IL MODELLO DI PROGRAMMAZIONE WINDOWS AZURE

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1 IL MODELLO DI PROGRAMMAZIONE WINDOWS AZURE DAVID CHAPPELL OTTOBRE 2010 SPONSORIZZATO DA MICROSOFT CORPORATION

2 SOMMARIO Perché creare un nuv mdell di prgrammazine?... 3 Le tre regle del mdell di prgrammazine Windws Azure... 4 Un'applicazine Windws Azure è cstituita da un più ruli Un'applicazine Windws Azure esegue più istanze di ciascun rul Un'applicazine Windws Azure presenta un cmprtament crrett in cas di prblemi di un'istanza di un rul Che csa ffre il mdell di prgrammazine Windws Azure... 8 Cncetti di base: il cntrller di infrastruttura... 8 I vantaggi: amministrazine, dispnibilità e scalabilità miglirate... 9 Implicazini del mdell di prgrammazine Windws Azure: altre mdifiche Interazini cn il sistema perativ Interazini cn l'archiviazine permanente Interazini tra le istanze di rul Trasferiment di applicazini Windws Server in Windws Azure Cnclusini Per ulteriri infrmazini Infrmazini sull'autre

3 PERCHÉ CREARE UN NUOVO MODELLO DI PROGRAMMAZIONE? Milini di sviluppatri in tutt il mnd hann già familiarità cn la creazine di applicazini tramite il mdell di prgrammazine Windws Server. Tuttavia, le applicazini scritte per Windws Azure, la piattafrma clud di Micrsft, nn utilizzan esattamente quest mdell già nt. Anche se la maggir parte delle cmpetenze di un sviluppatre Windws cntinua a essere applicabile, Windws Azure prevede un specific mdell di prgrammazine. Perché? Perché nn limitarsi a replicare esattamente nella clud il già familiare ambiente Windws Server? È quel che fann le piattafrme clud di mlti frnitri, ffrend macchine virtuali (VM) che peran in lcale. Quest apprcci, cmunemente definit Infrastructure as a Service (IaaS), ha certamente una sua validità e, per alcune applicazini, rappresenta la scelta ideale. Le piattafrme clud, tuttavia, cstituiscn un ambiente del tutt nuv, dtat del ptenziale per rislvere i prblemi di ggi in mdi innvativi. Anziché IaaS, Windws Azure ffre un'astrazine di livell superire, generalmente classificata cme Platfrm as a Service (PaaS). Pur essend per vari aspetti simile all'ambiente Windws lcale, quest tip di astrazine dispne di un prpri mdell di prgrammazine, pensat per aiutare gli sviluppatri a creare applicazini più efficienti. Il mdell di prgrammazine Windws Azure si cncentra sul miglirament delle applicazini in tre aree: Amministrazine. Nelle tecnlgie PaaS, è la piattafrma a gestire direttamente la maggir parte delle attività amministrative. In Windws Azure, quest significa che è la piattafrma a ccuparsi autmaticamente di attività cme l'applicazine delle patch di Windws e l'installazine di nuve versini del sftware di sistema. L'biettiv è ridurre le attività e i csti cnnessi alla gestine dell'ambiente applicativ. Dispnibilità. Cn le applicazini attuali, i tempi di inattività (pianificati men) dvuti all'applicazine delle patch di Windws, agli aggirnamenti delle applicazini, a prblemi hardware e ad altre mtivazini, sn un'evenienza del tutt nrmale. Tuttavia, vista la ridndanza resa pssibile dalle piattafrme clud, nn vi è più alcun mtiv per accettare questa situazine. Il mdell di prgrammazine Windws Azure è prgettat per garantire una cstante dispnibilità delle applicazini, anche in cas di aggirnamenti del sftware e di prblemi hardware. Scalabilità. I tipi di applicazini che gli sviluppatri desideran creare per la clud sn spess pensati per gestire un numer elevat di utenti. Il tradizinale mdell di prgrammazine Windws Server, tuttavia, nn è stat pensat espressamente per supprtare le applicazini basate su Internet. Il mdell di prgrammazine Windws Azure, invece, è prgettat a tale scp fin dall'inizi. Creat per l'era della clud, quest mdell cnsente agli sviluppatri di realizzare applicazini scalabili, che pssan essere supprtate da ptenti data center clud. Altrettant imprtante, il mdell assicura, quand necessari, la scalabilità vers il bass delle applicazini, che in quest md pssn utilizzare sl le risrse effettivamente necessarie. Che l sviluppatre utilizzi una tecnlgia IaaS una sluzine PaaS cme Windws Azure, la creazine di applicazini su piattafrme clud presenta alcuni vantaggi intrinseci. Entrambi gli apprcci, ad esempi, cnsentn di pagare sl per le risrse di elabrazine effettivamente utilizzate ed evitan i tempi di attesa assciati alla distribuzine dei server da parte del repart IT aziendale. Per quant imprtanti, questi vantaggi nn sn l'argment principale della nstra discussine. Il nstr biettiv è invece chiarire che cs'è il mdell di prgrammazine Windws Azure e quali vantaggi ffre. 3

