Richten Sie einen serverlosen Mobilfunkrouter für eine zellenbasierte Architektur ein

Erstellt von Mian Tariq (AWS) und Ioannis Lioupras () AWS

Übersicht

Als Einstiegspunkt in das System einer globalen zellbasierten Anwendung ist der Mobilfunkrouter dafür verantwortlich, Benutzer effizient den entsprechenden Zellen zuzuweisen und den Benutzern die Endpunkte zur Verfügung zu stellen. Der Mobilfunkrouter übernimmt Funktionen wie das Speichern von user-to-cell Zuordnungen, die Überwachung der Zellkapazität und das Anfordern neuer Zellen bei Bedarf. Es ist wichtig, die Funktionalität des Mobilfunkrouters bei möglichen Störungen aufrechtzuerhalten.

Das Design-Framework für Mobilfunkrouter in diesem Muster konzentriert sich auf Stabilität, Skalierbarkeit und allgemeine Leistungsoptimierung. Das Muster verwendet statisches Routing, bei dem Clients Endpunkte bei der ersten Anmeldung zwischenspeichern und direkt mit Zellen kommunizieren. Diese Entkopplung erhöht die Ausfallsicherheit des Systems, indem sie dazu beiträgt, die unterbrechungsfreie Funktionalität der zellbasierten Anwendung bei einem Ausfall des Mobilfunkrouters sicherzustellen.

Dieses Muster verwendet eine AWS CloudFormation Vorlage für die Bereitstellung der Architektur. Einzelheiten dazu, was die Vorlage bereitstellt, oder dazu, wie dieselbe Konfiguration mithilfe von bereitgestellt wird AWS Management Console, finden Sie im Abschnitt Zusätzliche Informationen.

Wichtig: Die Demonstration, der Code und die AWS CloudFormation Vorlage in diesem Muster dienen nur zur Erläuterung. Das bereitgestellte Material dient ausschließlich der Veranschaulichung des Entwurfsmusters und der Verständlichkeit. Die Demo und der Code sind nicht produktionsbereit und sollten nicht für Live-Produktionsaktivitäten verwendet werden. Von jedem Versuch, den Code oder die Demo in einer Produktionsumgebung zu verwenden, wird dringend abgeraten und erfolgt auf eigenes Risiko. Wir empfehlen, sich mit geeigneten Fachleuten in Verbindung zu setzen und gründliche Tests durchzuführen, bevor Sie dieses Muster oder eine seiner Komponenten in einer Produktionsumgebung implementieren.

Voraussetzungen und Einschränkungen

Voraussetzungen

Produktversionen

Architektur

Das folgende Diagramm zeigt ein allgemeines Design des Mobilfunkrouters.

Das Diagramm durchläuft den folgenden Arbeitsablauf:

Wenn neue Zellen erstellt werden, RoutingDB wird es aus der Bereitstellungs- und Bereitstellungsebene aktualisiert. Dieser Prozess würde jedoch den Rahmen dieses Musters sprengen. Einen Überblick über die Voraussetzungen für den Entwurf zellenbasierter Architekturen und Einzelheiten zum in diesem Muster verwendeten Mobilfunkrouter-Design finden Sie im Abschnitt Zusätzliche Informationen.

Tools

AWS-Services

Andere Tools

Code-Repository

Der Code für dieses Muster ist im GitHub Serverless-Cell-Router-Repository verfügbar.

Bewährte Methoden

Bewährte Methoden für den Aufbau zellenbasierter Architekturen finden Sie in der folgenden AWS Well-Architected-Anleitung:

Epen

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

Zugehörige Ressourcen

Referenzen

Video

Physalia: Zellenbasierte Architektur für höhere Verfügbarkeit bei Amazon EBS

Zusätzliche Informationen

Prämissen für den Entwurf zellbasierter Architektur

Dieses Muster konzentriert sich zwar auf den Mobilfunkrouter, es ist jedoch wichtig, die gesamte Umgebung zu verstehen. Die Umgebung ist in drei separate Schichten gegliedert:

Jede Schicht behält ihre Funktionalität auch bei Beeinträchtigungen anderer Schichten bei. AWS-Konten dienen als Grenze zur Fehlerisolierung.

