{"id":4687,"date":"2022-06-07T16:18:31","date_gmt":"2022-06-07T19:18:31","guid":{"rendered":"https:\/\/elemarjr.com\/arquiteturadesoftware\/?p=4687"},"modified":"2024-01-12T11:38:06","modified_gmt":"2024-01-12T14:38:06","slug":"iniciando-o-design-arquitetural-de-um-servico-para-armazenar-e-compartilhar-arquivos-como-o-dropbox","status":"publish","type":"volume-1","link":"https:\/\/elemarjr.com\/livros\/arquiteturadesoftware\/volume-1\/iniciando-o-design-arquitetural-de-um-servico-para-armazenar-e-compartilhar-arquivos-como-o-dropbox\/","title":{"rendered":"Cap 4.4 Iniciando o design arquitetural de um “servi\u00e7o para armazenar e compartilhar arquivos” (como o Dropbox) \/ Cap\u00edtulo 4.4 v 1.0"},"content":{"rendered":"

No passado era comum que usu\u00e1rios “perdessem” arquivos importantes ao trocar de equipamento ou “formatar o HD”.<\/strong> Seja por desorganiza\u00e7\u00e3o ou por incapacidade t\u00e9cnica, o fato \u00e9 que algum arquivo importante sempre acabava “esquecido” – sem c\u00f3pias de seguran\u00e7a – e definitivamente perdido.<\/p>\n

Compartilhar arquivos tamb\u00e9m j\u00e1 foi um grande desafio<\/strong> – disquetes, pendrives\u00a0<\/em>e outras m\u00eddias ex\u00f3ticas, frequentemente corrompidas, contendo m\u00faltiplas vers\u00f5es de conte\u00fado importante.<\/p>\n

Garantir a manuten\u00e7\u00e3o e compartilhamento de arquivos ficou muito mais f\u00e1cil com o advento da nuvem e o surgimento de servi\u00e7os como o Dropbox. <\/strong>Um servi\u00e7o na nuvem que permite a sincroniza\u00e7\u00e3o de arquivos em m\u00faltiplos dispositivos,\u00a0upload\/download\u00a0<\/em>e compartilhamento facilitado.<\/p>\n

\r\n

Hist\u00f3ria do Dropbox<\/p>\r\n<\/p>\n

A ideia do Dropbox surgiu quando por acaso um dos seus futuros criadores (Drew Houston) esqueceu seu pendrive quando viajava em um \u00f4nibus e precisava dele para uma consultoria que daria em uma empresa. Frustrado com a perda, Drew come\u00e7ou a escrever um c\u00f3digo sem nenhuma pretens\u00e3o, e que futuramente viria se chamar Dropbox.<\/p>\n

Drew tamb\u00e9m cita em entrevistas que j\u00e1 estava saturado de ter que ficar abrindo seu e-mail a todo instante para anexar arquivos e poder acess\u00e1-los remotamente mais tarde. Seu trabalho inicial era apenas para resolver seu problema pessoal, s\u00f3 depois, Houston viu que sua ideia tinha um bom potencial de mercado.<\/p>\n

Formado no\u00a0MIT<\/a>\u00a0em ci\u00eancia da computa\u00e7\u00e3o, Drew deu inicio a seus trabalhos no projeto, e convidou seu colega Arash Ferdowsi a participar do mesmo. Arash na \u00e9poca ainda n\u00e3o tinha se formado no MIT e interrompeu seu curso para ajudar no projeto. Eles conseguiram um contrato com a empresa de acelera\u00e7\u00e3o de crescimento Y Combinator<\/a> em 2007, se mudaram para o\u00a0Vale do Sil\u00edcio<\/a>, para sediar a empresa, e colocaram o produto no ar em 2008.<\/p>\n

Fonte: Wikipedia<\/a>.<\/p>\n

<\/div>\n

Nesse cap\u00edtulo vamos iniciar a arquitetura de um servi\u00e7o para armazenamento e compartilhamento de arquivos” (como o Dropbox). A ideia n\u00e3o \u00e9 completar a arquitetura, at\u00e9 porque a arquitetura de um sistema s\u00f3 est\u00e1 completa quando o sistema est\u00e1 completo. Nosso desejo \u00e9 dar os “primeiros passos”<\/span><\/strong><\/p>\n

Coletando informa\u00e7\u00f5es para o Haiku<\/h2>\n
\r\n\r\n\r\n\r\n
\"\"<\/td>\r\n\"\"\r\n

Architecture Haiku<\/p>\r\n

N\u00e3o sabe o que \u00e9 um “Architecture Haiku”? Consulte agora esse t\u00f3pico no cap\u00edtulo em que tratamos sobre documenta\u00e7\u00e3o de software.<\/p>\r\nAcessar t\u00f3pico<\/a><\/td>\r\n<\/tr>\r\n<\/tbody>\r\n<\/table>\r\n<\/div>\n