4 LE TRE REGOLE DEL MODELLO DI PROGRAMMAZIONE WINDOWS AZURE Per mantenere le sue prmesse, il mdell di prgrammazine Windws Azure richiede che le applicazini rispettin tre regle: Un'applicazine Windws Azure è cstituita da un più ruli. Un'applicazine Windws Azure esegue più istanze di ciascun rul. Un'applicazine Windws Azure presenta un cmprtament crrett in cas di prblemi di un'istanza di un rul. Vale la pena sttlineare il fatt che in Windws Azure è pssibile eseguire anche le applicazini nn cnfrmi a tutte queste regle. Di fatt, la piattafrma nn impne il rispett di queste regle, ma semplicemente l presuppne da parte di qualsiasi applicazine. È tuttavia necessari tenere presente che, se si sceglie di eseguire in Windws Azure un'applicazine che vila una più delle regle, questa nn utilizzerà effettivamente il mdell di prgrammazine Windws Azure. Se nn si cmprendn e rispettan le regle del mdell, l'applicazine ptrebbe nn funzinare cme previst. UN'APPLICAZIONE WINDOWS AZURE È COSTITUITA DA UNO O PIÙ RUOLI. Che un'applicazine venga eseguita nella clud nel data center aziendale, quasi certamente sarà pssibile suddividerla in parti lgiche. Windws Azure frmalizza queste divisini in ruli. Un rul cmprende un specific set di cdice, ad esempi un assembly.net, e definisce l'ambiente in cui tale cdice viene eseguit. Windws Azure cnsente agli sviluppatri di creare tre diversi tipi di ruli: Rul Web. Cme suggerisce il nme, i ruli Web sn destinati principalmente alla lgica che interagisce cn il mnd estern, attravers il prtcll HTTP. Il cdice scritt cme rul Web in genere riceve il prpri input attravers Internet Infrmatin Services (IIS) e può essere creat utilizzand varie tecnlgie, cme ASP.NET, Windws Cmmunicatin Fundatin (WCF), PHP e Java. Rul di lavr. La lgica scritta cme rul di lavr è in grad di interagire cn il mnd estern in vari mdi, nn sl tramite HTTP. Ad esempi, un rul di lavr può includere cdice che cnverte vide in un frmat standard, calcla il rischi di un prtafgli d'investiment esegue un determinat tip di analisi dei dati. Rul VM (macchina virtuale): un rul VM esegue un'immagine, vver un disc rigid virtuale (VHD), di una macchina virtuale Windws Server 2008 R2. Quest VHD viene creat utilizzand un cmputer Windws Server lcale e quindi caricat in Windws Azure. Una vlta memrizzat nella clud, il disc rigid virtuale può essere caricat ed eseguit su richiesta in un rul VM. Tutti e tre i ruli svlgn una funzine specifica. Il rul VM, tuttavia, è stat res dispnibile sl di recente, pertant è crrett affermare che attualmente le pzini più utilizzate sn i ruli Web e di lavr. Nella figura 1 è illustrata una semplice applicazine Windws Azure creata cn un rul Web e un rul di lavr. 4

5 Figura 1: un'applicazine Windws Azure è cstituita da un più ruli, ad esempi dalla cmbinazine di un rul Web e di un rul di lavr cme in quest cas. Questa applicazine ptrebbe utilizzare un rul Web per accettare richieste HTTP da parte degli utenti, quindi delegare a un rul di lavr le attività assciate a tali richieste, ad esempi la cnversine del frmat di un file vide in md da renderl dispnibile per la visualizzazine. Una delle ragini principali per questa divisine dei ruli è il fatt che suddividere le attività in quest md può facilitare la scalabilità di un'applicazine. Un'applicazine Windws Azure può anche essere cstituita da un unic rul Web di lavr: nn è necessari utilizzarli entrambi. Una singla applicazine può anche includere tipi diversi di ruli Web e di lavr. Ad esempi, ptrebbe includere un rul Web che implementa un'interfaccia brwser, magari creata utilizzand ASP.NET, e un altr rul Web che espne un'interfaccia di servizi Web implementati tramite WCF. Analgamente, un'applicazine Windws Azure che esegue due diversi tipi di analisi dei dati ptrebbe definire un rul di lavr distint per gnuna. Per mantenere il massim livell di semplicità pssibile, tuttavia, partirem dal presuppst che l'applicazine di esempi qui descritta includa un sl rul Web e un sl rul di lavr. Cme parte della creazine di un'applicazine Windws Azure, l sviluppatre crea un file di definizine del servizi che denmina e descrive i ruli dell'applicazine. Quest file può anche specificare altre infrmazini, ad esempi le prte su cui gni rul rimarrà in asclt. Windws Azure utilizza queste infrmazini per creare l'ambiente crrett per l'esecuzine dell'applicazine. UN'APPLICAZIONE WINDOWS AZURE ESEGUE PIÙ ISTANZE DI CIASCUN RUOLO. Ogni applicazine Windws Azure è cstituita da un più ruli. In fase di esecuzine, un'applicazine cnfrme al mdell di prgrammazine Windws Azure deve eseguire almen due cpie, vver due istanze distinte, di gni rul in essa cntenut. Ogni istanza viene eseguita in una macchina virtuale distinta, cme mstrat nella figura 2. 5

6 Figura 2: un'applicazine Windws Azure esegue più istanze di gni rul. Cme accennat, l'applicazine di esempi qui descritta include un sl rul Web e un sl rul di lavr. L sviluppatre può indicare a Windws Azure quante istanze di gni rul eseguire, attravers un file di cnfigurazine del servizi (divers dal file di definizine del servizi citat nella sezine precedente). In quest cas, l sviluppatre ha richiest quattr istanze del rul Web dell'applicazine e tre istanze del rul di lavr. Ogni istanza di un particlare rul esegue esattamente l stess cdice. Di fatt, cn la maggir parte delle applicazini Windws Azure, gni istanza è identica a tutte le altre dell stess rul: le istanze sn intercambiabili. Ad esempi, Windws Azure esegue autmaticamente il bilanciament del caric per le richieste HTTP tra le istanze del rul Web di un'applicazine. Quest bilanciament del caric nn supprta sessini permanenti, di cnseguenza nn è pssibile indirizzare tutte le richieste di un client alla stessa istanza di rul Web. L'archiviazine dell stat specific del client, ad esempi un carrell per gli acquisti nline, in una particlare istanza di un rul Web nn funzinerà, dat che in Windws Azure nn è pssibile assicurare che tutte le richieste di un client sian gestite da tale istanza. Quest tip di stat deve invece essere memrizzat esternamente, cme descritt più avanti. UN'APPLICAZIONE WINDOWS AZURE PRESENTA UN COMPORTAMENTO CORRETTO IN CASO DI PROBLEMI DI UN'ISTANZA DI UN RUOLO. Un'applicazine cnfrme al mdell di prgrammazine Windws Azure deve essere creata utilizzand i ruli e deve eseguire due più istanze di ciascun di essi. Inltre, deve presentare un cmprtament crrett in cas di prblemi di una di queste istanze. Nella figura 3 è illustrat quest cncett. 6

