permite que o aplicativo registre cada solicitação e testes de integridade com falha.
  • Proteção contra DDoS: Possui proteção contra DDoS de camada 3-4 integrada.
  • Rede de entrega de conteúdo: ela posiciona a Contoso Fiber para usar uma rede de entrega de conteúdo. A rede de entrega de conteúdo fornece aceleração do site.

• Firewall de aplicativos Web: use o Firewall de Aplicativo Web do Azure para fornecer proteção centralizada contra vulnerabilidades e explorações da Web comuns. A Contoso Fiber usou o Firewall de Aplicativo Web do Azure pelos seguintes motivos:

  • Proteção global: fornece proteção aprimorada de aplicativos Web globais sem sacrificar o desempenho.
  • Proteção contra botnets: a equipe pode monitorar e definir configurações para resolver problemas de segurança relacionados a botnets.
  • Paridade com o local: a solução local estava sendo executada atrás de um firewall de aplicativo Web gerenciado pela TI.
  • Facilidade de uso: o Web Application Firewall integra-se ao Azure Front Door.

• Gerenciador de segredos: use o Azure Key Vault se tiver segredos para gerenciar no Azure. A Contoso Fiber usou o Cofre da Chave pelos seguintes motivos:

  • Encriptação: Suporta encriptação em repouso e em trânsito.
  • Suporte de identidade gerenciada: os serviços de aplicativo podem usar identidades gerenciadas para acessar o armazenamento secreto.
  • Monitoramento e registro: facilita o acesso à auditoria e gera alertas quando os segredos armazenados mudam.
  • Integração: fornece integração nativa com o repositório de configuração do Azure (Configuração do Aplicativo) e a plataforma de hospedagem na Web (Serviço de Aplicativo).

• Segurança do ponto de extremidade: utilize a ligação privada do Azure para aceder a soluções de plataforma como serviço através de um ponto de extremidade privado na sua rede virtual. O tráfego entre a sua rede virtual e o serviço viaja através da rede de backbone da Microsoft. A Contoso Fiber escolheu Private Link pelos seguintes motivos:

  • Comunicação de segurança aprimorada: permite que o aplicativo acesse serviços de forma privada na plataforma Azure e reduz a pegada de rede dos armazenamentos de dados para ajudar a proteger contra vazamento de dados.
  • Esforço mínimo: os endpoints privados suportam a plataforma de aplicativo Web e a plataforma de banco de dados que o aplicativo Web usa. Ambas as plataformas espelham as configurações locais existentes para alterações mínimas.

• 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 Contoso Fiber adotou uma topologia de rede hub and 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 raios para aumentar a segurança da rede. A Contoso Fiber precisava do Azure Bastion para implantações seguras de um host de salto na sub-rede DevOps.

Orientação de código

Para mover com êxito um aplicativo Web para a nuvem, você precisa atualizar o código do aplicativo Web com o padrão Repetir, o padrão Disjuntor e o padrão de design Cache-Side.

Figura 3. Papel dos padrões de design.

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

1. Padrão de repetição: o padrão de 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 de disjuntor: o padrão de disjuntor impede que um aplicativo tente novamente operações que não são transitórias. Implemente esse padrão em todas as chamadas de saída para outros serviços do Azure.

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

Implementar o padrão Retry

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

Use o Resilience4j, uma biblioteca leve e tolerante a falhas, para implementar o padrão Retry em Java. Por exemplo, a implementação de referência adiciona o padrão Retry decorando o método listServicePlans do Service Plan Controller com anotações Retry. O código tenta novamente a chamada para uma lista de planos de serviço do banco de dados se a chamada inicial falhar. A implementação de referência configura a política de repetição incluindo tentativas máximas, duração de espera e quais exceções devem ser repetidas. A política de repetição é configurada em application.properties.

    @GetMapping("/list")
    @PreAuthorize("hasAnyAuthority('APPROLE_AccountManager')")
    @CircuitBreaker(name = SERVICE_PLAN)
    @Retry(name = SERVICE_PLAN)
    public String listServicePlans(Model model) {
        List<serviceplandto> servicePlans = planService.getServicePlans();
        model.addAttribute("servicePlans", servicePlans);
        return "pages/plans/list";
    }

Implementar o padrão de disjuntor

Use o padrão Disjuntor para lidar com interrupções de serviço que não sejam falhas transitórias. O padrão de disjuntor 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.

Use a documentação do Spring Circuit Breaker e do Resilience4j para implementar o padrão Circuit-Breaker. Por exemplo, a implementação de referência implementa o padrão Disjuntor decorando métodos com o atributo Disjuntor.