Em nosso cen\u00e1rio fict\u00edcio, desejamos criar um servi\u00e7o de armazenamento de arquivos, similar ao DropBox<\/a>, Google Drive<\/a> e Onedrive<\/a>.<\/p>\n

As principais features<\/em> desse servi\u00e7o s\u00e3o: upload<\/em> e download<\/em> de arquivos, sincroniza\u00e7\u00e3o dos arquivos armazenados com uma pasta local especificada (sync folder<\/em>) e, finalmente, manter um “hist\u00f3rico de vers\u00f5es” para cada arquivo.<\/p>\n

Estima-se 5 milh\u00f5es de usu\u00e1rios ativos di\u00e1rios (DAU<\/em>), com 50 milh\u00f5es de requisi\u00e7\u00f5es di\u00e1rias. Estima-se que os arquivos armazenados no servi\u00e7o tenham, em m\u00e9dia, 3 MB. H\u00e1 um limite de de 10GB por usu\u00e1rio ativo.<\/p>\n

\r\n\r\n\r\n\r\n
\"\"<\/td>\r\n\"\" Lembre-se, Gigabyte (GB) \u00e9 diferente de Gigabit (Gb)<\/p>\r\n<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<\/tbody>\r\n<\/table>\r\n<\/div>\n

N\u00c3O<\/span><\/strong> h\u00e1 demanda por criptografar conte\u00fado armazenado.<\/p>\n

Os atributos de qualidade mais importantes s\u00e3o disponibilidade e desempenho.<\/p>\n

\r\n\r\n\r\n\r\n
\"\"<\/td>\r\n\"\"\r\n

Atributos de qualidade<\/p>\r\n

Disponibilidade e desempenho s\u00e3o dois atributos de qualidade. Quer relembrar o conceito? Consulte agora o t\u00f3pico onde o explicamos.<\/p>\r\nAcessar t\u00f3pico<\/a><\/td>\r\n<\/tr>\r\n<\/tbody>\r\n<\/table>\r\n<\/div>\n

Algumas estimativas de “papel de p\u00e3o”<\/h2>\n

Com base nas informa\u00e7\u00f5es levantadas com o neg\u00f3cio, em nosso cen\u00e1rio fict\u00edcio, \u00e9 poss\u00edvel elaborar algumas estimativas, grosseiras, mas j\u00e1 suficientes para orientar algumas decis\u00f5es de design.<\/em><\/p>\n

A ideia n\u00e3o \u00e9, necessariamente, chegar a precis\u00e3o decimal, mas “compartilhar a vis\u00e3o” de n\u00fameros mais tang\u00edveis e come\u00e7ar a estabelecer restri\u00e7\u00f5es.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Explicitando as principais features<\/h2>\n

Como indicado no Haiku, as principais features\u00a0<\/em>s\u00e3o:<\/p>\n

    \n
  1. upload<\/em> e download<\/em> de arquivos;<\/li>\n
  2. sincroniza\u00e7\u00e3o dos arquivos armazenados com uma pasta local especificada (sync folder<\/em>)<\/li>\n
  3. manter um “hist\u00f3rico de vers\u00f5es” para cada arquivo.<\/li>\n<\/ol>\n
    \n

    Essas tr\u00eas funcionalidades principais est\u00e3o consolidadas na vis\u00e3o do modelo abaixo.<\/p>\n

    \"\"<\/p>\n

    Proposta ing\u00eanua<\/h2>\n

    Ingenuamente, podemos assumir que manter um sistema de armazenamento de arquivos consiste apenas na implementa\u00e7\u00e3o upload<\/em> e download<\/em>, com alguma estrutura simples de dados para indicar versionamento<\/strong> (ou seja, para um determinado arquivo, modificado algumas vezes, ordenar as “vers\u00f5es” cronologicamente).<\/p>\n

    \"\"<\/p>\n

    Upload<\/em> e download<\/em> de arquivos inteiros s\u00e3o opera\u00e7\u00f5es triviais e f\u00e1ceis de implementar. Entretanto, como desejamos manter hist\u00f3ricos de arquivos, \u00e9 importante considerar que, quando estivermos lidando com arquivos maiores, teremos muitas duplica\u00e7\u00f5es, onerando o armazenamento, e tr\u00e1fego de dados, onerando largura de banda. Dessa forma, impactando negativamente o desempenho e o custo.<\/p>\n

