內容導向網頁應用程式後端的後端架構

後端架構是指網頁應用程式後端的結構。後端架構會決定應用程式的各部分如何相互通訊，以處理傳入要求並建立回應。建構網頁應用程式時，請依據您的特定需求和因素選取後端架構，包括持續和大規模的費用、應用程式的複雜程度、資源調度目標以及團隊的專業知識。

特別是以內容導向網頁應用程式 (例如電子商務、報紙或網誌) 而言，重要需求包括資料和效能的一致性，尤其是當應用程式發展到全球規模及分散各地時，更是如此。對於內容導向網頁應用程式，應用程式使用的資料儲存做法也是一大重點，詳情請參閱資料儲存指南。在最佳化應用程式效能時，關鍵在於超越一般的應用程式架構、代管內容，以及讓使用者易於存取。如要進一步瞭解如何選擇正確的託管策略，以及如何改進應用程式，請參閱代管指南。

如果您的網頁應用程式已有後端，請考慮目前架構的限制。例如，隨著應用程式擴充，並要求其效能和可靠性提升，請考慮應用程式的某些部分是否應該重構，或移動至更適合規模擴大的其他架構。舉例來說，混合雲 (或多雲端) 架構可讓您在完成完整轉換之前，將部分工作負載轉移至雲端。請務必考量這類遷移作業所需的費用、時間和風險。

單體架構

單體架構有統一的結構，將應用程式的所有元件與單一程式碼集緊密整合。整個應用程式是以單一的獨立單元打造而成。單體架構是多層級架構，可讓應用程式的不同層完成特定工作。

結構層

• 使用者介面 (UI) 包含呈現應用程式功能的元件，通常是與使用者互動的網頁式或電腦應用程式。
• 應用程式邏輯是核心功能所在的位置。程式碼集的這個部分包含定義應用程式運作方式的規則、計算和作業。
• 資料存取層包含用於讀取和寫入資料，以及在應用程式資料結構與資料庫結構定義之間轉譯的函式。此層負責與應用程式的資料庫或資料儲存空間互動。
• 資料庫是應用程式儲存資料的位置。通常有單一資料庫儲存應用程式的所有資料，包括使用者資料、設定和其他資訊。
• 中介軟體元件負責處理驗證、要求轉送和資料驗證等工作。這些元件有助於管理資料與要求流。
• 部分單體式應用程式具備與外部服務或 API 的整合點。這些點可讓應用程式與第三方服務、資料來源或其他系統互動。

結構層通常屬於單一程式碼集。這個程式碼集包含整個應用程式，通常分為目錄、模組和類別。開發人員負責建構及維護應用程式程式碼集的各個部分。不過，整個應用程式通常會部署為一個單位。更新或變更時，系統會重新部署整個應用程式。

潛在挑戰

• 隨著單體式應用程式的發展，程式碼集往往會變得複雜且難以維護。這可能會導致開發週期較長，且難以理解整個程式碼集。
• 將變更部署至單體式應用程式可能會有風險，因為對程式碼的某個部分進行變更，可能會在不經意間影響應用程式的其他部分。這可能會建立冗長且容易出錯的部署程序。
• 單體式應用程式以單一單位部署，因此可能很難擴充。即使只有一個元件體驗需求增加，您還是必須對整個應用程式進行資源調度。
• 單體式應用程式通常依賴單一技術堆疊或程式設計語言，您可能無法在應用程式中使用最佳工具處理特定工作。
• 即使在低需求期間，單體式應用程式也需要大量資源才能運作。隨著應用程式存在，維護成本也會增加，因為在不造成迴歸的情況下，更新及修補應用程式會變得更困難。
• 採用單體式應用程式的開發團隊通常是針對整個應用程式進行規劃，因此導致更大型的團隊，以及讓團隊成員進行更複雜的協調。

建議使用方式

如果應用程式有少量的需求，且開發團隊規模較小，則適合採用單體架構。當應用程式的複雜度和規模增加，或是應用程式的不同部分需要不同的技術或部署策略時，單體架構會變得較缺乏彈性，且在維護方面也更具挑戰性。

您可以建立並管理能在 Compute Engine 上執行單體式應用程式的虛擬機器。您可以完全掌控這些虛擬機器的作業系統、軟體和管理機制，以便執行單體式應用程式。

您可以運用 App Engine 等平台式服務 (PaaS) 服務建構應用程式，並在可依要求自動調度資源的全代管基礎架構上執行應用程式。

如果您的單體式應用程式已經容器化，就能使用 Google Kubernetes Engine (GKE) 或 Cloud Run 執行。Cloud SQL 或 Cloud Spanner 等服務可用來儲存單體式應用程式的資料。請根據應用程式的特定需求，結合使用服務和系統。

無伺服器架構

採用無伺服器架構，即可建構及執行應用程式，而不必管理實體或虛擬伺服器。雲端服務供應商會自動管理基礎架構、資源調度和資源分配機制，讓開發人員專心編寫應用程式的程式碼。無伺服器架構可透過省去維護伺服器的需求，進而簡化開發、降低營運負擔，並發揮最佳成本效益。這些 API 非常適合用於微服務、即時資料處理、工作負載變數不同的網頁應用程式，以及事件處理。

以事件為基礎的無伺服器架構

事件型無伺服器架構是特定類型的無伺服器運算架構，需要仰賴事件或觸發條件來啟動函式或微服務的執行作業。系統元件會透過事件進行通訊，並叫用函式來回應事件。由於函式由事件觸發，然後獨立處理，並可能會產生會觸發後續動作的事件，因此通常仰賴非同步通訊。這種無伺服器架構非常適合用來建構可擴充、回應且鬆耦合系統。