Das folgende Diagramm zeigt die Schichten auf einer hohen Ebene. Die Zellschicht und die Bereitstellungs- und Bereitstellungsschicht fallen nicht in den Geltungsbereich dieses Musters.

Weitere Informationen zur zellenbasierten Architektur finden Sie unter Reduzierung des Wirkungsbereichs durch zellenbasierte Architektur: Zellenrouting.

Entwurfsmuster für Mobilfunkrouter

Der Mobilfunkrouter ist eine von allen Zellen gemeinsam genutzte Komponente. Um mögliche Auswirkungen zu minimieren, ist es wichtig, dass die Routing-Ebene ein vereinfachtes und horizontal skalierbares Design verwendet, das so dünn wie möglich ist. Die Routing-Schicht dient als Einstiegspunkt des Systems und besteht nur aus den Komponenten, die für die effiziente Zuweisung von Benutzern zu den entsprechenden Zellen erforderlich sind. Komponenten innerhalb dieser Ebene sind nicht an der Verwaltung oder Erstellung von Zellen beteiligt.

Dieses Muster verwendet statisches Routing, was bedeutet, dass der Client die Endpunkte bei der ersten Anmeldung zwischenspeichert und anschließend eine direkte Kommunikation mit der Zelle herstellt. Regelmäßige Interaktionen zwischen dem Client und dem Mobilfunkrouter werden initiiert, um den aktuellen Status zu bestätigen oder Aktualisierungen abzurufen. Diese gezielte Entkopplung ermöglicht bestehenden Benutzern einen unterbrechungsfreien Betrieb bei einem Ausfall des Mobilfunkrouters und sorgt für kontinuierliche Funktionalität und Stabilität innerhalb des Systems.

In diesem Muster unterstützt der Mobilfunkrouter die folgenden Funktionen:

Sehen Sie sich die folgenden Komponenten und Schritte an, um mehr über den Demonstrations-Cellrouter zu erfahren, der anhand der AWS CloudFormation Vorlage eingerichtet wurde:

Voraussetzung ist, dass die Bereitstellungs- und Bereitstellungsschicht bereits eingerichtet ist. Ihre Implementierungsdetails würden den Rahmen dieses Artefakts sprengen.

Da diese Komponenten anhand einer AWS CloudFormation Vorlage eingerichtet und konfiguriert werden, werden die folgenden Schritte anschaulich und allgemein dargestellt. Es wird davon ausgegangen, dass Sie über die erforderlichen AWS Fähigkeiten verfügen, um die Einrichtung und Konfiguration abzuschließen.

1. Einrichtung und Konfiguration des Amazon Cognito Cognito-Benutzerpools

Melden Sie sich bei der AWS Management Console an und öffnen Sie die Amazon Cognito Cognito-Konsole unter https://console.aws.amazon.com/cognito/. Richten Sie einen Amazon Cognito Cognito-Benutzerpool mit dem NamenCellRouterPool, mit App-Integration, gehosteter Benutzeroberfläche und den erforderlichen Berechtigungen ein und konfigurieren Sie ihn.

2. Richten Sie das API Gateway API für den Mobilfunkrouter ein und konfigurieren Sie es

Öffnen Sie die API Gateway-Konsole unter https://console.aws.amazon.com/apigateway/. Richten Sie mithilfe eines Amazon Cognito-AutorisierersCellRouter, der in den Amazon Cognito-Benutzerpool integriert ist, einen API benannten Autorisierer ein und konfigurieren Sie ihn. CellRouterPool Implementieren Sie die folgenden Elemente:

3. Erstellen Sie eine DynamoDB-Tabelle

Öffnen Sie die DynamoDB-Konsole unter und erstellen Sie eine Standard-DynamoDB-Tabelle https://console.aws.amazon.com/dynamodb/, die tbl_router mit der folgenden Konfiguration aufgerufen wird:

Erstellen Sie auf der Registerkarte Indizes einen globalen sekundären Index mit dem NamenmarketId-currentCapacity-index. Die Scaler Lambda-Funktion verwendet den Index, um effizient nach der Zelle mit der niedrigsten Anzahl zugewiesener Benutzer zu suchen.

