Построение архитектуры бэкенда мобильного приложения

Хотите построить архитектуру бэкенда мобильного приложения, которая масштабируется без проблем? Следуйте этому пошаговому практическому руководству по созданию масштабируемой архитектуры бэкенда мобильного приложения.

Обзор мобильных приложений

Мобильные приложения – это программы, которые работают на смарт-устройствах, таких как планшеты, мобильные телефоны и смарт-часы. Мобильные приложения могут быть нативными, веб-приложениями или гибридными.

В то время как нативные приложения разрабатываются для конкретной операционной системы, например Android, веб-приложения используют для создания приложений веб-технологии, такие как HTML и CSS. С другой стороны, гибридные приложения – это веб-приложения, которые запускаются внутри нативного контейнера.

Далее мы обсудим значение архитектуры бэкенда мобильного приложения.

Обзор архитектуры бэкенда мобильных приложений

Процедура создания масштабируемой архитектуры бэкенда мобильного приложения может быть сложной, поскольку для создания такой инфраструктуры необходимо учитывать различные факторы.

Масштабируемое приложение должно быть безопасным, надежным и поддерживать миллионы пользователей одновременно без снижения производительности. По сути, даже в пиковые периоды такое приложение не должно давать сбоев, быть всегда доступным и быстро загружаться.

Мы рассмотрим процедуры создания надежной архитектуры бэкенда для мобильного приложения. Продолжайте читать, чтобы узнать о лучших практиках создания архитектуры мобильных приложений.

Компоненты архитектуры мобильного приложения

Вот различные элементы, которые вместе формируют надежную архитектуру бэкенда приложения.

• Серверы баз данных
• Серверы для размещения приложений
• Технология балансировки нагрузки
• Служба хранения объектов
• Сеть доставки контента
• API
• SDKs
• Платформы для публикации приложений.

Далее мы будем обсуждать эти компоненты один за другим.

Серверы баз данных

Бэкэнд-сервер – важнейший аспект архитектуры бэкэнда мобильного приложения, состоящий из кластера мощных экземпляров баз данных, которые управляют всеми транзакциями с данными приложения.

В зависимости от дизайна база данных может быть активной или резервной. В любом случае масштабируемая архитектура должна иметь два или более экземпляров базы данных, которые мгновенно синхронизируют данные в облаке.

Серверы хостинга приложений

Сервер приложений управляет бизнес-логикой мобильного приложения. В проекте сервер приложений устанавливается между сетью доставки контента и серверами баз данных.

Архитектура балансировки нагрузки

Технология балансировки нагрузки разработана с использованием группы серверов, называемых балансировщиками нагрузки. Она работает, распределяя запросы приложений по серверам, чтобы предотвратить перегрузку одного сервера и повысить общую эффективность.

В масштабируемой архитектуре бэкэнда мобильных приложений CDN напрямую связан с приложением-балансировщиком нагрузки, которое настроено на распределение запросов приложений между своими серверами.

Он также масштабирует количество серверов по мере необходимости, обеспечивая высокую доступность и оптимальное использование серверных ресурсов.

Служба хранения объектов

Мобильные приложения часто должны предоставлять пользователям контент: файлы, видео и изображения. Эти материалы хранятся в объектном хранилище. Однако CDN также хранит это содержимое в виде кэша на своих серверах, чтобы быстрее доставлять его пользователям в различных геолокациях.

Сеть доставки контента

CDN представляет собой группу серверов, расположенных в разных точках земного шара, чтобы быстрее доставлять контент пользователям приложений.

CDN работает, определяя близлежащих пользователей и доставляя контент, например изображения и видео, пользователям, находящимся рядом с сервером CDN. Такой подход позволяет ускорить отклик и загрузку приложений.

Преимуществ использования CDN множество: они используют оптимальный путь маршрутизации, который минимизирует задержки, значительно снижает стоимость передачи данных, повышает безопасность приложения, предотвращая DDoS-атаки, и многое другое.

API – интерфейсы прикладного программирования

API – это программное обеспечение, которое обеспечивает связь между клиентом (фронт-эндом) и сервером (бэк-энд) приложения. API обеспечивают ряд преимуществ, повышающих производительность и масштабируемость приложений, таких как автоматизация управления, распределение услуг, настраиваемые функции и гибкие операции с данными.

SDK – комплекты для разработки программного обеспечения

SDK расшифровывается как Software development Kits – это необходимый инструмент для построения масштабируемой архитектуры мобильного бэкэнда. Типичный SDK содержит такие инструменты, как библиотеки, API, документацию, отладчики и многое другое.