7 Figura 3: un'applicazine Windws Azure presenta un cmprtament crrett in cas di prblemi di un'istanza di un rul. In quest cas, l'applicazine illustrata nella figura 2 ha pers due delle istanze del rul Web e una delle istanze del rul di lavr. Quest può essere dvut a prblemi dei cmputer in cui le istanze eran in esecuzine all'interruzine della cnnessine di rete fisica. Indipendentemente dall'rigine del prblema, è prbabile che le prestazini dell'applicazine ne risentan, dat il minr numer di istanze dispnibili per svlgere l'attività richiesta. Tuttavia, l'applicazine rimane perativa e cntinua a funzinare crrettamente. Se tutte le istanze di un particlare rul presentan prblemi, inevitabilmente l'applicazine smetterà di funzinare crrettamente. Tuttavia, il requisit di cntinuare a funzinare crrettamente in cas di interruzine parziale è essenziale per il mdell di prgrammazine Windws Azure. Il cntratt di servizi per Windws Azure, di fatt, richiede l'esecuzine di almen due istanze di gni rul. Le applicazini che esegun una sla istanza di qualsiasi rul nn pssn ttenere le garanzie previste da quest cntratt di servizi. Il md più cmune per raggiungere quest biettiv è rendere gni istanza di un rul equivalente, cme nel cas dei ruli Web cn bilanciament del caric che accettan le richieste degli utenti. Quest, cmunque, nn è strettamente necessari, purché il malfunzinament di una singla istanza del rul nn determini l'arrest dell'applicazine. Ad esempi, un'applicazine ptrebbe utilizzare un grupp di istanze di un rul di lavr, gnuna delle quali include dati diversi, per memrizzare nella cache i dati per le istanze del rul Web. Se un'istanza del rul di lavr presenta prblemi, un'istanza di un rul Web che tenti di accedere ai dati memrizzati nella cache cntenuti nella prima istanza si cmprterà cme se nn riuscisse a individuare i dati nella cache (ad esempi, accederà all'archiviazine permanente per rislvere il prblema). Il prblema ptrebbe causare un rallentament dell'esecuzine dell'applicazine che tuttavia, dal punt di vista di un utente, cntinuerà a presentare un cmprtament crrett. 7

8 Un altr punt imprtante da tenere presente è che, anche se l'applicazine di esempi illustrata finra include sl ruli Web e di lavr, tutte queste regle si applican anche alle applicazini che utilizzan i ruli VM. Esattamente cme gli altri, è necessari che gni rul VM esegua almen due istanze per qualificarsi per il cntratt di servizi di Windws Azure e che l'applicazine cntinui a funzinare crrettamente se una di esse presenta un prblema. Anche cn i ruli VM, Windws Azure cntinua a ffrire una sluzine di tip PaaS, nn un sistema IaaS tradizinale. CHE COSA OFFRE IL MODELLO DI PROGRAMMAZIONE WINDOWS AZURE Il mdell di prgrammazine Windws Azure è basat su Windws e la maggir parte delle cmpetenze di un sviluppatre Windws è applicabile a quest nuv ambiente. Nnstante quest, il nuv mdell è divers dal mdell di prgrammazine Windws Server cnvenzinale. Perché, allra, vale la pena di apprenderl? In che md può facilitare la creazine di applicazini più efficienti? Per rispndere a queste dmande, è innanzitutt necessari esaminare megli il funzinament di Windws Azure. Una vlta chiarit quest aspett, diventerà semplice cmprendere in che md il mdell di prgrammazine Windws Azure può facilitare la creazine di sftware miglire. CONCETTI DI BASE: IL CONTROLLER DI INFRASTRUTTURA Windws Azure è prgettat per l'esecuzine all'intern di data center che includn un numer elevat di cmputer. Di cnseguenza, gni applicazine Windws Azure viene eseguita in più cmputer cntempraneamente. Nella figura 4 quest cncett è illustrat cn un semplice esempi. Figura 4: il cntrller di infrastruttura di Windws Azure crea istanze dei ruli di un'applicazine in diversi cmputer, quindi ne cntrlla l'esecuzine. 8