Erstellen Sie die Tabellenstruktur mit den folgenden Attributen:

4 Eine SQS Warteschlange erstellen und konfigurieren

Öffnen Sie die SQS Amazon-Konsole unter https://console.aws.amazon.com/sqs/und erstellen Sie eine SQS Standardwarteschlange namens CellProvisioning Configured with Amazon SQS Key Encryption.

5. Implementieren Sie den Orchestrator

Entwickeln Sie einen Step Functions Functions-Workflow, der als Orchestrator Grundlage für den Router dient. Der Workflow ist über den Mobilfunkrouter API aufrufbar. Der Workflow führt die angegebenen Lambda-Funktionen basierend auf dem Ressourcenpfad aus. Integrieren Sie die Step-Funktion in das API Gateway API für den Mobilfunkrouter CellRouter und konfigurieren Sie die erforderlichen Berechtigungen zum Aufrufen der Lambda-Funktionen.

Das folgende Diagramm zeigt den Arbeitsablauf. Der Auswahlstatus ruft eine der Lambda-Funktionen auf. Wenn die Lambda-Funktion erfolgreich ist, endet der Workflow. Wenn die Lambda-Funktion fehlschlägt, wird fail state aufgerufen.

6. Implementieren Sie die Lambda-Funktionen

Implementieren Sie die Validator Funktionen Dispatcher MapperScaler,, und. Wenn Sie jede Funktion in der Demonstration einrichten und konfigurieren, definieren Sie eine Rolle für die Funktion und weisen Sie die erforderlichen Berechtigungen für die Ausführung der erforderlichen Operationen in der DynamoDB-Tabelle zu. tbl_router Integrieren Sie zusätzlich jede Funktion in den Workflow. Orchestrator

Dispatcher-Funktion

Die Dispatcher Funktion ist dafür verantwortlich, jedem neuen registrierten Benutzer eine einzelne statische Zelle zu identifizieren und zuzuweisen. Wenn sich ein neuer Benutzer bei der globalen Anwendung registriert, wird die Anfrage an die Dispatcher Funktion weitergeleitet. Die Funktion verarbeitet die Anfrage anhand vordefinierter Bewertungskriterien wie den folgenden:

Hinweis: Diese Kriterien dienen nur zur Erläuterung dieses Beispielmusters. Für eine Implementierung eines Mobilfunkrouters in der Praxis können Sie verfeinerte und anwendungsfallorientierte Kriterien definieren.

OrchestratorRuft die Dispatcher-Funktion auf, um Zellen Benutzer zuzuweisen. In dieser Demofunktion ist der Marktwert ein statischer Parameter, der als definiert ist. europe

Die Dispatcher Funktion bewertet, ob dem Benutzer bereits eine Zelle zugewiesen ist. Wenn die Zelle bereits zugewiesen ist, gibt die Dispatcher Funktion die Endpunkte der Zelle zurück. Wenn dem Benutzer keine Zelle zugewiesen ist, sucht die Funktion nach der Zelle mit der geringsten Anzahl von Benutzern, weist sie dem Benutzer zu und gibt die Endpunkte zurück. Die Effizienz der Zellensuchanfrage wird durch die Verwendung des globalen sekundären Indexes optimiert.

Mapper-Funktion

Die Mapper Funktion überwacht die Speicherung und Wartung von user-to-cell Zuordnungen in der Datenbank. Jedem registrierten Benutzer wird eine einzelne Zelle zugewiesen. Jede Zelle hat zwei unterschiedliche Zellen URLs — eine für jede AWS Region. Diese dienen als auf API Gateway gehostete API Endpunkte und URLs fungieren als eingehende Punkte für die globale Anwendung.