Аналогичным образом, Mobile Backend SDK содержит все вышеперечисленные инструменты, а также утилиты, соединяющие клиентскую и серверную части приложения.

SDK помогают разработчикам интегрировать различные функции приложения без лишнего напряжения. Типичный пример – функция отправки push-уведомлений из бэкенда в пользовательский интерфейс приложения.

Платформы для публикации приложений

Разработчики используют различные технологии для создания приложений. Например, Swift используется для разработки нативных приложений для iOS, Java/Kotlin – для создания нативных приложений для Android, а React Native – для создания кроссплатформенных приложений и других инструментов.

Все приложения, независимо от инструмента разработки, загружаются пользователями на таких платформах распространения, как Google Play и App Store.

Процедура заключается в том, что разработчики представляют свое приложение на платформе публикации, чтобы пользователи могли скачать и установить его после одобрения. Пользователи платформы распространения приложений могут найти приложение, загрузить и установить его, а затем оставить отзыв.

Разработчик должен соблюдать уникальные правила App Store и Google Play, чтобы его приложение было одобрено и опубликовано.

Однако вы можете обойти процесс проверки издательской платформы, разработав свое приложение с помощью Ionic, Angular или React, использующих технологию Progressing Web Application.

Процедура масштабирования мобильного приложения

Существует два подхода к созданию масштабируемой архитектуры бэкенда мобильного приложения.

Первый способ – это Mobile Backend as a Service (MBaaS), управляемая платформа, которая автоматически обрабатывает все потребности бэкенда.

Второй способ заключается в использовании ресурсов поставщика инфраструктуры как услуги для построения масштабируемой архитектуры бэкенда мобильного приложения с нуля.

Эти два подхода имеют свои уникальные преимущества и недостатки. MBaaS предлагает готовую инфраструктуру с интегрированными ресурсами, такими как SDK и строительные блоки, что ускоряет задачи разработки. Такой подход дает разработчикам возможность быстро создать масштабируемую инфраструктуру.

Создание масштабируемой инфраструктуры с нуля обеспечивает разработчику большую гибкость, которой нет в BaaS.

Однако такой подход в значительной степени зависит от наличия технических знаний и умений для создания всех элементов, необходимых для построения масштабируемой инфраструктуры бэкенда мобильного приложения.

Мы подробно рассмотрим эти два метода. Убедитесь, что вы выбрали правильную архитектуру, соответствующую вашим потребностям.

BaaS – Backend as a Service

Процедура масштабирования мобильного приложения с помощью BaaS проходит быстро и без лишних хлопот, поскольку все инструменты, необходимые для выполнения поставленных задач, уже имеются в наличии.

Цель платформы BaaS – ускорить процесс разработки, сделать процесс масштабирования приложений быстрым, безопасным и простым.

Вы можете создать масштабируемый бэкенд всего за несколько минут с помощью такого BaaS-провайдера, как Back4app. Процедура проста: зарегистрируйтесь на платформе и введите название вашего предполагаемого приложения.

После этого все остальные шаги выполняются платформой автоматически. Платформа BaaS запускает сервер приложений, создает модель данных, разрабатывает политику масштабирования, а также автоматически устанавливает процедуры резервного копирования и политики безопасности.

На следующем интерфейсе пользователь может взаимодействовать с GUI, состоящим из настроек для инфраструктуры, API, функций App и моделей данных.

После завершения настроек масштабируемый бэкэнд готов к развертыванию приложений. Все, что требуется, – это связать клиентскую часть с серверной с помощью SDK, создать бизнес-логику и загрузить необходимые данные.

Среди инструментов разработки, доступных в Back4app, – SDK для Xamarin, iOS, Android, Flutter, React Native и многих других.

Вы можете прочитать эту статью о том , как создать свое первое приложение с помощью Back4apps, чтобы узнать, как создать свое первое приложение на платформе Back4app BaaS.

Практические примеры масштабирования инфраструктуры мобильных приложений

В этом разделе мы рассмотрим два реальных сценария, демонстрирующих преимущества масштабирования приложений с помощью BaaS.

• Broadcast Oslo

В этом первом примере мы рассмотрим Broadcast Oslo, норвежский стартап, который предоставляет удобный путеводитель по лучшим клубам, концертам и фестивалям Осло.

Эта компания создала мобильное приложение Broadcastoslo, доступное для пользователей iOS и Android. Загрузив его, пользователь получает доступ к предстоящим событиям в Осло.

Еще одна впечатляющая особенность этого приложения – доступ к событиям фестиваля в режиме реального времени, что требует масштабируемой бэкэнд-инфраструктуры для идеальной работы.

