Configuración de un router de celdas sin servidor para una arquitectura basada en celdas

Mian Tariq and Ioannis Lioupras, Amazon Web Services

Resumen

Como punto de entrada al sistema de una aplicación global basada en células, el enrutador de celdas es responsable de asignar de manera eficiente los usuarios a las celdas adecuadas y de proporcionar los puntos de conexión a los usuarios. El enrutador de celdas maneja funciones tales como almacenar user-to-cell mapeos, monitorear la capacidad de la celda y solicitar nuevas celdas cuando sea necesario. Es importante mantener la funcionalidad del router de celdas durante interrupciones posibles.

El marco de diseño de los enrutadores de celdas de este patrón se centra en la resiliencia, la escalabilidad y la optimización general del rendimiento. El patrón utiliza un enrutamiento estático, en el que los clientes almacenan en caché los puntos de conexión al iniciar sesión por primera vez y se comunican directamente con las celdas. Esta disociación mejora la resiliencia del sistema, ya que ayuda a garantizar la funcionalidad ininterrumpida de la aplicación basada en celdas durante una afectación del router de celdas.

Este patrón utiliza una AWS CloudFormation plantilla para implementar la arquitectura. Para obtener detalles sobre lo que implementa la plantilla o para implementar la misma configuración mediante el Consola de administración de AWS, consulte la sección de información adicional.

Requisitos previos y limitaciones

Requisitos previos 

Versiones de producto

Arquitectura

En el diagrama siguiente se muestra un diseño general del router de celdas.

En el diagrama se muestra el flujo de trabajo siguiente:

Cuando se crean celdas nuevas, RoutingDB se actualiza desde la capa de aprovisionamiento e implementación. Sin embargo, ese proceso está fuera del ámbito de este patrón. Para obtener información general de las premisas de diseño de la arquitectura basada en celdas y detalles sobre el diseño del router de celdas que se utiliza en este patrón, consulte la sección Información adicional.

Tools (Herramientas)

Servicios de AWS

Otras herramientas

Repositorio de código

El código de este patrón está disponible en el repositorio Serverless-Cell-Router. GitHub

Prácticas recomendadas

Para conocer las mejores prácticas a la hora de crear arquitecturas basadas en celdas, consulte la siguiente guía de Well-Architected AWS :

Epics

git clone https://github.com/aws-samples/Serverless-Cell-Router/

aws s3api create-bucket --bucket <bucket name> --region eu-central-1 --create-bucket-configuration LocationConstraint=eu-central-1

zip -j mapper-scr.zip Functions/Mapper.py
zip -j dispatcher-scr.zip Functions/Dispatcher.py
zip -j scaler-scr.zip Functions/Scaler.py
zip -j cp validator-scr.zip Functions/Validator.py
zip -j dynamodbDummyData-scr.zip Functions/DynamodbDummyData.py

aws s3 cp mapper-scr.zip s3://<bucket name>
aws s3 cp dispatcher-scr.zip s3://<bucket name>
aws s3 cp scaler-scr.zip s3://<bucket name>
aws s3 cp validator-scr.zip s3://<bucket name>
aws s3 cp dynamodbDummyData-scr.zip s3://<bucket name>

aws cloudformation create-stack --stack-name serverless.cell-router \
--template-body file://Serverless-Cell-Router-Stack-v10.yaml \
--capabilities CAPABILITY_IAM \
--parameters ParameterKey=LambdaFunctionMapperS3KeyParameterSCR,ParameterValue=mapper-scr.zip \
ParameterKey=LambdaFunctionDispatcherS3KeyParameterSCR,ParameterValue=dispatcher-scr.zip \
ParameterKey=LambdaFunctionScalerS3KeyParameterSCR,ParameterValue=scaler-scr.zip \
ParameterKey=LambdaFunctionAddDynamoDBDummyItemsS3KeyParameterSCR,ParameterValue=dynamodbDummyData-scr.zip \
ParameterKey=LambdaFunctionsS3BucketParameterSCR,ParameterValue=<S3 bucket storing lambda zip files> \
ParameterKey=CognitoDomain,ParameterValue=<Cognito Domain Name> \
--region <enter your aws region id, e.g. "eu-central-1">

curl -X POST \
-H "Authorization: Bearer {User id_token}" \
https://xxxxxx.execute-api.eu-central-1.amazonaws.com/Cell_Router_Development/cells

curl -X POST \
-H "Authorization: Bearer {User id_token}" \
https://xxxxxxxxx.execute-api.eu-central-1.amazonaws.com/Cell_Router_Development/mapper

Recursos relacionados

Referencias

Video

Physalia: Cell-based Architecture to Provide Higher Availability on Amazon EBS

https://www.youtube-nocookie.com/embed/6 ¿Iknq? RZMFic controles = 0

Información adicional

Premisas de diseño de arquitectura basada en celdas

Si bien este patrón se centra en el router de celdas, es importante comprender todo el entorno. El entorno está estructurado en tres capas discretas:

Cada capa mantiene su funcionalidad incluso en el caso de que las deficiencias afecten a otras capas. Cuentas de AWS sirven como límite de aislamiento de fallas.