    \r\n\r\n\r\n\r\n
    \"\"<\/td>\r\n\"\" Para cada arquitetura, tente determinar quais s\u00e3o as vari\u00e1veis que exercem maior influ\u00eancia no custo e no risco.<\/p>\r\n<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<\/tbody>\r\n<\/table>\r\n<\/div>\n
    \r\n\r\n\r\n\r\n
    \"\"<\/td>\r\n\"\"\r\n

    How we've scaled Dropbox<\/p>\r\nExcelente palestra, Kevin Modzelewski explica um pouco da hist\u00f3ria do Dropbox e a arquitetura da plataforma em 2012.\r\n

    Acessar v\u00eddeo<\/a><\/p>\r\n<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<\/tbody>\r\n<\/table>\r\n<\/div>\n

    Organizando informa\u00e7\u00f5es para as primeiras ADRs<\/h2>\n
    \r\n\r\n\r\n\r\n
    \"\"<\/td>\r\n\"\"\r\n

    Architecture Decision Record<\/p>\r\n

    O bom arquiteto garante que decis\u00f5es sejam tomadas, justificadas e comunicadas! Precisa relembrar o que \u00e9 uma ADR? Visite o t\u00f3pico onde introduzimos o conceito.<\/p>\r\nAcessar t\u00f3pico<\/a><\/td>\r\n<\/tr>\r\n<\/tbody>\r\n<\/table>\r\n<\/div>\n

    A partir das informa\u00e7\u00f5es obtidas para formula\u00e7\u00e3o do Haiku<\/em> e da “solu\u00e7\u00e3o ing\u00eanua”, j\u00e1 \u00e9 poss\u00edvel indicar algumas ADRs com status de “aberta para discuss\u00e3o”. Essas ADRs indicariam a “inclina\u00e7\u00e3o arquitetural” para diversos aspectos importantes, possibilitando debates entre especialistas.<\/p>\n

    Utilizar S3 (Simple Storage Service) ou Azure Blob<\/h4>\n

    Manter arquivos, garantindo disponibilidade, n\u00e3o \u00e9 tarefa simples. \u00c9 importante desenvolver estrat\u00e9gias de replica\u00e7\u00e3o e consist\u00eancia que n\u00e3o s\u00e3o nada f\u00e1ceis de obter, principalmente considerando a escala.<\/strong><\/p>\n

    Felizmente, embora este seja um problema complexo, as solu\u00e7\u00f5es dispon\u00edveis hoje em dia, no mercado, s\u00e3o quase commodities<\/em>.<\/p>\n

    \r\n

    Defini\u00e7\u00e3o: Commodity<\/p>\r\n

    Produtos ou servi\u00e7os que n\u00e3o se diferem independente de quem os produziu ou origem,<\/sup> sendo seu pre\u00e7o uniformemente determinado pela oferta e procura.<\/p>\r\n<\/div>\n

    \r\n\r\n\r\n\r\n
    \"\"<\/td>\r\n\"\" Concentre-se no desenvolvimento do que agrega valor para o neg\u00f3cio. Adote solu\u00e7\u00f5es de mercado para problemas comuns.<\/p>\r\n<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<\/tbody>\r\n<\/table>\r\n<\/div>\n

    Fracionar arquivos em “blocos”<\/h4>\n

    Uma alternativa candidata para minimizar o volume de dados armazenados e o tr\u00e1fego na rede, seria fracionar arquivos da pasta sincronizada em blocos, com um tamanho m\u00e1ximo pr\u00e9-determinado. Um arquivo de 10 MB, por exemplo, poderia ser fracionado em 10 blocos com 1 MB cada.<\/p>\n

    Toda vez que um arquivo for modificado, realiza-se apenas o upload<\/em> do(s) bloco(s) afetado(s) para o servi\u00e7o. Da mesma forma, apenas blocos modificados poderiam ser “baixados” para clientes para realizar atualiza\u00e7\u00e3o.<\/em><\/p>\n

    No servidor, cada arquivo haveria uma lista de “vers\u00f5es”, onde cada vers\u00e3o, por sua vez, relacionaria uma lista ordenada de blocos correspondentes.<\/p>\n

    Um mesmo “bloco” de um arquivo, poderia estar dispon\u00edvel em mais de uma vers\u00e3o.<\/p>\n

    Para fins de compara\u00e7\u00e3o, cada bloco pode ser identificado por um hash<\/em>.<\/p>\n

    Adotar sincroniza\u00e7\u00e3o diferencial<\/h4>\n

    Al\u00e9m da estrat\u00e9gia de fracionamento de arquivos, visando reduzir armazenamento e tr\u00e1fego de dados na rede, \u00e9 importante, tamb\u00e9m, considerar alguma abordagem de sincroniza\u00e7\u00e3o diferencial. Dentre as mais famosas, h\u00e1 o algoritmo rsync.<\/em><\/p>\n

