[IBS] Проектирование высокопроизводительных приложений

Складчина: [IBS] Проектирование высокопроизводительных приложений

Описание

Еще до момента проектирования любой программной системы нужно понимать то, что вследствие некоторых ограничений она всегда может стать высокопроизводительной системой. При разработке высокопроизводительной системы необходимо определиться с тем, какие параметры определяют систему как высокопроизводительную. Если система высокопроизводительная, то для успешной её реализации должны быть приняты специальные меры для обеспечения производительности.

В курсе рассматриваются различия между высоконагруженными, высоконадежными и высокопроизводительными системами.

Основная задача курса - дать представление об основных понятиях, принципах и подходах, используемых при проектировании высокопроизводительных систем.

Часто встречающаяся фраза: «Это должно работать быстро!» - это не требование. Во время обучения участники не только узнают о том, почему это не требование, но и научатся правильно работать с требованиями к производительности и анализировать их. Также в курсе рассказывается о понятиях «критические сценарии». Полученные знания по работе с требованиями, слушатели закрепят на практике во время выполнения практического задания.

В рамках курса рассматриваются основные примеры потери производительности программных систем. После этого даются основные пути борьбы за производительность системы. Также в рамках курса на практических примерах применения рассматриваются паттерны, применяемые при проектировании систем с повышенными требованиями к производительности, приведены сведения об основных анти-паттернах, встречающихся при реализации программных систем, влияющих на производительности.

Отдельное внимание уделяется подготовке системы к тестированию и анализу результатов тестирования. Рассказывается о создании программы и методики испытания высоконагруженных систем, модели нагрузки системы и рассматривается методика, позволяющая провести количественную оценку производительности системы.

Поскольку разработчикам программных систем часто приходится решать проблемы разработки высоконагруженных систем, обеспечивающих обработку больших объемов данных с заданными требованиями к временам отклика и объемам обрабатываемых данных, курс будет полезен не только архитекторам, но и руководителям проектов разработки, ведущим разработчикам.

Цели

Во время обучения участники научаться:

• определять характеристики производительности системы;
• анализировать требования к системе, связанные с нагрузкой на систему;
• планировать процесс разработки высокопроизводительных систем;
• проектировать системы с использования оптимальных для обеспечения производительности приемов;
• взаимодействовать с командой тестирования при выполнении нагрузочных тестов;
• оптимизировать системы с повышенными требованиями к производительности;
• использовать методологию SPE для обеспечения производительности системы при разработке.

Разбираемые темы

Спойлер: 1. Понятие высокопроизводительной системы (2,5 ч):

• High-Performance application, High-Load application, High-Availability application.
• Управление производительностью приложения.
• Зависимость цены исправления ошибок от стадии обнаружения и стадии внесения.
• Основные характеристики, описывающие производительность системы.
• Модель нагрузки на систему.

Спойлер: 2. Анализ требований для высокопроизводительных систем (1,5 ч)

• Формирование нефункциональных требований для высокопроизводительных систем.
• Работа с противоречиями при формировании требований к производительности.
• Полнота требований.

Практикум (1 ч):

• Анализ требований на противоречивость и полноту.

Спойлер: 2.1.Архитектурные тактики. Тактики производительности (1,5 ч)

• Особенности формирования требования к системам массового обслуживания (СМО).

Спойлер: 3. Проектирование высокопроизводительных систем (2 ч)

• Атрибуты качества системы.
• Компромиссы при одновременной работе над несколькими атрибутами качества на примере CAP и PACELC.

Практикум: Разбор принципа балансировки атрибутов качества на примере Amazon Dynamo DB (1 ч):

• Рассмотрение подходов к гибкому масштабированию системы на примере Amazon Dynamo DB с сохранением контроля над отказоустойчивостью и сохранением константной производительности.

Спойлер: 3.1. Классические подходы производительности

• Основные причины потери производительности системы (1 ч).
• Основные методы повышения производительности системы (1 ч).
• Принципы горизонтального и вертикального масштабирования систем (0,5 ч).

Практикум (2 ч):

• Разбор примера масштабирования системы.
• Преобразование монолитной системы в Map-Reduce.
• Обзор Map-Reduce.
• Преобразование Map-Reduce в Lambda-архитектуру для снижения проблем чистой Map-Reduce практики.

Спойлер: 4. Шаблоны для реализации высокопроизводительных систем (5 ч)

• Основные классы шаблонов, используемые при построении высокопроизводительных систем: GRASP, Architecture patterns, Application Integration patterns.
• Примеры практической реализации шаблонов в современных стандартах.
• Примеры практической реализации шаблонов в современных системах интеграции frameworks разработки.

Спойлер: 5. Кодирование высокопроизводительных систем (2 ч)

• Основные вопросы кодирования высокопроизводительных систем.
• Методы оптимизации современных компиляторов и сред выполнения.

Спойлер: 6. Тестирование высокопроизводительных систем (2 ч)

• Виды тестов, используемые при доказательствах производительности системы.
• Подготовка к тестированию (составление сценариев и формирование модели нагрузки).
• Анализ результатов тестирования.

Спойлер: 7. Методология SPE (1 ч)

• Введение в методологию SPE. История, границы использования.
• Методика анализа систем с использованием SPE.

Практикум (1 ч):

Рассмотрение на практическом примере применения SPE методологии для:

• Оценки пределов производительности системы, исходя из текущих характеристик аппаратно-программной части;
• Оценки влияния принимаемых архитектурных решений на производительность системы;
• Оценки требований к аппаратной части, исходя из поставленных требований по производительности, базируясь на масштабировании текущих процессов системы.