9 Cme illustrat nella figura 4, tutti i cmputer in un determinat data center Windws Azure sn gestiti da un'applicazine denminata cntrller di infrastruttura. L stess cntrller di infrastruttura è un'applicazine distribuita eseguita in più cmputer. Per eseguire un'applicazine in Windws Azure l sviluppatre deve specificare il cdice per i ruli dell'applicazine, insieme ai relativi file di definizine e di cnfigurazine del servizi. Tra le altre cse, queste infrmazini indican al cntrller di infrastruttura quante istanze creare per gni rul. Il cntrller di infrastruttura selezina una macchina fisica per gni istanza, crea su di essa una macchina virtuale e avvia l'esecuzine dell'istanza. Cme suggerisce la figura, le istanze dei ruli per una singla applicazine sn suddivise tra i vari cmputer all'intern del data center. Una vlta create, le istanze vengn mnitrate cstantemente dal cntrller di infrastruttura. Se un'istanza nn funzina per qualsiasi mtiv, hardware sftware, il cntrller avvia una nuva istanza per il relativ rul. Anche se eventuali malfunzinamenti pssn prvcare una tempranea riduzine del numer delle istanze di un'applicazine al di stt della sglia richiesta dall sviluppatre, il cntrller di infrastruttura avvierà sempre tante nuve istanze quante sn necessarie per mantenere il numer richiest per gni rul dell'applicazine. Nella figura 4 sn illustrati sl ruli Web e ruli di lavr, tuttavia anche i ruli VM vengn gestiti nell stess md e gnuna delle istanze del rul viene eseguita in un cmputer fisic divers. I VANTAGGI: AMMINISTRAZIONE, DISPONIBILITÀ E SCALABILITÀ MIGLIORATE Le applicazini create cn il mdell di prgrammazine Windws Azure pssn risultare più semplici da amministrare, più dispnibili e più scalabili rispett a quelle basate sui server Windws tradizinali. Vale la pena di esaminare separatamente queste tre caratteristiche. I vantaggi di Windws Azure in termini di amministrazine derivan in gran parte dal cntrller di infrastruttura. Cme qualsiasi altr sistema perativ, Windws richiede l'applicazine di patch. Negli ambienti lcali quest tip di attività richiede un intervent da parte di un peratre. In Windws Azure, invece, il prcess è cmpletamente autmatizzat: il cntrller di infrastruttura gestisce gli aggirnamenti per le istanze dei ruli Web e di lavr (ma nn per le istanze dei ruli VM). Quand necessari, la piattafrma esegue anche l'aggirnament dei server Windws sttstanti, in cui sn in esecuzine le macchine virtuali. Il risultat è una riduzine dei csti, dal mment che per gestire questa funzine nn sn necessari amministratri. Naturalmente, ridurre i csti mediante una riduzine delle attività di amministrazine è psitiv, csì cme garantire una maggire dispnibilità delle applicazini. Il mdell di prgrammazine Windws Azure aumenta la dispnibilità delle applicazini in vari mdi, vver: Prtezine cntr i prblemi hardware. Dat che gni applicazine è cstituita da più istanze di gni rul, i prblemi hardware, cme il guast di un disc, un errre di rete l'arrest anmal di un cmputer server, nn determinan l'arrest dell'applicazine. A quest scp, il cntrller di infrastruttura nn selezina in md casuale i cmputer per le istanze di un'applicazine. Istanze diverse dell stess rul vengn invece cllcate in diversi dmini di errre. Un dmini di errre è un insieme di cmpnenti hardware (cmputer, switch e di altr tip) che cndividn un singl punt di errre. Ad esempi, tutti i cmputer in un singl dmini di errre ptrebber utilizzare l stess switch per cnnettersi alla rete. Per quest mtiv, un singl prblema hardware nn determina l'arrest 9

10 dell'intera applicazine. È pssibile che alcune istanze vadan perdute, ma l'applicazine cntinuerà cmunque a cmprtarsi crrettamente. Prtezine cntr i malfunzinamenti sftware. Oltre ai prblemi hardware, il cntrller di infrastruttura è in grad di rilevare anche malfunzinamenti causati dal sftware. Se il cdice in un'istanza causa un arrest anmal la macchina virtuale in cui è in esecuzine nn è più dispnibile, il cntrller di infrastruttura avvierà sl il cdice ppure, se necessari, una nuva macchina virtuale per tale rul. Anche se l'eventuale attività in crs nell'istanza al mment dell'interruzine andrà persa, la nuva istanza verrà immediatamente creata all'avvi dell'esecuzine dell'applicazine. Capacità di aggirnare le applicazini senza tempi di inattività. Tutte le applicazini richiedn aggirnamenti, che si tratti di interventi di manutenzine rdinaria dell'installazine di una nuva versine. Un'applicazine creata utilizzand il mdell di prgrammazine Windws Azure può essere aggirnata mentre è in esecuzine, senza necessità di arrestarla. A quest scp, istanze diverse per ciascun dei ruli di un'applicazine vengn cllcate in diversi dmini di aggirnament (diversi dai dmini di errre descritti spra). Quand è necessari distribuire una nuva versine dell'applicazine, il cntrller di infrastruttura è in grad di arrestare le istanze in un sl dmini di aggirnament, aggirnare il cdice e quindi creare nuve istanze dal nuv cdice. Una vlta che tali istanze sn in esecuzine, è pssibile ripetere le stesse perazini per le istanze nel dmini di aggirnament successiv e csì via. Durante quest prcess, gli utenti ptrann visualizzare versini diverse delle applicazini, a secnda dell'istanza cn la quale interagiscn, ma l'applicazine nel cmpless rimarrà cstantemente dispnibile. Capacità di aggirnare Windws e altr sftware di supprt senza tempi di inattività delle applicazini. Il cntrller di infrastruttura presuppne che gni applicazine Windws Azure rispetti le tre regle illustrate in precedenza. Quest implica la pssibilità di arrestare alcune delle istanze di un'applicazine in qualsiasi mment, aggirnare il sftware di sistema sttstante e quindi avviare nuve istanze. Eseguend queste perazini in blcchi, senza mai arrestare cntempraneamente tutte le istanze di un rul, è pssibile aggirnare Windws e altri sftware mentre l'applicazine resta cstantemente in esecuzine. La dispnibilità è essenziale per la maggir parte delle applicazini (il sftware nn è funzinale se nn è in esecuzine quand l'utente ne ha bisgn), ma anche la scalabilità ha la sua imprtanza. Il mdell di prgrammazine Windws Azure cnsente agli sviluppatri di creare applicazini più scalabili essenzialmente in due mdi: Tramite la creazine e la gestine autmatiche di un numer specificat di istanze di rul. Cme già descritt, l sviluppatre indica a Windws Azure il numer di istanze di gni rul da eseguire e il cntrller di infrastruttura crea e mnitra le istanze richieste. Quest rende la scalabilità dell'applicazine estremamente lineare: è sufficiente che l sviluppatre indichi a Windws Azure quali sn le sue esigenze. Dat che questa piattafrma clud viene eseguita in data center di grandi dimensini, ttenere il livell di scalabilità richiest da un'applicazine, qualunque ess sia, generalmente nn è un prblema. Offrend un sistema per mdificare il numer di istanze di rul in esecuzine per un'applicazine attiva. Per le applicazini il cui caric di lavr varia, ttenere la scalabilità è più cmplicat. Impstare il numer di istanze una vlta per tutte nn è una buna sluzine, in quant carichi diversi pssn determinare un aument una riduzine significativa del numer ideale di istanze. Per gestire questa situazine, Windws Azure frnisce sia un prtale Web per gli utenti che un'api per le applicazini, per 10