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 lidar com solicitações de dados e garantir a consistência entre o cache e um armazenamento persistente, como um banco de dados. Ele reduz os tempos de resposta, melhora a taxa de transferência e reduz a necessidade de mais escala. Ele também reduz a carga no armazenamento de dados primário, melhorando a confiabilidade e a otimização de custos. Para implementar o padrão Cache-Side, siga estas recomendações:

• Configure o aplicativo para usar um cache. Para habilitar o cache, adicione o spring-boot-starter-cache pacote como uma dependência em seu pom.xml arquivo. Este pacote fornece configurações padrão para o cache Redis.

• 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 uma SKU de banco de dados menor depois de aplicar o padrão Cache-Side. Para armazenar em cache dados específicos em seu código, adicione a @Cacheable anotação. Essa anotação informa ao Spring quais métodos devem ter seus resultados armazenados em cache.

• Mantenha os dados de 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. As configurações de cache padrão podem não se adequar ao seu aplicativo Web. Você pode personalizar essas configurações no arquivo ou nas application.properties variáveis de ambiente. Por exemplo, você pode modificar o spring.cache.redis.time-to-live valor (expresso em milissegundos) para controlar por quanto tempo os dados devem permanecer no cache antes de serem removidos.

• Garanta a consistência dos dados. Implemente mecanismos para atualizar o cache imediatamente após qualquer operação de gravação do banco de dados. Use atualizações controladas por eventos ou classes dedicadas de gerenciamento de dados para garantir a coerência do cache. A sincronização consistente do cache com as modificações do banco de dados é fundamental para o padrão Cache-Side.

Diretrizes de configuração

As seções a seguir fornecem orientação sobre como implementar as atualizações de configurações. Cada seção se alinha com um ou mais pilares da estrutura bem arquitetada.

Configurar autenticação e autorização de usuário

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

• Use uma plataforma de identidade. Use a plataforma Microsoft Identity para configurar a autenticação de aplicativos Web. Esta plataforma suporta aplicações que utilizam um único diretório Microsoft Entra, vários diretórios Microsoft Entra de diferentes organizações e identidades ou contas sociais da Microsoft.

  O Spring Boot Starter para Microsoft Entra ID simplifica esse processo, utilizando o Spring Security e o Spring Boot para facilitar a configuração. Ele oferece fluxos de autenticação variados, gerenciamento automático de tokens e políticas de autorização personalizáveis, juntamente com recursos de integração com componentes do Spring Cloud. Isso permite a integração direta do Microsoft Entra ID e OAuth 2.0 em aplicativos Spring Boot sem biblioteca manual ou configuração de configurações.

  Por exemplo, a implementação de referência usa a plataforma de identidade da Microsoft (Microsoft Entra ID) como o provedor de identidade para o aplicativo Web. Ele usa a concessão de código de autorização OAuth 2.0 para entrar em um usuário com uma conta do Microsoft Entra. O trecho XML a seguir define as duas dependências necessárias do fluxo de concessão de código de autorização OAuth 2.0. A dependência com.azure.spring: spring-cloud-azure-starter-active-directory permite a autenticação e autorização do Microsoft Entra em um aplicativo Spring Boot. A dependência org.springframework.boot: spring-boot-starter-oauth2-client suporta autenticação e autorização OAuth 2.0 em um aplicativo Spring Boot.

  <dependency>
      <groupid>com.azure.spring</groupid>
      <artifactid>spring-cloud-azure-starter-active-directory</artifactid>
  </dependency>
  <dependency>
      <groupid>org.springframework.boot</groupid>
      <artifactid>spring-boot-starter-oauth2-client</artifactid>
  </dependency>
  

• Crie 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. Por exemplo, a implementação de referência usa o Terraform para criar um registro de aplicativo Microsoft Entra ID junto com uma função de Gerente de Conta específica do aplicativo.

  resource "azuread_application" "app_registration" {
    display_name     = "${azurecaf_name.app_service.result}-app"
    owners           = [data.azuread_client_config.current.object_id]
    sign_in_audience = "AzureADMyOrg"  # single tenant
  
    app_role {
      allowed_member_types = ["User"]
      description          = "Account Managers"
      display_name         = "Account Manager"
      enabled              = true
      id                   = random_uuid.account_manager_role_id.result
      value                = "AccountManager"
    }
  }
  

• Impor a autorização no aplicativo. Use controles de acesso baseados em função (RBAC) para atribuir privilégios mínimos a 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 só tenham acesso aos recursos e ações necessários. Configure o Spring Security para usar o Spring Boot Starter para Microsoft Entra ID. Essa biblioteca permite a integração com o Microsoft Entra ID e ajuda a garantir que os usuários sejam autenticados com segurança. Configurar e habilitar a Biblioteca de Autenticação da Microsoft (MSAL) fornece acesso a mais recursos de segurança. Esses recursos incluem cache de token e atualização automática de token.