Мероприятие Musikkfest Oslo 2022, состоявшееся 04/06/2022, собрало более 20 000 участников. Приложение с таким количеством пользователей, загружающих и получающих данные одновременно, должно масштабироваться плавно, чтобы избежать сбоев.

Чтобы решить эту проблему, техническая команда решила использовать масштабируемую инфраструктуру Back4app. В результате все пользователи приложения получили возможность работать без сбоев.

После мероприятия Тим Харрис, генеральный директор Broadcast Oslo, поблагодарил Back4app за отличный сервис. Он отметил, что ни один пользователь не столкнулся со сбоями при работе с приложением.

• Fight List

Fight List – одно из лучших игровых приложений в США и Франции с более чем 10 миллионами загрузок. Это игра в формате “вопрос-ответ”, доступная на семи языках и разработанная компанией Two4Tea. Поскольку в игру одновременно играют тысячи пользователей, масштабируемость становится серьезной проблемой для этого игрового приложения.

Компания Two4Tea решила воспользоваться услугами Back4app, чтобы решить проблему масштабируемой инфраструктуры. После обновления они смогли обрабатывать 10 000 запросов в пиковые периоды без сбоев.

Испытав на себе мощь масштабируемой инфраструктуры Back4app, Николас Булч, генеральный директор компании Two4Tea, заявил, что сотрудничество с Back4app – это правильный выбор, потому что команда Back4app успешно определила проблему и предоставила индивидуальное решение, которое ее устранило.

Процедура создания масштабируемого бэкенда с помощью поставщика облачных услуг

Второй подход к созданию масштабируемой инфраструктуры бэкенда мобильных приложений – использование облачных сервисов, таких как Digital Ocean, Azure, Google Cloud или AWS.

Главное преимущество такого подхода заключается в том, что он обеспечивает высокий уровень гибкости и дает возможность контролировать весь процесс и управлять инфраструктурой так, как вам удобно.

С другой стороны, такой подход требует обширных инженерных знаний, создания шаблонных кодов и разработки системы, которая бы масштабировала и контролировала инфраструктуру в круглосуточном режиме.

В этом примере мы построим и развернем архитектуру мобильного бэкенда на AWS.

После того как вы запустили свой аккаунт, следующим шагом будет выбор услуг, необходимых для достижения вашей цели – создания масштабируемой архитектуры мобильного приложения. Вот типичный пример:

• Экземпляры EC2
• CDN – CloudFront
• Балансировщики нагрузки
• S3 – простая система хранения данных
• EBS – Эластичное блочное хранилище

Давайте рассмотрим каждый из этих сервисов подробнее.

Экземпляры EC2

Чтобы создать внутреннюю инфраструктуру, которая легко масштабируется, вам понадобятся виртуальные машины, выполняющие функции серверов приложений и серверов баз данных. Сначала нужно создать экземпляр сервера, который будет выполнять функции серверов приложений и баз данных.

AWS предоставляет широкий спектр экземпляров, специально разработанных для различных целей, например для общего использования. А также оптимизированные для хранения данных, приложений с большим объемом памяти, вычислительных задач и быстрых вычислений.

В этом сценарии мы развернем экземпляр для общих вычислений. Мы выберем экземпляр T4G, который отлично подходит для управления разрывными процессами. Стоимость часа работы такого экземпляра также приемлема.

Ниже перечислены различные шаги:

• Вход в AWS

• Выберите EC2
• Выберите экземпляры из следующего меню

• Запуск нового экземпляра

На этом этапе необходимо выбрать операционную систему и другие факторы, такие как размер и тип экземпляра, параметры сети и безопасности, а также добавить экземпляр блочного хранилища.

После того как кластер серверов будет запущен, необходимо настроить политику масштабирования, которая идеально подходит для вашей рабочей нагрузки.

Важно отметить, что серверные кластеры могут масштабироваться как по горизонтали, так и по вертикали.

При горизонтальном масштабировании количество серверных экземпляров кластера увеличивается в соответствии с ростом рабочей нагрузки.

При вертикальном масштабировании размер экземпляра (RAM/CPU) увеличивается, чтобы справиться с дополнительной нагрузкой.

Для серверов приложений предпочтительной моделью масштабирования является горизонтальное масштабирование. С другой стороны, вертикальное масштабирование более эффективно для кластера баз данных.

Реализовать горизонтальное масштабирование в сервере приложений очень просто. Чтобы добиться масштабирования на AWS, просто запустите меню автомасштабирования и создайте свою конфигурацию.

Напротив, вертикальное масштабирование может быть затруднено, поскольку отключение экземпляра для увеличения его размера приведет к простою в обслуживании.

