Guida all’architettura delle applicazioni web: cos’è e componenti chiave

L’architettura delle applicazioni web si riferisce al modo in cui le applicazioni web sono strutturate e al modo in cui i vari componenti interagiscono per fornire delle funzionalità: è la base che supporta il funzionamento e le prestazioni delle applicazioni web, garantendo fluidità, efficienza e sicurezza. Un’applicazione web ben progettata dovrebbe essere scalabile, facile da gestire e da aggiornare e adattabile alle esigenze degli utenti.

Che tu stia appena iniziando a sviluppare applicazioni web o stia cercando di perfezionare il tuo processo, questa guida è un ottimo punto di partenza.

Analizzeremo i componenti chiave dell’architettura delle applicazioni web

Esploreremo anche diversi tipi di architettura delle applicazioni web con esempi e le migliori pratiche di progettazione.

Cos’è l’architettura delle applicazioni web?

L’architettura delle applicazioni web descrive come il front-end (quello che gli utenti vedono e ciò con cui interagiscono) e il back-end (tutto ciò che accade dietro le quinte) comunicano per svolgere funzioni specifiche.

Come un progetto per un edificio, viene utilizzata per organizzare e pianificare ogni componente, garantendo che tutte le parti funzionino insieme senza problemi per creare un’applicazione web stabile ed efficiente.

Qual è la differenza tra l’architettura delle applicazioni e la progettazione del software?

Sebbene sia l’architettura delle applicazioni che la progettazione del software siano essenziali nella creazione di un’applicazione web, si concentrano su aspetti diversi del processo di sviluppo.

L’architettura delle applicazioni è la struttura di alto livello dell’intera applicazione. Si concentra su come interagiscono i componenti del sistema, su come fluiscono i dati e su come comunicano le diverse parti dell’app web. In breve, getta le basi per prestazioni, affidabilità e scalabilità.

D’altra parte, la progettazione del software gestisce la funzionalità dei singoli componenti e definisce come ogni modulo risolve problemi specifici, garantendo che ogni parte funzioni in modo efficiente e soddisfi le specifiche richieste.

Cosa fa un architetto di applicazioni?

Un architetto di applicazioni è responsabile della progettazione della struttura di un’applicazione web. Collabora con sviluppatori, designer e altri stakeholder per comprendere i requisiti e tradurli in un’architettura solida.

Questo ruolo implica prendere decisioni su framework, flusso di dati e garantire che il sistema supporti la crescita futura. Gli architetti di applicazioni si concentrano anche su sicurezza, prestazioni e scalabilità, assicurandosi che il prodotto finale soddisfi le esigenze degli utenti.

Cosa sono i componenti dell’architettura delle applicazioni web?

L’architettura delle app web suddivide la struttura in diversi livelli, ognuno dei quali gestisce attività specifiche. Diamo un’occhiata ai componenti chiave che compongono il sistema.

Lato client (front end)

Questa è la parte dell’applicazione web con cui gli utenti interagiscono direttamente, inclusi elementi come il layout, i pulsanti e i moduli.

Funzioni principali:

• Eseguire il rendering degli elementi dell’interfaccia utente (UI)
• Gestire le interazioni dell’utente
• Visualizzare contenuti dinamici recuperando i dati dal back-end

Lato server (back end)

Questo componente gestisce tutto ciò che accade dietro le quinte, come l’elaborazione delle richieste lato client, la gestione del database e l’esecuzione delle operazioni necessarie per soddisfare tali richieste. È responsabile dell’archiviazione dei dati e della sicurezza e garantisce che gli utenti ricevano le informazioni corrette.

Funzioni principali:

• Gestire l’elaborazione dei dati e la logica aziendale
• Gestire le interazioni con il database e l’archiviazione dei dati
• Garantire la sicurezza e l’autenticazione delle applicazioni

Database

Il database memorizza e gestisce tutti i dati dell’applicazione web, come i dettagli degli utenti, i record delle transazioni e i contenuti dell’app. Comunica anche con il lato server per fornire o aggiornare i dati in base alle richieste degli utenti.

Ad esempio, Hostinger Horizons usa il database cloud Supabase per alimentare le sue app web.