11 cnsentire di mdificare il numer desiderat di istanze per gni rul, mentre l'applicazine è in esecuzine. Semplificare l'amministrazine delle applicazini e renderle più dispnibili e più scalabili è sicuramente utile ed è per quest che utilizzare il mdell di prgrammazine Windws Azure è in generale una scelta valida. Tuttavia, cme accennat in precedenza, è pssibile eseguire in Windws Azure anche applicazini che nn segun quest mdell. Si suppnga, ad esempi, di creare un'applicazine che utilizza un unic rul (il che è cnsentit), ma di eseguire pi una sla istanza di tale rul (il che vila la secnda e la terza regla). Questa scelta ptrebbe essere dettata da cnsiderazini ecnmiche, dal mment che in Windws Azure è previst un addebit per gni istanza in esecuzine. È tuttavia imprtante tenere presente che, in quest cas, il cntrller di infrastruttura nn può sapere che la relativa applicazine nn segue tutte e tre le regle: il cntrller arresterà la singla istanza in md imprevedibile, per applicare eventuali patch al sftware sttstante, e quindi riavvierà una nuva istanza. Per gli utenti, quest significa che l'applicazine risulterà ccasinalmente nn dispnibile, dal mment che nn sn presenti altre istanze che pssn sstituire la prima. Quest nn è un bug di Windws Azure, ma un aspett fndamentale della mdalità di funzinament della tecnlgia. Per ttenere tutti i vantaggi fferti da Windws Azure è necessari cnfrmarsi alle regle del relativ mdell di prgrammazine. Trasferire applicazini esistenti da Windws Server a Windws Azure può richiedere un cert impegn, cme descritt in dettagli più avanti in quest dcument. Per le nuve applicazini, tuttavia, i punti a favre dell'utilizz del mdell Windws Azure sn evidenti. Perché nn creare un'applicazine men cstsa da amministrare, cstantemente dispnibile e facilmente scalabile sia vers l'alt che vers il bass? In futur, è raginevle aspettarsi che sempre più applicazini verrann create utilizzand il mdell di prgrammazine Windws Azure. IMPLICAZIONI DEL MODELLO DI PROGRAMMAZIONE WINDOWS AZURE: ALTRE MODIFICHE Creare applicazini per Windws Azure implica il rispett delle tre regle del relativ mdell di prgrammazine. Quest, tuttavia, nn è sufficiente: esistn anche altri ambiti dell'attività di svilupp che richiedn adattamenti. Le mdifiche apprtate dal mdell di prgrammazine Windws Azure all'ambiente di svilupp più in generale pssn essere raggruppate in tre aree: La mdalità di interazine delle istanze di rul cn il sistema perativ. La mdalità di interazine delle istanze di rul cn l'archiviazine permanente. La mdalità di interazine delle istanze di rul tra lr. In questa sezine vengn esaminate tutte e tre le mdalità. INTERAZIONI CON IL SISTEMA OPERATIVO Tipicamente, un'applicazine in esecuzine in un cmputer Windws Server è stt il cntrll del relativ amministratre, che può riavviare le macchine virtuali il cmputer in cui sn in esecuzine, installare patch di Windws ed eseguire qualsiasi altra perazine necessaria per mantenere la dispnibilità del cmputer. In Windws Azure, invece, tutti i server sn di prprietà del cntrller di infrastruttura, che decide quand riavviare le macchine virtuali i cmputer e, per i ruli Web e di lavr 11

