Ответ
Нефункциональные требования (атрибуты качества) определяют, как система работает, в отличие от функциональных, которые определяют, что она делает. Их реализация — ключевая задача архитектора.
Ниже приведены примеры реализации основных атрибутов качества:
1. Производительность (Performance)
Цель — обеспечить быстрое время отклика и высокую пропускную способность.
- Кэширование: Использование in-memory хранилищ (например, Redis или Memcached) для часто запрашиваемых данных, чтобы снизить нагрузку на базу данных.
- Асинхронные операции: Выполнение долгих задач (отправка email, обработка видео) в фоновом режиме с помощью очередей сообщений (RabbitMQ, Kafka) и воркеров (Celery).
- Балансировка нагрузки: Распределение трафика между несколькими экземплярами приложения с помощью Nginx или облачных балансировщиков.
2. Надежность (Reliability)
Цель — обеспечить стабильную работу системы и ее способность восстанавливаться после сбоев.
- Механизмы повторных попыток (Retry): Автоматический повтор неудавшихся сетевых запросов. Библиотеки, такие как Tenacity в Python, упрощают реализацию.
- Прерыватели цепи (Circuit Breaker): Временное прекращение запросов к отказавшему сервису, чтобы дать ему время на восстановление и избежать каскадных сбоев.
- Резервирование и репликация: Дублирование критически важных компонентов (например, репликация базы данных).
3. Масштабируемость (Scalability)
Цель — способность системы справляться с ростом нагрузки.
- Горизонтальное масштабирование: Запуск нескольких экземпляров приложения. Это достигается с помощью контейнеризации (Docker) и систем оркестрации (Kubernetes).
- Микросервисная архитектура: Разделение монолитного приложения на независимые сервисы, которые можно масштабировать по отдельности.
Пример реализации надежности с помощью tenacity:
from tenacity import retry, stop_after_attempt, wait_fixed
import requests
# Повторить запрос до 3 раз с паузой в 2 секунды в случае сбоя
@retry(stop=stop_after_attempt(3), wait=wait_fixed(2))
def fetch_user_data(user_id: int):
print(f"Attempting to fetch data for user {user_id}...")
response = requests.get(f"https://api.example.com/users/{user_id}")
response.raise_for_status() # Вызовет исключение для кодов 4xx/5xx
return response.json()
try:
user = fetch_user_data(123)
except requests.exceptions.RequestException as e:
print(f"Failed to fetch data after several attempts: {e}")