I tipi di database più comuni utilizzati nelle app web includono database relazionali come MySQL, che memorizza dati strutturati in tabelle, e database NoSQL come MongoDB, ideali per gestire dati non strutturati o semi-strutturati.

Funzioni principali:

• Archiviare e organizzare i dati per un facile recupero
• Supportare query e aggiornamenti dei dati
• Assicurare l’integrità e la sicurezza dei dati

Server web

Un server web gestisce le richieste in arrivo dai browser degli utenti e fornisce pagine web o contenuti. Ad esempio, quando un utente visita un’app web, il server recupera la pagina richiesta, composta da file come HTML, CSS e JavaScript, e la invia al browser.

Funzioni principali:

• Elaborare le richieste HTTP in arrivo
• Fornire contenuti statici come HTML, CSS e immagini
• Inoltrare le richieste dinamiche all’application server

Application server

Un application server gestisce la logica di un’app web e fornisce contenuti dinamici. A differenza dei server web, che in genere gestiscono contenuti statici, gli application server sono progettati per elaborare attività più complesse come il recupero dei dati, l’autenticazione degli utenti e le interazioni in tempo reale.

Quando un utente invia un modulo su un’app web, il server applicativo elabora i dati e risponde con contenuti dinamici, come informazioni specifiche dell’utente o aggiornamenti basati sull’input dell’utente.

Funzioni principali:

• Elaborare contenuti dinamici e logica aziendale
• Interagire con database e servizi backend
• Gestire attività lato server come l’autenticazione degli utenti, la gestione delle sessioni e l’elaborazione dei dati

API layer

L’API layer (Application Programming Interface) consente la comunicazione tra il front-end e il back-end di un’applicazione web definendo le regole di interazione tra i diversi componenti.

Le API consentono al front-end di richiedere dati al back-end e viceversa, rendendole fondamentali per le applicazioni web che si basano su servizi di terze parti o dati dinamici.

Funzioni principali:

• Facilitare la comunicazione tra front-end e back-end
• Fornire dati da e verso servizi esterni
• Consentire l’integrazione con strumenti e API di terze parti

Bilanciatore di carico

Un bilanciatore di carico distribuisce il traffico in entrata su più server per evitare di sovraccaricare un singolo server. Ad esempio, durante un picco di traffico, indirizza le richieste ai server meno occupati, mantenendo le prestazioni e prevenendo tempi di inattività.

Funzioni principali:

• Distribuire il traffico in modo uniforme tra i server
• Migliorare le prestazioni e i tempi di attività
• Garantire tolleranza agli errori durante i periodi di traffico intenso

CDN (Content Delivery Network)

Una CDN è una rete di server che distribuisce contenuti web agli utenti in base alla loro posizione. Memorizzando i contenuti su server più vicini agli utenti, le CDN riducono la latenza e migliorano i tempi di caricamento, rendendo le app web più veloci ed efficienti.

Funzioni principali:

• Memorizzare nella cache e distribuire contenuti statici da più posizioni
• Ridurre la latenza e migliorare i tempi di caricamento delle pagine
• Migliorare le prestazioni del sito web per gli utenti a livello globale

Componenti di sicurezza

Componenti di sicurezza come firewall, crittografia e meccanismi di autenticazione proteggono i dati e mantengono l’integrità del sistema. Ad esempio, per proteggere lo scambio di dati tra utenti e server, le applicazioni web spesso richiedono un certificato SSL.

Funzioni principali:

• Proteggere i dati con crittografia e connessioni sicure
• Impedire l’accesso non autorizzato con autenticazione e autorizzazione
• Difendere dalle minacce alla sicurezza con strumenti di monitoraggio

Monitoraggio e log

Il monitoraggio e i log aiutano a individuare tempestivamente i problemi. Gli strumenti di monitoraggio consentono di tenere traccia delle prestazioni del sito web, mentre i log registrano gli eventi per facilitare la risoluzione dei problemi.

Funzioni principali:

• Monitorare le prestazioni e l’attività degli utenti
• Rilevare e risolvere rapidamente i problemi
• Fornire informazioni per l’ottimizzazione

Qual è un buon esempio di architettura delle applicazioni?

