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Anotações sobre Fundamentos de Arquitetura de Sistemas WEB

Por João F. F. Nogueira
Postado em 2020-04-03 Atualizado 2022-03-22 7 min de leitura

Vantagens e desenvolvimento de Web Services

O que são Web Services

Serviços Web ou Web Services são soluções para aplicações se comunicarem independente de linguagem, softwares e hardwares utilizados. Inicialmente Serviços Web foram criados para troca de mensagens utilizando a linguagem XML (Extensible Markup Language) sobre o protocolo HTTP sendo identificado por URI (Uniform Resource Identifier). Podemos dizer que Serviços Web são API’s que se comunicam por meio de redes sobre o protocolo HTTP. Vantagens: Linguagem comum; Integração; Reutilização de implementação; Segurança; Custos. Principais Tecnologias: SOAP; REST; XML; JSON.

Estrutura SOAP

SOAP - Simple Object Acess Protocol É um protocolo baseado em XML para acessar serviços web principalmente por HTTP. Pode-se dizer que SOAP é uma definição de como serviços web se comunicam. Foi desenvolvido para facilitar integrações entre aplicações. Vantagens: Permite integrações, independente de linguagem, pois usa como linguagem comum o XML. É independente de plataforma e software. Meio de transporte genérico, ou seja, pode ser usado por outros protocolos além do HTTP. XML - Extensible Markup Language. É uma linguagem de marcação criada na década de 90 pela W3C. Facilita a separação de conteúdo. Não tem limitação de criação de tags. Linguagem comum para integrações entre aplicações. •Atributo dentro da tag, =“” •Sempre com aspas duplas O “SOAP Message” possui uma estrutura única que deve sempre ser seguida:

graph TD
    subgraph SOAP Envelope
    A[SOAP Header]
    B[SOAP Body]
    A---B
    end

SOAP Envelope é o primeiro elemento do documento e é usado para encapsular toda a mensagem SOAP. SOAP Header é o elemento onde possui informações de atributos e metadados da requisição. SOAP Body é o elemento que contém os detalhes da mensagem

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<soap:Envelope xmls:soap="http://www.w3c.org/2003/05/soap-envelope">
    <soap:Header>
    </soap:Header>
    <soap:Body>
        <m:MetodoEndereco xmls:m="http://www.example.org/endereco">
            <m:Cidade>Pitanga</m:Cidade>
        </m:Endereco>
    </soap:Body>
</soap:Envelope>

Entendendo o que é WSDL e XSD

WSDL - Web Services Description Language Usado para descrever Web Services, funciona como um contrato do serviço. A descrição é feita em um documento XML, onde é descrito o serviço, especificações de acesso, operações e métodos. http://soapclient.com/xml/soapresponder.wsdl XSD - XML Schema Definition É um esquema no formato XML usado para definir a estrutura de dados que será validada no XML. O XSD funciona como uma documentação de como deve ser montado o SOAP Message (XML) que será enviado através de Web Service. SoapUI.org é um sistema que ajuda a visualizar e ler aquivos WSDL e XSD.

Aprenda o que são REST, API e JSON

REST - Representational State Transfer É um estilo de arquitetura de software que define a implementação de um serviço web. Pode trabalhar com os formatos XML, JSON ou outros. Permite integrações entre aplicações e também entre cliente e servidor em páginas web e aplicações. Utiliza dos métodos HTTP para definir a operação que está sendo efetuada. Arquitetura de fácil compreensão. API - Application Programming Interface São conjuntos de rotinas documentados e disponibilizados por uma aplicação para que outras aplicações possam consumir suas funcionalidades. Ficou popular com o aumento dos serviços web. As maiores plataformas de tecnologia disponibilizam APIs para acessos de suas funcionalidades, algumas delas são: Facebook, Twitter, Telegram, WhatsApp, GitHub… Principais métodos HTTP: GET - solicita a representação de um recurso. POST - Solicita a criação de um recurso. DELETE - Solicita a exclusão de um recurso. PUT - Solicita a atualização de um recurso. JSON - JavaScript Object Notation. Formatação leve utilizada para troca de mensagens entre sistemas. Usa-se de uma estrutura de chave e valor e também de listas ordenadas. Um dos formatos mais populares e mais utilizados para troca de mensagens entre sistemas. •Tipos: •Object{} •String “” •Number •Boolean Array [ {}, {} ]

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{
    "nome": "Os vingadores",
    "ano_lancamento": "2019",
    "personagens":[
        {
            "nome": "Thanos"
        },
        {
            "nome": "Homem de ferro"
        }    
    ]
}

Veja sobre integração com REST e métodos HTTP na prática

Código de estado: usado pelo servidor para avisar o cliente sobre o estado da operação solicitada.