  Por exemplo, a implementação de referência cria funções de aplicativo refletindo os tipos de funções de usuário no sistema de gerenciamento de contas da Contoso Fiber. As funções se traduzem em permissões durante a autorização. Exemplos de funções específicas do aplicativo no CAMS incluem o gerente de conta, o representante de suporte de nível um (L1) e o representante de serviço de campo. A função Gestor de Conta tem permissões para adicionar novos utilizadores e clientes da aplicação. Um representante do Field Service pode criar tíquetes de suporte. O PreAuthorize atributo restringe o acesso a funções específicas.

      @GetMapping("/new")
      @PreAuthorize("hasAnyAuthority('APPROLE_AccountManager')")
      public String newAccount(Model model) {
          if (model.getAttribute("account") == null) {
              List<ServicePlan> servicePlans = accountService.findAllServicePlans();
              ServicePlan defaultServicePlan = servicePlans.stream().filter(sp -> sp.getIsDefault() == true).findFirst().orElse(null);
              NewAccountRequest accountFormData = new NewAccountRequest();
              accountFormData.setSelectedServicePlanId(defaultServicePlan.getId());
              model.addAttribute("account", accountFormData);
              model.addAttribute("servicePlans", servicePlans);
          }
          model.addAttribute("servicePlans", accountService.findAllServicePlans());
          return "pages/account/new";
      }
      ...
  

  Para integrar com o Microsoft Entra ID, a implementação de referência usa o fluxo de concessão de código de autorização OAuth 2.0. Esse fluxo permite que um usuário entre com uma conta da Microsoft. O trecho de código a seguir mostra como configurar o para usar o SecurityFilterChain Microsoft Entra ID para autenticação e autorização.

  @Configuration(proxyBeanMethods = false)
  @EnableWebSecurity
  @EnableMethodSecurity
  public class AadOAuth2LoginSecurityConfig {
      @Bean
      SecurityFilterChain filterChain(HttpSecurity http) throws Exception {
          http.apply(AadWebApplicationHttpSecurityConfigurer.aadWebApplication())
              .and()
                  .authorizeHttpRequests()
              .requestMatchers(EndpointRequest.to("health")).permitAll()
              .anyRequest().authenticated()
              .and()
                  .logout(logout -> logout
                              .deleteCookies("JSESSIONID", "XSRF-TOKEN")
                              .clearAuthentication(true)
                              .invalidateHttpSession(true));
          return http.build();
      }
  }
  ...
  

• Prefira o acesso temporário ao armazenamento. Use permissões temporárias para proteger contra acesso não autorizado e violações, como assinaturas de acesso compartilhado (SASs). Use as SASs de delegação de usuário para maximizar a segurança ao conceder acesso temporário. É o único SAS que usa credenciais do Microsoft Entra ID e não requer uma chave de conta de armazenamento permanente.

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

• Evite permissões permanentes elevadas. Use o Microsoft Entra Privileged Identity Management para conceder acesso just-in-time para operações privilegiadas. Por exemplo, os desenvolvedores geralmente precisam de acesso em nível de administrador para criar/excluir bancos de dados, modificar esquemas de tabela e alterar permissões de usuário. Com o acesso just-in-time, as identidades dos usuários recebem permissões temporárias para executar tarefas privilegiadas.

Implementar identidades gerenciadas

Use Identidades Gerenciadas para todos os serviços do Azure que oferecem suporte a identidades gerenciadas. Uma identidade gerenciada permite que os recursos do Azure (identidades de carga de trabalho) se autentiquem 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 devem fazer a transição para identidades gerenciadas o mais rápido possível. Para implementar identidades gerenciadas, siga estas recomendações:

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

• Configure privilégios mínimos. Use o RBAC do Azure para conceder apenas as permissões que são 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 Cofre da Chave do Azure. Carregue segredos do Cofre da Chave na inicialização do aplicativo em vez de durante cada solicitação HTTP. O acesso de alta frequência em solicitações HTTP pode exceder os limites de transação do Cofre da Chave. Armazene configurações de aplicativos na Configuração de Aplicativo do Azure.

Ambientes de tamanho certo

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

• Estimativa de custos. Use a calculadora de preços do Azure para estimar o custo de cada ambiente.

• Ambientes de produção otimizados em termos de custos. Os ambientes de produção precisam de SKUs que atendam aos contratos de nível de serviço (SLA), aos recursos e à escala necessários para a produção. Monitore continuamente o uso de recursos e ajuste as SKUs para alinhá-las com as necessidades reais de desempenho.