Una buona architettura per applicazioni web organizza i componenti per garantire prestazioni, scalabilità e manutenibilità. Di seguito è riportato un esempio di come i componenti delle applicazioni web che abbiamo esaminato si integrano in un’architettura tipica:

1. L’utente interagisce con il front-end, dove inserisce dati, visualizza contenuti e interagisce con l’applicazione.
2. Il front-end comunica con il livello API, che funge da intermediario tra il lato client e il lato server, inviando richieste di dati dinamici.
3. Il server web gestisce i contenuti statici e inoltra le richieste dinamiche all’application server.
4. L’application server elabora la logica di business e genera contenuti dinamici, interagendo con il database secondo necessità.
5. L’application server comunica con il database per recuperare o archiviare i dati, che vengono poi inviati al lato client.
6. Il bilanciatore del carico garantisce che il traffico in entrata venga distribuito uniformemente su più server per mantenere le prestazioni durante i periodi di traffico intenso.
7. I componenti di sicurezza, come certificati SSL, firewall e meccanismi di autenticazione, proteggono i dati e garantiscono una comunicazione sicura tra client e server.
8. La CDN distribuisce rapidamente contenuti statici memorizzando i file nella cache sui server più vicini all’utente, riducendo i tempi di caricamento e migliorando l’esperienza utente.
9. Gli strumenti di monitoraggio tengono traccia delle prestazioni dell’applicazione, mentre i log di azioni ed eventi aiutano a risolvere eventuali problemi.

Diagramma dell’architettura moderna delle applicazioni

Ecco un esempio di come funziona l’architettura moderna delle applicazioni e di come comunicano i suoi componenti.

L’architettura moderna delle applicazioni è consigliata per i sistemi che altrimenti sarebbero difficili da scalare, gestire o adattare alle esigenze più sofisticate degli utenti, in particolare se l’app è complessa o deve essere aggiornata spesso.

Quali sono i diversi tipi di architettura delle applicazioni?

La complessità della tua applicazione e le sue esigenze specifiche determineranno la scelta dell’architettura migliore. Ecco alcuni modelli comuni di architettura delle applicazioni, ognuno con le sue caratteristiche uniche e i suoi casi d’uso ideali.

1. Architettura monolitica

Si tratta di un modello tradizionale in cui l’intera applicazione è costruita come un’unica unità, integrando tutti i componenti (interfaccia utente, logica di business e accesso ai dati) e distribuendoli insieme. Questa semplicità rende più facile lo sviluppo e la manutenzione iniziale delle applicazioni monolitiche, poiché comporta meno componenti mobili da gestire.

Ciò nonostante, questa architettura non è efficace per applicazioni complesse. La mancanza di componenti separati rende difficile aggiornare o scalare le singole parti in modo indipendente.

• Ideale per: piccole applicazioni o prodotti minimi funzionanti (MVPs) che non richiedono di ampia scalabilità
• Esempi: cataloghi di prodotti, app di elaborazione dei pagamenti, app di checkout.

2. Architettura di microservizi

Nell’architettura di microservizi, l’applicazione è suddivisa in servizi più piccoli e indipendenti, ognuno dei quali gestisce una funzione specifica. Ad esempio, un’applicazione di online banking distribuisce servizi come la gestione dei conti, l’elaborazione delle transazioni e l’assistenza clienti in microservizi separati.

Questo approccio consente agli sviluppatori di aggiornare o scalare singoli servizi senza influire sull’intera applicazione. Tuttavia, è importante tenere presente che ogni microservizio gestisce solitamente il proprio database, il che può comportare problemi di integrità dei dati man mano che il sistema diventa più complesso.

• Ideale per: applicazioni su larga scala con team di sviluppo indipendenti che richiedono una distribuzione più rapida delle funzionalità
• Esempi: portali web di ecommerce, app con più funzioni (funzione di ricerca, tagging dei contenuti, raccomandazione personalizzata)

3. Architettura serverless

Questo tipo di architettura applicativa è popolare per la sua convenienza. Il fornitore cloud gestisce automaticamente i server e li scala in base alla domanda, quindi si paga solo per ciò che si utilizza.