12 (ma nn per i ruli VM), esegue l'installazine delle patch e degli altri aggirnamenti del sftware di sistema in gni istanza. Quest apprcci presenta vantaggi effettivi, cme è stat descritt, ma determina anche alcune limitazini. Dat che il cntrller di infrastruttura detiene il cntrll delle macchine fisiche e virtuali utilizzate dalle applicazini Windws Azure, può eseguire su di esse qualsiasi perazine. Di cnseguenza, lasciare che un'applicazine Windws Azure mdifichi il sistema in cui è in esecuzine, vver lasciare che venga eseguita in mdalità amministratre piuttst che in mdalità utente, presenta alcune prblematiche. Dat che il cntrller di infrastruttura può mdificare il sistema perativ a prpri piaciment, nn esiste alcuna garanzia che le mdifiche apprtate da un'istanza di rul al sistema in cui è in esecuzine nn vengan svrascritte. Inltre, le specifiche macchine virtuali (e fisiche) in cui un'applicazine viene eseguita cambian nel temp. Quest implica che le eventuali mdifiche apprtate all'ambiente lcale predefinit dvrann essere ripetute a gni avvi di un'istanza di rul. Nella sua prima versine, Windws Azure semplicemente nn cnsentiva alle applicazini di mdificare i sistemi nei quali venivan eseguite: in altre parle, le applicazini venivan eseguite sl in mdalità utente. Questa limitazine è stata attenuata: tramite i ruli Web e di lavr gli sviluppatri ggi pssn eseguire le applicazini in mdalità amministratre, ma il mdell di prgrammazine nel cmpless nn è cambiat. Chiunque crei un'applicazine Windws Azure deve cmprendere il funzinament del cntrller di infrastruttura e prgettare le applicazini di cnseguenza. INTERAZIONI CON L'ARCHIVIAZIONE PERMANENTE Le applicazini nn sn cstituite sl da cdice, ma utilizzan anche dati. Csì cme il mdell di prgrammazine deve evlvere per rendere le applicazini più dispnibili e più scalabili, anche la mdalità di archiviazine e di access ai dati deve cambiare. Le mdifiche principali sn le seguenti: L'archiviazine deve essere esterna alle istanze di rul. Anche se gni istanza dispne di una macchina virtuale cn un prpri file system, i dati archiviati in questi file system nn vengn autmaticamente resi permanenti. In cas di prblemi di un'istanza, tutti i dati in essa cntenuti pssn andare persi. Di cnseguenza, perché le applicazini funzinin crrettamente in cas di prblemi, è necessari che i dati sian archiviati in md permanente al di furi delle istanze di rul. In quest md i dati, che andrebber perduti se archiviati in lcale in un'istanza che genera prblemi, sarann accessibili da un'altra istanza. È necessari che l'archiviazine sia replicata. Csì cme un'applicazine Windws Azure esegue più istanze di rul per gestire eventuali errri, anche l'archiviazine Windws Azure deve prevedere più cpie dei dati. In cas cntrari, un singl prblema sarebbe sufficiente a rendere i dati nn dispnibili: un event inaccettabile per le applicazini ad alta dispnibilità. È necessari che l'archiviazine gestisca quantità elevate di dati. I sistemi relazinali tradizinali nn sn necessariamente la scelta miglire per i set di dati di grandi dimensini. Dat che Windws Azure è prgettat in parte per applicazini altamente scalabili, deve frnire meccanismi di archiviazine per la gestine di dati a tale livell. A quest scp, la piattafrma ffre blb per l'archiviazine di dati binari insieme a un apprcci nn SQL cstituit da tabelle per l'archiviazine di grandi set di dati strutturati. Nella figura 5 sn descritte queste tre caratteristiche, illustrand cme un'applicazine viene cnsiderata dal punt di vista dell'archiviazine in Windws Azure. 12

13 Figura 5: anche se le applicazini vedn una singla cpia, l'archiviazine Windws Azure replica tutti i blb e le tabelle tre vlte. In quest esempi, un'applicazine Windws Azure utilizza due blb e una tabella dall'archiviazine Windws Azure. L'applicazine vede i blb e la tabella cme single entità ma, in realtà, l'archiviazine Windws Azure mantiene tre istanze di gni element. Le cpie sn distribuite in diversi cmputer fisici che, cme avviene per le istanze di rul, si trvan in dmini di errre diversi. Quest miglira la dispnibilità dell'applicazine, dal mment che i dati restan accessibili anche quand una più cpie nn sn dispnibili. Inltre, piché i dati permanenti vengn archiviati esternamente alle istanze di rul dell'applicazine, in cas di errre di un'istanza andrann persi sl i dati in us quand si è verificat il prblema. Il mdell di prgrammazine Windws Azure richiede che un'applicazine presenti un cmprtament crrett in cas di prblemi di un'istanza di rul. A quest scp, gni istanza di un'applicazine deve archiviare tutti i dati permanenti nell'archiviazine Windws Azure in un altr meccanism di archiviazine estern (cme SQL Azure, il servizi di Micrsft basat sulla clud per i dati relazinali). Esiste però un'ulterire pzine degna di nta: le unità Windws Azure. Cme già accennat, i dati scritti da un'applicazine nel file system lcale della relativa macchina virtuale pssn andare perduti in cas di arrest anmal della macchina virtuale. Cn le unità Windws Azure ciò nn avviene, in quant queste utilizzan un blb per ffrire archiviazine permanente per il file system di una particlare istanza. Queste unità pssn essere utili in determinate situazini, anche se presentan alcune limitazini: ad esempi, sl un'istanza per vlta può leggere e scrivere su una particlare unità Windws Azure, mentre a tutte le altre istanze nell'applicazine è cnsentit sl l'access in lettura. 13