En el diagrama siguiente se muestran las capas en un nivel general. La capa de celdas y la capa de aprovisionamiento e implementación quedan fuera del alcance de este patrón.

Para más información sobre la arquitectura basada en celdas, consulte Reducing the Scope of Impact with Cell-Based Architecture: Cell routing.

Patrón de diseño de router de celdas

El enrutador de celdas es un componente compartido en las celdas. Para mitigar los impactos posibles, es importante que la capa de enrutamiento utilice un diseño simplista y escalable horizontalmente que sea lo más delgado posible. La capa de enrutamiento, que sirve como punto de entrada al sistema, consta solo de los componentes necesarios para asignar a los usuarios de manera eficiente a las celdas adecuadas. Los componentes de esta capa no participan en la administración ni en la creación de celdas.

Este patrón utiliza el enrutamiento estático, lo que significa que el cliente almacena los puntos de conexión en las memorias caché durante el inicio de sesión inicial y, posteriormente, establece una comunicación directa con la celda. Se inician interacciones periódicas entre el cliente y el router de celdas para confirmar el estado actual o recuperar las actualizaciones. Este desacoplamiento intencionado permite a los usuarios actuales operar sin interrupciones en caso de que haya tiempo de inactividad del router de celdas y proporciona una funcionalidad y resiliencia continuas al sistema.

En este patrón, el router de celdas admite las funcionalidades siguientes:

Para comprender mejor el router celular de demostración que se configura mediante la CloudFormation plantilla, revise los siguientes componentes y pasos:

El supuesto es que la capa de aprovisionamiento e implementación ya está establecida. Los detalles de su implementación quedan fuera del alcance de este artefacto.

Como estos componentes se configuran y configuran mediante una CloudFormation plantilla, los siguientes pasos se presentan de forma descriptiva y de alto nivel. Se supone que tiene los AWS conocimientos necesarios para completar la instalación y la configuración.

1. Defina y configure el grupo de usuarios de Amazon Cognito

Inicie sesión en y abra la Consola de administración de AWS consola de Amazon Cognito en. https://console.aws.amazon.com/cognito/ Defina y configure un grupo de usuarios de Amazon Cognito denominado CellRouterPool, con integración de aplicaciones, interfaz de usuario alojada y permisos necesarios.

2. Defina y configure la API de API Gateway para el router de celdas

Abra la consola de API Gateway en https://console.aws.amazon.com/apigateway/. Defina y configure una API denominada CellRouter, mediante un autorizador de Amazon Cognito integrado con el grupo de usuarios CellRouterPool de Amazon Cognito. Implemente los elementos siguientes:

3. Crear una tabla de DynamoDB

Abra la consola de DynamoDB https://console.aws.amazon.com/dynamodb/en y cree una tabla de DynamoDB estándar llamada con la siguiente configuración: tbl_router

En la pestaña Índices, cree un índice secundario global llamado marketId-currentCapacity-index. La función de Lambda Scaler utilizará el índice para hacer búsquedas eficaces en la celda con el menor número de usuarios asignados.

Cree la estructura de tabla con los atributos siguientes:

4. Cree y configure una cola de SQS

Abra la consola de Amazon SQS en https://console.aws.amazon.com/sqs/y cree una cola SQS estándar denominada configurada con cifrado de claves CellProvisioning Amazon SQS.

5. Implemente la función Orchestrator

Desarrolle un flujo de trabajo de Step Functions que sirva de Orchestrator para el router. Se puede acceder al flujo de trabajo a través de la API del enrutador de celdas. El flujo de trabajo ejecuta las funciones de Lambda designadas según la ruta de recursos. Integre la función step con la API de API Gateway para el router de celdas CellRouter y configure los permisos necesarios para invocar las funciones de Lambda.

El siguiente diagrama muestra el flujo de trabajo. El estado de elección invoca una de las funciones de Lambda. Si la función de Lambda se ejecuta de manera correcta, el flujo de trabajo termina. Si se produce un error en la función de Lambda, se invoca el estado de error.