Lo svantaggio è che il controllo e la flessibilità possono essere limitati. Può anche portare a una dipendenza dal fornitore, il che significa che l’applicazione diventa vincolata all’infrastruttura e agli strumenti di uno specifico fornitore cloud.

• Ideale per: applicazioni con carichi di lavoro imprevedibili che richiedono bassa latenza.
• Esempi: app di machine learning, app di gaming, servizi di streaming video.

4. Architettura basata su eventi

Questa architettura prevede l’attivazione dei componenti necessari al verificarsi di un evento in tempo reale. Consente ai sistemi di reagire rapidamente ai cambiamenti e di fornire risposte tempestive agli utenti, il che la rende perfetta per applicazioni che richiedono l’elaborazione in tempo reale, come i sistemi di monitoraggio e di rilevamento delle frodi.

Una sfida comune da affrontare è il mantenimento dell’ordine degli eventi. Poiché gli eventi possono verificarsi in ordine diverso da quello previsto, il debug e il monitoraggio possono risultare più complessi.

• Ideale per: applicazioni e sistemi in tempo reale che devono rispondere agli eventi non appena si verificano.
• Esempi: applicazioni di chat, piattaforme di trading azionario, sistemi di tracciamento dei pacchi.

5. Architettura multi-tier

Nell’architettura multi-tier, l’applicazione è suddivisa in livelli, ognuno dei quali gestisce una funzione specifica. La maggior parte delle applicazioni utilizza da tre a cinque livelli: alcuni tra quelli più comuni sono quelli di presentazione, logica di business e accesso ai dati.

La separazione semplifica la gestione, l’aggiornamento e la risoluzione dei problemi di parti dell’applicazione in modo indipendente. Consente inoltre di scalare ogni livello e riutilizzare il codice senza compromettere le funzionalità principali.

• Ideale per: applicazioni aziendali che necessitano di confini chiari per gestire complessità e dati sensibili.
• Esempi: applicazioni bancarie, sistemi di ecommerce, applicazioni aziendali.

6. Service-oriented architecture (SOA)

Questo modello è simile ai microservizi, ma di solito prevede servizi più ampi e complessi. Si concentra sulla riutilizzabilità dei servizi in diverse applicazioni all’interno di un’organizzazione.

Ad esempio, in un sistema aziendale, reparti come risorse umane, vendite e finanza possono utilizzare servizi condivisi per accedere a funzionalità comuni, come i dati dei dipendenti o quelli finanziari.

• Ideale per: applicazioni di grandi dimensioni su scala aziendale che richiedono la comunicazione tra diversi servizi all’interno dell’organizzazione.
• Esempi: gestione delle relazioni con i clienti (CRM), software as a service (SaaS).

7. Architettura peer-to-peer (P2P)

In un’architettura peer-to-peer, ogni dispositivo o nodo funge sia da client che da server, condividendo le risorse direttamente con gli altri. Questa struttura rende il sistema più flessibile e resiliente ai guasti dei nodi, garantendo la continuità della disponibilità anche quando alcuni peer vanno offline.

• Ideale per: applicazioni decentralizzate che necessitano di comunicazione diretta tra utenti
• Esempi: applicazioni di condivisione file come BitTorrent

8. Architettura cloud native

L’architettura cloud native è progettata per gli ambienti cloud, consentendo alle applicazioni di sfruttare appieno la scalabilità, la flessibilità e la disponibilità del cloud. Gli sviluppatori containerizzano le app cloud-native e le gestiscono con strumenti come Kubernetes.

A differenza dell’architettura serverless, le applicazioni cloud native offrono agli sviluppatori un maggiore controllo sulla propria infrastruttura e sulle strategie di scalabilità.

• Ideale per: applicazioni scalabili e distribuite che richiedono risorse cloud e beneficiano di scalabilità automatica e alta disponibilità.
• Esempi: piattaforme di condivisione di immagini, applicazioni di collaborazione.