Google Cloud Functions 和 Cloud Functions for Firebase 可讓您在全代管和無伺服器的環境中，建構及部署事件驅動函式。可讓您依據各種事件和觸發條件執行程式碼，包括 HTTP 要求、Cloud Pub/Sub 訊息、Google Cloud Storage 變更、Firebase 即時資料庫更新，而且不需要管理基礎架構。主要功能包括多種語言支援、擴充性、精細的計費方式、第三方整合服務、強大的記錄與監控功能，以及與其他 Google 和 Firebase 服務整合。

在許多用途中，無伺服器架構皆符合成本效益，尤其對於具有不同工作負載、快速開發需求和無法預測流量的應用程式而言更是如此。可靠性取決於雲端服務供應商，並制定服務水準協議 (SLA)，以確保特定的效能和可靠性目標。您必須評估自己的特定用途和需求，判斷無伺服器架構是否為最佳選擇。

容器化

容器化可讓應用程式及其依附元件封裝成輕量的可攜式容器。這些標準提供一致的應用程式環境，可支援不同系統和平台的開發及部署。有些無伺服器平台提供執行容器化工作負載的功能。如果您的複雜或有狀態工作負載無法以基本函式表示，在無伺服器環境中執行容器會很有幫助。它在語言支援和執行階段環境方面提供彈性。

Cloud Run 是無伺服器運算平台，可讓開發人員在全代管環境中部署及執行容器化應用程式。讓開發人員能夠以簡單直接的方式建構、部署及擴充應用程式，而不必管理基礎架構。適用於各種網路和微服務應用程式，尤其是工作負載經常變動的情況，而且容器化能為應用程式封裝和一致性帶來諸多好處。

微服務架構

應用程式會細分為鬆耦合的小型部分，並實作不同的功能或功能。這些服務可能會透過非同步訊息、事件管道，或藉由公開介面直接進行通訊。每項服務都會在容器中獨立開發、測試並擴充。這個容器通常透過自動化調度管理服務 (例如 Kubernetes) 管理，或透過 Cloud Run 等代管平台部署。

微服務部署通常也會利用無伺服器應用程式模式，因為不依賴集中式伺服器。

將應用程式拆分為自動駕駛服務可以簡化複雜的系統。定義明確的界線和目標可加快開發速度及提升維護成效。每項微服務都能使用最有效的架構或工具獨立開發。服務之間的通訊通常是利用事件、發布訂閱通訊、訊息管道或遠端程序呼叫 (例如 gRPC) 處理。

針對微服務架構中的工作自動化調度管理，請考慮使用支援您指定的平台的架構、足以處理您自動化調度管理的工作和工作流程類型，以及錯誤處理和遙測資料來偵錯。常見的選擇包括操作者或雲端服務供應商 (如 Google Workflows) 提供的產品。

微服務型應用程式由於分散各地的特性，以及服務內部通訊的需求，因此開發及維護可能相當複雜。因此，管理部署、監控和記錄功能比其他架構選項更為複雜。由於可靠性取決於個別服務的架構，因此分散式特性可能會提供額外的彈性，尤其是在需要部署並啟用監控和遙測的情況下，更是如此。

比較內容導向網頁應用程式後端的不同架構

下表比較架構與內容導向網頁應用程式後端的關鍵需求。

	單體架構	以事件為基礎的無伺服器架構	無伺服器的微服務架構
複雜與維護	可輕鬆實作小型獨立專案，但會隨規模擴大而變得複雜。 需要人工維護和協調。	平台也支援擴充能力。 疑難排解和偵錯並不容易。 無須管理基礎架構，	獨立測試及部署的獨立服務，可獨立測試及部署，讓各單位的維護作業變得更加容易。 服務之間必須保持謹慎的通訊。 需要使用管理和自動化調度管理工具，才能大規模管理。
擴充性與效能	小規模作業效率極佳，且難以擴充至特定大小。 特定基礎架構需求，限制動態資源調度選項。 在架構內手動調整資源配置 (或使用手動服務)，例如透過負載平衡進行管理。	透過代管平台內建擴充性。往任一方向縮放。	每項服務都是根據特定需求量身打造，並能獨立擴充及最佳化。
彈性和備用策略	部署作業十分複雜，有可能導致停機 (「全部或完全沒有」)。	與雲端服務供應商一致。 每個獨立函式都可單獨重試。	每項服務都是獨立的，讓整體系統透過獨立測試和開發作業更具彈性。
完善開發體驗	透過緊密結合架構 (例如執行有效率的查詢)，以小規模快速開發。 建構時間較長，且隨著複雜性提高，協作和測試也更加複雜。	您不必維護及管理基礎架構，加快開發速度。 測試運作中的應用程式並進行偵錯取決於雲端服務供應商的服務。	服務是獨立的，可以獨立開發。 而且必須協調及管理大量服務。
費用	複雜的開發作業可能會導致成本增加。 需要大量投資硬體或基礎架構，尤其是規模較大時。 很難因為向上擴充或縮減而提高成本效益。	無需專屬硬體費用。 向上擴充及縮減資源，盡可能提高資源使用率與費用 (降至零)。	無需專屬硬體費用。 向上擴充及縮減資源，盡可能提高界線內資源用量與成本。 這些額外成本來自監控及管理大量獨立服務。

進一步瞭解內容導向網頁應用程式的後端架構

以下資源可協助您進一步瞭解內容導向網頁應用程式的架構，包括如何將應用程式遷移至其他架構：

• 進一步瞭解鬆耦合的網頁應用程式後端架構，包括分層式單體式和無伺服器網頁應用程式。

• 將單體式應用程式遷移至微服務架構。

• 無伺服器 Cloud 函式的常見用途。