Wenn die Mapper Funktion eine Anfrage von der Client-Anwendung empfängt, führt sie eine Abfrage in der DynamoDB-Tabelle aus, tbl_router um die user-to-cell Zuordnung abzurufen, die der angegebenen E-Mail-ID zugeordnet ist. Wenn sie eine zugewiesene Zelle findet, stellt die Mapper Funktion umgehend die beiden Zellen der Zelle bereit. URLs Die Mapper Funktion überwacht außerdem aktiv Änderungen an der Zelle URLs und veranlasst Benachrichtigungen oder Aktualisierungen der Benutzereinstellungen.

Scaler-Funktion

Die Scaler Funktion verwaltet die Restkapazität der Zelle. Bei jeder neuen Benutzerregistrierungsanfrage bewertet die Scaler Funktion die verfügbare Kapazität der Zelle, der die Dispatcher Funktion dem Benutzer zugewiesen hat. Wenn die Zelle ihr vorgegebenes Limit gemäß den angegebenen Bewertungskriterien erreicht hat, initiiert die Funktion eine Anfrage über eine SQS Amazon-Warteschlange an die Bereitstellungs- und Bereitstellungsebene und fordert die Bereitstellung und Bereitstellung neuer Zellen an. Die Skalierung von Zellen kann auf der Grundlage einer Reihe von Bewertungskriterien wie den folgenden durchgeführt werden:

Hinweis: Diese Kriterien dienen nur zur Erläuterung dieses Beispielmusters. Für eine Implementierung eines Mobilfunkrouters in der Praxis können Sie verfeinerte und anwendungsfallorientierte Kriterien definieren.

Der Scaler Demonstrationscode wird ausgeführt, Orchestrator nachdem der dem neu registrierten Benutzer Dispatcher erfolgreich eine Zelle zugewiesen hat. Nach Erhalt der Zellen-ID von bewertet der anhand vordefinierter BewertungskriterienDispatcher, ob die angegebene Zelle über ausreichend Kapazität für weitere Benutzer verfügt. Scaler Wenn die Kapazität der Zelle nicht ausreicht, sendet die Scaler Funktion eine Nachricht an den SQS Amazon-Service. Diese Nachricht wird vom Service innerhalb der Bereitstellungs- und Bereitstellungsebene abgerufen, wodurch die Bereitstellung einer neuen Zelle eingeleitet wird.

Validator-Funktion

Die Validator Funktion identifiziert und behebt Probleme im Zusammenhang mit dem Zellzugriff. Wenn sich ein Benutzer bei der globalen Anwendung anmeldet, ruft die Anwendung die Zellen URLs aus den Benutzerprofileinstellungen ab und leitet Benutzeranfragen an eine der beiden zugewiesenen Regionen innerhalb der Zelle weiter. Wenn auf sie nicht zugegriffen URLs werden kann, kann die Anwendung eine URL Überprüfungsanfrage an den Mobilfunkrouter senden. Der Mobilfunkrouter ruft die Orchestrator auf. Validator Das Validator initiiert den Validierungsprozess. Die Validierung kann neben anderen Prüfungen Folgendes umfassen:

Zusammenfassend liefert die Validator Funktion Antworten auf Anfragen von Kundenanwendungen und gibt den Validierungsstatus sowie alle erforderlichen Korrekturmaßnahmen an.

Die wurde Validator entwickelt, um die Benutzererfahrung zu verbessern. Stellen Sie sich ein Szenario vor, in dem bestimmte Benutzer Schwierigkeiten haben, auf die globale Anwendung zuzugreifen, weil aufgrund eines Vorfalls Zellen vorübergehend nicht verfügbar sind. Anstatt generische Fehler anzuzeigen, kann die Validator Funktion aufschlussreiche Schritte zur Problembehebung bereitstellen. Diese Schritte können die folgenden Aktionen beinhalten:

Der Demo-Code für die Validator Funktion überprüft, ob die vom Benutzer angegebene Zelle URLs in der Anfrage mit den in der Tabelle gespeicherten Datensätzen übereinstimmt. tbl_router Die Validator Funktion überprüft auch, ob die Zellen gesund sind.