• Otimize os custos dos ambientes de pré-produção. Os ambientes de pré-produção devem usar recursos de baixo custo, desabilitar serviços desnecessários e aplicar descontos, como preços de Desenvolvimento/Teste do Azure. Garantir que os ambientes de pré-produção sejam suficientemente semelhantes aos da 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 o 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 tem um parâmetro opcional que implanta diferentes SKUs. Um parâmetro de ambiente instrui o modelo Terraform a selecionar SKUs de desenvolvimento.

azd env set APP_ENVIRONMENT prod

Implementar dimensionamento automático

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

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

• Refine os gatilhos de dimensionamento. Comece com a utilização da CPU como seu gatilho de dimensionamento inicial se você não estiver familiarizado com os requisitos de dimensionamento do seu aplicativo. Refine seus gatilhos de dimensionamento para incluir 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 um melhor desempenho.

• Forneça um buffer de expansão. Defina seus limites de dimensionamento para acionar 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 a evitar possíveis gargalos.

Automatizar a implementação de recursos

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

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

• Use um pipeline de integração contínua/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 GitHub Actions para projetos do GitHub.

• Integre 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 o SonarQube para obter uma cobertura de teste abrangente.

• Adote uma estrutura zombeteira. Para testes envolvendo endpoints externos, utilize estruturas simuladas. 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 verificações de segurança. Utilize testes estáticos de segurança de aplicativos (SAST) para encontrar falhas de segurança e erros de codificação em seu código-fonte. Além disso, conduza 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.

Configurar a monitorização

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

• Colete telemetria de aplicativos. Use a autoinstrumentação no Azure Application Insights para coletar telemetria de aplicativos, como taxa de transferência de solicitação, duração média de solicitação, erros e monitoramento de dependência, sem alterações de código. O Spring Boot registra várias métricas principais no Application Insights, como Java virtual machine (JVM), CPU, Tomcat e outros. O Application Insights coleta automaticamente de estruturas de registro em log, como Log4j e Logback. Por exemplo, a implementação de referência usa o Application Insights habilitado por meio do Terraform como parte da configuração do Serviço de Aplicativo app_settings . (ver código seguinte).

  app_settings = {
      APPLICATIONINSIGHTS_CONNECTION_STRING = var.app_insights_connection_string
      ApplicationInsightsAgent_EXTENSION_VERSION = "~3"
      ...
  }
  

  Para obter mais informações, consulte:

  • Configurar o Azure Monitor Application Insights para Spring Boot
  • Azure Monitor Application Insights para Java
  • Habilitar o Azure Monitor OpenTelemetry para aplicativos Java
  • Usando o Azure Monitor Application Insights com o Spring Boot

• Crie métricas de aplicativos personalizadas. Implemente instrumentação baseada em código para capturar telemetria de aplicativo personalizada adicionando o SDK do Application Insights e usando sua API.

• Monitore a plataforma. Habilite o diagnóstico para todos os serviços suportados 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 ofereça suporte a diagnósticos. A implementação de referência usa o Terraform para habilitar o diagnóstico do Azure em todos os serviços com suporte. O código Terraform a seguir define as configurações de diagnóstico para o Serviço de Aplicativo.

  # Configure Diagnostic Settings for App Service
  resource "azurerm_monitor_diagnostic_setting" "app_service_diagnostic" {
    name                           = "app-service-diagnostic-settings"
    target_resource_id             = azurerm_linux_web_app.application.id
    log_analytics_workspace_id     = var.log_analytics_workspace_id
    #log_analytics_destination_type = "AzureDiagnostics"
  
    enabled_log {
      category_group = "allLogs"
  
    }
  
    metric {
      category = "AllMetrics"
      enabled  = true
    }
  }
  

Implantar a implementação de referência

A implementação de referência orienta os desenvolvedores por meio de uma migração simulada de um aplicativo Java local para o Azure, destacando as alterações necessárias durante a fase inicial de adoção. Este exemplo usa um aplicativo Web CAMS (Customer Account Management System) para a empresa fictícia Contoso Fiber. A Contoso Fiber definiu as seguintes metas para seu aplicativo Web:

• Implemente alterações de código de baixo custo e alto valor
• Atingir um objetivo de nível de serviço (SLO) de 99,9%
• Adote práticas de DevOps
• Crie ambientes otimizados em termos de custos
• Aumente a fiabilidade e a segurança

A Contoso Fiber determinou que sua infraestrutura local não era uma solução econômica para atender a essas metas. Eles decidiram que migrar seu aplicativo Web CAMS para o Azure era a maneira mais econômica de alcançar seus objetivos imediatos e futuros. A arquitetura a seguir representa o estado final da implementação do padrão Reliable Web App da Contoso Fiber.

Figura 4. Arquitetura da implementação de referência. Baixe um arquivo Visio desta arquitetura.