14 INTERAZIONI TRA LE ISTANZE DI RUOLO Quand un'applicazine è suddivisa in più parti, nrmalmente è necessaria una certa interazine tra di esse. In un'applicazine Windws Azure, quest avviene tramite la cmunicazine tra le istanze di rul. Ad esempi, un'istanza di rul Web può accettare le richieste degli utenti e quindi trasferirle a un'istanza di rul di lavr, a scp di ulterire elabrazine. Questa interazine nn avviene cme nelle nrmali applicazini Windws. Ancra una vlta, un element fndamentale da ricrdare è che, nella maggir parte dei casi, tutte le istanze di un determinat rul sn equivalenti e, quindi, intercambiabili. Di cnseguenza quand, ad esempi, un'istanza di rul Web trasferisce un'attività a un'istanza di rul di lavr, nn è imprtante quale sia l'istanza di destinazine. Di fatt, l'istanza di rul Web nn dvrebbe fare affidament, per cmunicare cn un'altra istanza, su elementi specifici dell'istanza, cme l'indirizz IP di un'istanza di rul di lavr. Sn necessari meccanismi più generici. La mdalità più cmune per la cmunicazine tra le istanze di rul nelle applicazini Windws Azure è rappresentata dalle cde Windws Azure. Nella figura 6 viene illustrat quest cncett. Figura 6: le istanze di rul pssn cmunicare attravers le cde, gnuna delle quali replica tre vlte i messaggi in essa cntenuti. Nell'esempi, un'istanza di rul Web ttiene un'attività da eseguire da un utente dell'applicazine, ad esempi una persna che esegue una richiesta tramite un brwser (fase 1). Quindi, l'istanza crea un messaggi cntenente l'attività e l scrive in una cda Windws Azure (fase 2). Queste cde sn implementate cme parte dell'archiviazine Windws Azure; di cnseguenza, cme per blb e tabelle, gni cda viene replicata tre vlte, cme indicat nella figura. Cme di cnsuet, quest implica tlleranza di errre, assicurand che i messaggi della cda restin dispnibili in cas di prblemi. 14

15 Successivamente, un'istanza di rul di lavr legge il messaggi dalla cda (fase 3). Si nti che, per l'istanza di rul Web che ha creat il messaggi, nn ha imprtanza quale sia l'istanza di rul di lavr di destinazine: in questa applicazine sn tutte equivalenti. L'istanza di rul di lavr svlge l'attività richiesta dal messaggi (fase 4) e quindi l elimina dalla cda (fase 5). Quest'ultima fase, vver la rimzine esplicita del messaggi dalla cda, funzina diversamente rispett alle tradizinali tecnlgie di accdament lcali. In Accdament messaggi Micrsft (MicrSftMessageQueuing), ad esempi, un'applicazine può eseguire una lettura all'intern di una transazine atmica. Se l'applicazine presenta un prblema prima di cmpletare l'attività prevista, la transazine si interrmpe e il messaggi viene autmaticamente reinserit in cda. Quest garantisce che gni messaggi inviat a una cda MSMQ venga recapitat sl una vlta e nell'rdine in cui è stat inviat. Le cde Windws Azure nn supprtan le letture transazinali e, di cnseguenza, nn garantiscn che il recapit avvenga una sla vlta e nell'rdine di invi. Nell'esempi della figura 6, può accadere che l'istanza di rul di lavr termini l'elabrazine del messaggi e quindi si interrmpa appena prima di eliminare il messaggi dalla cda. In tal cas, il messaggi riapparirà autmaticamente dp un perid di timeut cnfigurabile e verrà elabrat da un'altra istanza di rul di lavr. A differenza di quant avviene in MSMQ, le cde Windws Azure includn una semantica di tip "at-least-nce": un messaggi può essere lett ed elabrat una più vlte. Quest slleva una dmanda vvia: perché le cde Windws Azure nn supprtan le letture transazinali? La rispsta è che le transazini richiedn meccanismi di blcc, e quest implica necessariamente un rallentament delle perazini (sprattutt tenut cnt della replica dei messaggi prevista dalle cde Windws Azure). Cnsiderati gli biettivi principali della piattafrma, i sui prgettisti hann ptat per l'apprcci più velce e scalabile. Nella maggir parte dei casi, le cde rappresentan la mdalità di cmunicazine ttimale tra le istanze di rul all'intern di un'applicazine. Le istanze, tuttavia, pssn anche interagire direttamente, senza passare attravers una cda. A quest scp, Windws Azure ffre un'api che cnsente a un'istanza di individuare tutte le altre istanze della stessa applicazine che sddisfan determinati requisiti e quindi di inviare una richiesta direttamente a una di esse. Nel cas più cmune, in cui tutte le istanze di un determinat rul sn equivalenti, l'istanza che esegue la chiamata dvrebbe scegliere in md casuale un'istanza di destinazine dal set restituit dall'api. Quest nn è sempre ver: è pssibile che un rul di lavr implementi una cache in memria cn gni istanza di rul cntenente dati specifici e quindi che l'istanza che esegue la chiamata debba accedere a una particlare istanza. Nella maggir parte dei casi, tuttavia, l'apprcci crrett cnsiste nel gestire tutte le istanze di un rul cme intercambiabili. TRASFERIMENTO DI APPLICAZIONI WINDOWS SERVER IN WINDOWS AZURE Chiunque crei una nuva applicazine Windws Azure dvrebbe seguire le tre regle del relativ mdell di prgrammazine. Per essere trasferita in Windws Azure, tuttavia, anche un'applicazine Windws Server esistente dvrà seguire le stesse regle. In aggiunta, ptrebbe essere necessari mdificare il md in cui l'applicazine interagisce cn il sistema perativ e utilizza l'archiviazine permanente, nnché le mdalità di interazine tra i sui cmpnenti. 15