1xxInformativo
2xxSucesso
3xxRedirecionamento
4xxErro do Cliente
5xxErro do Servidor
[Códigos de status de respostas HTTP - HTTPMDN (mozilla.org)](https://developer.mozilla.org/pt-BR/docs/Web/HTTP/Status)
É possível testar o REST com o Postman 

Conceitos de arquitetura em aplicações para internet

Introdução a arquitetura de sistemas

Monolito:

graph LR
    subgraph Servidor
    A(Banco de dados)
    B["Aplicação(instância 1)"] & C["Aplicação(instância 2)"] & D["Aplicação(instância 3)"] -->A 
    E[Proxy HTTP] --> B & C & D
    end
    F[Web app] & G[Mobile app] --> E

Microsserviços #1

graph LR
    subgraph Cluster
    subgraph Nodo 1
        B[Serviço 1]
    end
    subgraph Nodo 2
        C[Serviço 2]
    end
    subgraph Nodo 3
        D[Serviço 3]
    end
    E[Proxy HTTP] --> B & C
    B-->C
    C-->D
    end
    F[Web app] & G[Mobile app] --> E
    B-->H(Serviço Externo)
    C-->I(Bancos de dados 1)
    D-->J(Banco de dados 2)

Microsserviços #2

graph LR
    subgraph Cluster
    subgraph Nodo 1
        B[Serviço 1]
    end
    subgraph Nodo 2
        C[Serviço 2]
    end
    subgraph Nodo 3
        D[Serviço 3]
    end
    E[Proxy HTTP] --> B & C
    end
    F[Web app] & G[Mobile app] --> E
    B---H(Serviço Externo) & I
    C---I(Message Broker)
    D---J(Banco de dados) & I

Message Broker: Permite identificar o motivo de um determinado serviço ter sido incapaz de responder no momento de uma requisição.

Microsserviços #3

graph LR
    subgraph Cluster
    subgraph Nodo 1
        B[Serviço 1]
    end
    subgraph Nodo 2
        C[Serviço 2]
    end
    subgraph Nodo 3
        D[Serviço 3]
    end
    E[Proxy HTTP] --> A[Gerenciador de pipeline]
    A--> B & C & D
    end
    F[Web app] & G[Mobile app] --> E
    B---H(Banco de dados 1)
    C---I(Serviço externo)
    D---J(Banco de dados 2)

Comparando os modelos Monolito e Microsserviços

Monolito

PrósContras
Baixa complexidadeStack única
Monitoramento simplificadoCompartilhamento de recursos
 Acoplamento
 Mais complexo a escalabilidade

Microsserviços #1

PrósContras
Stack dinâmicaMonitoramento mais complexo
Simples escalabilidadeProvisionamento mais complexo
 Acoplamento

Microsserviços #2

PrósContras
Stack dinâmicaMonitoramento mais complexo
Simples escalabilidadeProvisionamento mais complexo
Desacoplamento 

Microsserviços #3

PrósContras
Stack dinâmicaProvisionamento mais complexo
Simples escalabilidadePlataforma inteira depende do gerenciador de pipeline
Desacoplamento 
Menor complexidade 

Gerenciamento de erros e volume de acesso

Onde é mais complexo:

  • Processos assíncronos (Microsserviços 2)
  • Pipeline

Solução:

  • Dead letter queue

  • Filas de re-tentativas

    A arquitetura de aplicações móveis e internet das coisas

    Conceito de internet das coisas

    Embutir sensores em objetos do dia-a-dia Coletar dados dos sensores Usar o dado para tomar decisão Things - Cloud - Intelligence Smart building - Smart Home - Wearables - Agriculture - Smart transportation - RFID Supply Chain (etiquetas inteligentes) - Energy Efficiency Computação ubíqua - Mark Weiser Desafios da Internet das Coisas: 1. Privacidade e segurança 2. Quantidade exponencial de dispositivos conectados na rede 3. Ser capaz de processar e armazenar uma enorma quantidade de informações 4. Gerar valor a partir dos dados coletados

    ### Arquitetura da internet das coisas e protocolos de comunicação

    Como conectar as coisas. Considere: 5. Baixo consumo de energia 6. Rede de dados limitada 7. Resiliência 8. Segurança 9. Customização 10. Baixo Custo

Arduino:

  1. Plataforma de prototipagem
  2. Com entradas/saídas
  3. Desenvolvedor escreve em C/C++
  4. Interface serial ou USB
  5. Shields

Embarcados - MCUs

  1. Microcontrolador de chip único
  2. Sistema operacional real time
  3. Embarcado
  4. Uso industrial, médico, militar, transporte

Minicomputadores - Raspberry Pi

  1. Computador completo
  2. Hardware integrado em uma única placa
  3. Roda SO Linux ou Windows
  4. Uso doméstico e comercial

O protocolo de comunicação - MQTT

  1. Base na pilha do TCP/IP
  2. Protocolo de mensagem assíncrona (M2M)
  3. Criado pela IBM para conectar sensores de pipelines de petróleo a satélites
  4. Padrão OASIS suportado pelas linguagem de programação mais populares Modelo Publish/Subscribe
graph LR
 A[GPS] -->|Publish| B[MQTT Broker]
 C[Sensor] -->|Publish| B[MQTT Broker]
 B -->|Publish| D[Cloud]
 D -->|Subscribe| B
 B -->|Publish| E[Aplicativo]
 E -->|Subscribe| B

A flexibilidade dos tópicos

mqtt://broker.io/a6g319/gps/position
PROTOCOLOBROKERUSER IDENTIFIERSENSORINFORMATION TYPE

QoS 0

  1. Nível mínimo de menor esforço
  2. Sem garantia de entrega
  3. Mensagem não é retransmitida

QoS 1

  1. Garante que a mensagem foi entregue no mínimo uma vez ao receber
  2. Mensagem pode ser retransmitida se não houver confirmação de entrega

QoS 2

  1. Garante que a mensagem foi entregue no mínimo uma vez ao receber
  2. Mensagem pode ser retransmitida se não houver confirmação de entrega
  3. Dupla confirmação

Cloud

graph LR
    A[Broker] --> B[Worker]
    A -->C[Worker]
    B -->|armazenar|D[(Data store)]
    C -->E[Cache]
    E -->|exibir| F[Aplicativo]
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