6. Implemente las funciones de Lambda

Implemente las funciones Dispatcher, Mapper, Scaler y Validator. Al definir y configurar cada función en la demostración, defina un rol para la función y asigne los permisos necesarios para realizar las operaciones necesarias en la tabla de DynamoDB tbl_router. Además, integre cada función en el flujo de trabajo Orchestrator.

Función dispatcher

La función Dispatcher se encarga de identificar y asignar una única celda estática para cada nuevo usuario registrado. Cuando un usuario nuevo se registra en la aplicación global, la solicitud se dirige a la función Dispatcher. La función procesa la solicitud mediante criterios de evaluación predefinidos, como los siguientes:

La función Orchestrator invoca la función Dispatcher para asignar usuarios a las celdas. En esta función de demostración, el valor de mercado es un parámetro estático definido como europe.

La función Dispatcher evalúa si una celda ya está asignada al usuario. Si la celda ya está asignada, la función Dispatcher devuelve los puntos de conexión de la celda. Si no se asigna ninguna celda al usuario, la función busca la celda con el menor número de usuarios, la asigna al usuario y devuelve los puntos de conexión. La eficacia de la consulta de búsqueda de celdas se optimiza mediante el uso del índice secundario global.

Función mapper

La Mapper función supervisa el almacenamiento y el mantenimiento de las user-to-cell asignaciones en la base de datos. Se asigna una celda única a cada usuario registrado. Cada celda tiene dos celdas distintas URLs, una para cada región de AWS. Funcionan como puntos finales de API alojados en API Gateway y URLs funcionan como puntos de entrada a la aplicación global.

Cuando la Mapper función recibe una solicitud de la aplicación cliente, ejecuta una consulta en la tbl_router tabla de DynamoDB para recuperar user-to-cell la asignación asociada al ID de correo electrónico proporcionado. Si encuentra una celda asignada, la Mapper función proporciona inmediatamente las dos de la celda. URLs La Mapper función también monitorea activamente las alteraciones de la celda URLs e inicia notificaciones o actualizaciones de la configuración del usuario.

Función scaler

La función Scaler administra la capacidad residual de la celda. Para cada nueva solicitud de registro de usuario, la función Scaler evalúa la capacidad disponible de la celda que la función Dispatcher asignó al usuario. Si la celda ha alcanzado su límite predeterminado de acuerdo con los criterios de evaluación especificados, la función inicia una solicitud a través de una cola de Amazon SQS a la capa de aprovisionamiento e implementación, y solicita el aprovisionamiento y la implementación de celdas nuevas. El escalado de las celdas se puede ejecutar según un conjunto de criterios de evaluación, como los siguientes:

El código Scaler de demostración es ejecutado por la función Orchestrator después de que la función Dispatcher ha asignado correctamente una celda al usuario recién registrado. La función Scaler, tras recibir el ID de la celda por parte de la función Dispatcher, evalúa si la celda designada tiene la capacidad adecuada para alojar a más usuarios, según los criterios de evaluación predefinidos. Si la capacidad de la celda es insuficiente, la función Scaler envía un mensaje al servicio Amazon SQS. El servicio recupera este mensaje en la capa de aprovisionamiento e implementación e inicia el aprovisionamiento de una celda nueva.

Función validator

La función Validator identifica y resuelve los problemas relacionados con el acceso a la celda. Cuando un usuario inicia sesión en la aplicación global, la aplicación recupera las celdas de la configuración del perfil URLs del usuario y dirige las solicitudes de los usuarios a una de las dos regiones asignadas dentro de la celda. Si no URLs se puede acceder a ellas, la aplicación puede enviar una solicitud de validación de URL al router móvil. El router de celdas de la función Orchestrator invoca a la función Validator. La función Validator inicia el proceso de validación. La validación puede incluir, entre otras comprobaciones, las siguientes:

En conclusión, la función Validator responde a las solicitudes de los clientes y proporciona el estado de la validación y las medidas correctivas necesarias.

La función Validator está diseñada para mejorar la experiencia del usuario. Imagine un escenario en el que usuarios determinados tengan dificultades para acceder a la aplicación global porque un incidente provoca que las celdas no estén disponibles temporalmente. En lugar de presentar errores genéricos, la función Validator puede proporcionar pasos de corrección instructivos. Entre estos pasos se pueden incluir los siguientes:

El código de demostración de la Validator función verifica que la celda proporcionada por el usuario URLs en la solicitud coincida con los registros almacenados en la tabla. tbl_router La función Validator también comprueba si el estado de las celdas es correcto.