Лучший подход к реализации вертикального масштабирования на сервере баз данных – это создание более крупного экземпляра, синхронизация всех данных и перенос активных рабочих нагрузок на новый экземпляр. Хотя эта процедура проста, ее автоматизация может оказаться сложной.

В сценарии, когда рабочая нагрузка на приложение возросла до уровня, при котором вертикальное масштабирование становится нецелесообразным, лучшим подходом будет распределение избыточной рабочей нагрузки на несколько экземпляров. Эта процедура сложна, ее следует использовать только в крайнем случае.

EBS – Эластичное блочное хранилище

Важно отметить, что каждому экземпляру сервера EC2 требуется том EBS для хранения данных. Однако если вы используете эфемерное мгновенное хранилище со встроенной системой хранения, EBS может не потребоваться.

Этот простой шаг настраивается при инициализации виртуальной машины. Однако настройка оптимального размера для требуемой емкости хранилища без лишних затрат может оказаться непростой задачей.

Платформа предлагает варианты с SSD и магнитными дисками. Очень важно выбрать правильный размер и тип EBS, чтобы достичь оптимальной производительности при разумном бюджете.

S3 – простая служба хранения данных

Для создания масштабируемой бэкэнд-инфраструктуры приложений необходимо иметь надежное объектное хранилище. Лучший способ реализовать объектное хранилище на AWS – это использовать S3, и эта процедура очень проста.

Чтобы создать ведро S3, необходимо определить регион для хранения файлов. Лучше всего выбрать тот же регион, что и у экземпляра EC2.

Процедура требует дополнительной настройки, например, указания прав собственности на объект, правил публичного доступа, параметров шифрования и версионности ведра.

Балансировщики нагрузки

Реализация правильных правил балансировки нагрузки очень важна для создания масштабируемой архитектуры бэкенда мобильных приложений. В AWS вы можете воспользоваться несколькими вариантами балансировки нагрузки.

Балансировщик нагрузки приложений направляет запрос приложения на нужный экземпляр EC2 в кластере и продолжает следить за его состоянием. Процедура прикрепления балансировщиков нагрузки к экземпляру проста. Шаги перечислены ниже:

• Перейдите на приборную панель EC2.
• Нажмите на балансировку нагрузки
• Создайте балансировщик нагрузки
• Выберите тип балансировщика нагрузки.

• Настройте параметры балансировщика нагрузки, такие как зоны доступности, VPC, тип IP-адреса и дополнительные параметры обслуживания.

Cloudfront CDN

AWS располагает интегрированной сетью доставки контента CloudFront с более чем 300 глобальными локациями. CDN позволяет быстрее и безопаснее распространять динамический и статический контент. Процедура интеграции CloudFront с другими продуктами AWS проста.

Чтобы создать масштабируемую инфраструктуру бэкенда мобильных приложений, CloudFront должен интегрироваться с ведрами S3 и балансировщиками нагрузки. Панель управления EC2 предоставляет необходимые инструменты для интеграции CloudFront. Процедура выглядит следующим образом:

• Перейдите на панель управления EC2
• Создайте балансировщик нагрузки
• Выберите целевую группу
• Настройте параметры распространения.

Процедура подключения ведер S3 через панель CloudFront также довольно проста. Просто создайте дистрибутив CloudFront и подключите его к исходному домену.

Заключение

Мобильные приложения – это программы, которые работают на смартфонах, планшетах и других умных устройствах. Эти типы приложений могут быть нативными, веб-приложениями или гибридными по дизайну.

Масштабируемая архитектура бэкенда мобильного приложения призвана повысить производительность приложения в условиях повышенной нагрузки на сервер.

Она также предотвращает сбои, узкие места в производительности и повышает безопасность приложения. Компоненты масштабируемой архитектуры мобильных приложений включают в себя серверы баз данных и приложений, балансировщики нагрузки, CDNS, API, SDK и платформы для публикации приложений.

Два подхода к построению масштабируемой инфраструктуры мобильных приложений – это создание бэкенда на заказ с помощью облачных сервисов, таких как AWS, и готовые BaaS-решения от таких платформ, как Back4app.

Благодаря услуге Backend as a Service безопасный и масштабируемый бэкэнд приложений можно развернуть быстрее и без лишнего напряжения.

Хотя создание бэкендов на заказ требует много времени и усилий, они обеспечивают более высокий уровень гибкости и контроля.

Из этой статьи вы наверняка узнали о том, из каких элементов состоит отличная архитектура бэкенда мобильного приложения.

Если вы хотите быстрее создать масштабируемый бэкэнд приложения без необходимости управлять инфраструктурой, обратитесь к нам и Back4app за решением.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