Cosa sono i pattern di architettura del software

Se i modelli di architettura delle applicazioni definiscono la struttura complessiva di un’applicazione, i pattern di architettura del software offrono soluzioni progettuali a problemi specifici nello sviluppo software. Affrontano problematiche come la comunicazione tra i componenti, l’elaborazione dei dati e la gestione degli eventi in tempo reale.

Di seguito sono riportati i pattern di architettura software più comuni e le loro funzioni:

• Pattern di architettura microkernel. Il sistema centrale fornisce funzioni di base, mentre funzionalità aggiuntive vengono aggiunte tramite plugin.

Esempio: un browser come Google Chrome, in cui la funzione principale è la navigazione, con estensioni come ad blocker o gestori di password come funzionalità extra.

• Pattern di architettura client-server. Il client richiede i dati, il server li elabora e restituisce il risultato.

Esempio: un browser invia una richiesta a un server web per caricare una pagina.

• Pattern di architettura a strati. L’applicazione è suddivisa in livelli, ognuno dei quali gestisce un compito specifico.

Esempio: un’app di online banking in cui un livello gestisce l’accesso dell’utente, un altro gestisce le informazioni dell’account e un terzo memorizza i dati delle transazioni.

• Pattern di architettura basato sugli eventi. L’app reagisce agli eventi, consentendo a diverse parti di comunicare e rispondere in momenti diversi.

Esempio: un’app per lo shopping in cui l’aggiunta di un articolo al carrello attiva un aggiornamento del prezzo totale in tempo reale.

• Pattern di architettura a microservizi. L’applicazione è suddivisa in piccoli servizi indipendenti, ognuno dei quali gestisce una funzione specifica.

Esempio: un servizio di streaming come Netflix, in cui i microservizi gestiscono in modo indipendente diverse funzioni, come consigli, streaming video e profili utente.

Come posso progettare un’architettura del software migliore?

Scegliere il tipo e il pattern di architettura giusti è un buon punto di partenza quando si crea un’app web. È inoltre importante applicare le migliori pratiche per garantire che il sistema funzioni in modo efficiente, protegga i dati sensibili e si adatti facilmente alle esigenze future.

Ecco alcuni suggerimenti per aiutarti a progettare un’architettura del software migliore:

• Concentrati sulla scalabilità fin dall’inizio. Pianifica l’aumento di potenza e l’aumento di server per far fronte alla crescita futura. Valuta l’implementazione del bilanciamento del carico e del partizionamento dei dati nelle prime fasi del processo di progettazione.
• Utilizza componenti modulari. Suddividi il sistema in componenti indipendenti in modo che ogni componente possa essere sviluppato, distribuito e scalato in modo indipendente. In questo modo, sarà più facile sostituire o aggiornare i singoli componenti.
• Dai priorità alle prestazioni. Ottimizza l’accesso ai dati, riduci al minimo le query e usa la cache per accelerare i tempi di risposta e ridurre il carico del database.
• Pianifica la sicurezza. Implementa la crittografia SSL, l’archiviazione sicura dei dati, meccanismi di autenticazione avanzata come l’autenticazione a più fattori (MFA) e altre misure di sicurezza per le app web. Imposta test automatizzati e monitoraggio in tempo reale per individuare tempestivamente i problemi e mantenere l’integrità del sistema.
• Garantisci affidabilità. Implementa ridondanza, backup automatici e strategie di failover per mantenere l’operatività e prevenire la perdita di dati. Esegui controlli di integrità per monitorare il sistema in tempo reale e rispondere rapidamente ai problemi.
• Ottimizza per bassa latenza e alta produttività. Sistemi di queuing o distribuiti efficienti sono particolarmente cruciali per le applicazioni che gestiscono dati in tempo reale.

Conclusioni

Per realizzare un’applicazione web moderna e ben progettata è necessaria una solida conoscenza dell’architettura delle applicazioni e dei pattern dei software. Per gli sviluppatori, questi concetti semplificano lo sviluppo futuro, facilitando la scalabilità e l’ottimizzazione delle applicazioni per ottenere prestazioni migliori. In definitiva, questo si traduce in un’esperienza utente più fluida che fidelizza gli utenti.

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