16 La maggire minre facilità di queste mdifiche dipende dall'applicazine. Ecc alcuni esempi rappresentativi: Applicazine ASP.NET cn più istanze a caric bilanciat che cndividn l stat archiviat in SQL Server. Per quest tip di applicazine, in genere, il prting a Windws Azure avviene cn facilità: gni istanza dell'applicazine riginale diventa un'istanza di rul Web di lavr. Le applicazini cme questa nn utilizzan sessini permanenti, il che cntribuisce a renderle particlarmente adatte per Windws Azure (l'utilizz dell stat della sessine ASP.NET è accettabile dat che Windws Azure ffre un'pzine per archiviare l stat della sessine in md permanente nelle tabella di archiviazine Windws Azure). Inltre, il trasferiment di un database SQL Server lcale in SQL Azure è in genere piuttst semplice. Applicazine ASP.NET cn più istanze che mantiene l stat per gni singla istanza e si basa su sessini permanenti. Piché mantiene l stat specific del client in gni istanza tra una richiesta e l'altra, questa applicazine richiederà alcune mdifiche. Windws Azure nn supprta le sessini permanenti. Di cnseguenza, per l'esecuzine dell'applicazine su questa piattafrma clud sarà necessari riprgettarne la mdalità di gestine dell stat. Client Silverlight Windws Presentatin Fundatin (WPF) che accede a servizi WCF in esecuzine su un livell intermedi. Se i servizi nn mantengn l stat per il singl client tra le chiamate, il lr trasferiment in Windws Azure nn crea particlari difficltà. Il client cntinuerà a funzinare sui desktp degli utenti, cme sempre, ma eseguirà le chiamate a servizi in esecuzine in Windws Azure. Se, al cntrari, i servizi crrenti mantengn l stat per il singl client, sarà necessari riprgettarli. Applicazine cn una singla istanza in esecuzine in Windws Server che mantiene l stat sul prpri cmputer. Che i client sian brwser di altr tip, numerse applicazini enterprise ggi sn prgettate in quest md e per funzinare crrettamente in Windws Azure richiederann interventi di riprgettazine. Ptrebbe essere pssibile eseguire quest tip di applicazine senza mdifiche in una singla istanza di rul VM, ma prbabilmente gli utenti nn sarann mlt sddisfatti dei risultati. Anzitutt, il cntratt di servizi di Windws Azure nn si applica alle applicazini cn una sla istanza. Si tenga inltre presente che il cntrller di infrastruttura può riavviare in qualsiasi mment il cmputer in cui è in esecuzine l'istanza per aggirnarne il sftware. L'applicazine nn dispne di alcun cntrll sul mment in cui viene eseguita l'perazine, che ptrebbe avvenire in cincidenza cn il picc di attività di una girnata lavrativa. In assenza di una secnda istanza in grad di subentrare alla prima (piché l'applicazine nn è stata creata in cnfrmità alle regle del mdell di prgrammazine Windws Azure), l'applicazine nn sarà dispnibile per un cert perid di temp. Di cnseguenza, chiunque la utilizzi subirà un'interruzine del lavr mentre il cmputer viene riavviat. Anche se il rul VM facilita il trasferiment di un file binari di Windws Server in Windws Azure, quest nn garantisce di per sé che l'applicazine funzinerà crrettamente nella nuva piattafrma. È inltre necessari che l'applicazine sia cnfrme alle tre regle del mdell di prgrammazine Windws Azure. Applicazine Visual Basic 6 che accede direttamente a un database SQL Server, vver un'applicazine client/server tradizinale. Il crrett funzinament di questa applicazine in Windws Azure richiederà prbabilmente almen la riscrittura della lgica di business del client. Anche se ptrebbe essere pssibile trasferire il database (incluse eventuali stred prcedure) in SQL Azure e quindi reindirizzare i client alla nuva psizine, il cmpnente desktp dell'applicazine nn funzinerà senza mdifiche in Windws Azure. Windws Azure nn include un'interfaccia utente lcale e inltre nn supprta l'utilizz di Servizi Desktp in remt (in precedenza denminat Servizi terminal) per rendere dispnibili interfacce utente remte. 16

17 Windws Azure aiuta gli sviluppatri a realizzare applicazini più efficienti. Tuttavia, i migliramenti che ffre richiedn determinate mdifiche. Di cnseguenza, trasferire il sftware esistente su questa nuva piattafrma può richiedere un cert impegn. Per prendere la decisine giusta è necessari cmprendere sia il ptenziale valre di business che le eventuali prblematiche tecniche cllegate al trasferiment di un'applicazine in Windws Azure. CONCLUSIONI Le piattafrme clud rappresentan un nuv univers, che apre nuve pprtunità. In linea cn questa evluzine, il mdell di prgrammazine Windws Azure cnsente agli sviluppatri di creare applicazini più semplici da amministrare, più dispnibili e più scalabili rispett a quelle realizzate nel tradizinale ambiente Windws Server. A quest scp è necessari seguire tre regle: Un'applicazine Windws Azure è cstituita da un più ruli. Un'applicazine Windws Azure esegue più istanze di ciascun rul. Un'applicazine Windws Azure presenta un cmprtament crrett in cas di prblemi di un'istanza di un rul. Per utilizzare cn success quest mdell di prgrammazine è inltre necessari cmprendere i cambiamenti che ess apprta alle mdalità cn cui le applicazini interagiscn cn il sistema perativ, utilizzan l'archiviazine permanente e rendn pssibile la cmunicazine tra le istanze di rul. Per gli sviluppatri dispsti a impegnarsi in quest sens, cmunque, i vantaggi sn evidenti. Sebbene nn rappresenti la scelta ideale per gni scenari, il mdell di prgrammazine Windws Azure può risultare utile per chiunque desideri creare applicazini più semplici da amministrare, dispnibili e scalabili. PER ULTERIORI INFORMAZIONI Intrduzine a Windws Azure (in inglese): Intrduzine alla piattafrma Windws Azure (in inglese): INFORMAZIONI SULL'AUTORE David Chappell è a cap di Chappell & Assciates (www.davidchappell.cm), cn sede a San Francisc, in Califrnia. Attravers la sua attività di relatre, scrittre e cnsulente, aiuta prfessinisti in tutt il mnd a cmprendere, utilizzare e prendere decisini più cnsapevli sulle nuve tecnlgie. 17

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