    \r\n\r\n\r\n\r\n
    \r\n

    O algoritmo rsync<\/p>\r\nUma boa descri\u00e7\u00e3o do algoritmo rsync pode ser encontrada na wikipedia. Trata-se da base do utilit\u00e1rio com mesmo nome, dispon\u00edvel para Linux desde a d\u00e9cada de 1990.\r\n

    Acessar<\/a><\/p>\r\n<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<\/tbody>\r\n<\/table>\r\n<\/div>\n

    \r\n\r\n\r\n\r\n
    \"\"<\/td>\r\n\"\"\r\n

    Sincroniza\u00e7\u00e3o diferencial (Google TechTalks)<\/p>\r\nPalestra sobre sincroniza\u00e7\u00e3o diferencial, ministrada por especialistas da Google. \u00d3tima refer\u00eancia, inclusive explicando a l\u00f3gica de funcionamento do Google Docs.\r\n

    Acessar v\u00eddeo<\/a><\/p>\r\n<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<\/tbody>\r\n<\/table>\r\n<\/div>\n

    Implementar de um “cliente inteligente” para o Sync<\/em><\/h4>\n

    Para a funcionalidade sincroniza\u00e7\u00e3o de arquivos, t\u00e3o importante quanto o servi\u00e7o na nuvem \u00e9 uma aplica\u00e7\u00e3o inteligente instalada em cada dispositivo.<\/p>\n

    Essa aplica\u00e7\u00e3o inteligente deve ser capaz de fracionar os arquivos da pasta sincronizada em blocos, computar hashs<\/em> desses blocos, de forma a compar\u00e1-los como a vers\u00e3o remota, otimizando downloads<\/em> e uploads<\/em>.<\/p>\n

    \r\n\r\n\r\n\r\n
    \r\n

    Autonomous Computing<\/p>\r\nPat Helland criou, h\u00e1 d\u00e9cadas, o conceito de computa\u00e7\u00e3o aut\u00f4noma. Ele utiliza analogias, como feudos e emiss\u00e1rios, para explicar pap\u00e9is dos diversos artefatos em sistemas distribu\u00eddos. Leitura mais do que recomendada!\r\n

    Acessar<\/a><\/p>\r\n<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<\/tbody>\r\n<\/table>\r\n<\/div>\n

    A aplica\u00e7\u00e3o cliente precisa ter pelo menos quatro capacidades.<\/p>\n

      \n
    1. Watcher<\/strong><\/em> – identificando mudan\u00e7as na pasta sincronizada, tais como adi\u00e7\u00f5es, modifica\u00e7\u00f5es ou remo\u00e7\u00f5es de arquivos; modifica\u00e7\u00f5es na estrutura de subpastas, movimenta\u00e7\u00f5es de arquivos nas subpastas.<\/li>\n
    2. Chuncker<\/strong><\/em> – particionando arquivos em blocos e orquestrando downloads<\/em> e uploads<\/em> destes blocos para um servi\u00e7o de armazenamento mais simples.<\/li>\n
    3. Indexer<\/strong><\/em> – que gerencia informa\u00e7\u00f5es relacionadas aos arquivos tratados, como conflitos<\/span> e os endere\u00e7os remotos para os blocos processados pelo chunker<\/em>. O indexer<\/em>, tamb\u00e9m deve ser o respons\u00e1vel por “notificar” o synchronizer<\/em> remoto quanto as modifica\u00e7\u00f5es que ocorrerem e, finalmente, ser notificado por ele quando modifica\u00e7\u00f5es acontecerem em outros devices, aplicando-as localmente.<\/li>\n
    4. Synchronizer<\/strong><\/em> – mantem uma fila local com todas as modifica\u00e7\u00f5es notificadas pelo indexar, enviando-as para o servi\u00e7o remoto quando uma conex\u00e3o estiver dispon\u00edvel e, tamb\u00e9m, obtendo atualiza\u00e7\u00f5es.<\/li>\n<\/ol>\n
      \n

      A vis\u00e3o do modelo abaixo condensa a estrutura indicada acima.<\/p>\n

      \"\"<\/p>\n

      \r\n\r\n\r\n\r\n
      \"\"<\/td>\r\n\"\" O design arquitetural sempre trata da modulariza\u00e7\u00e3o – distribui\u00e7\u00e3o das responsabilidades em componentes – de um sistema ou da forma como as “conex\u00f5es” entre os diversos artefatos modulares se comunicam.<\/p>\r\n<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<\/tbody>\r\n<\/table>\r\n<\/div>\n

      Request<\/em> & Response<\/em> queues<\/em><\/h4>\n

      A natureza da comunica\u00e7\u00e3o entre o servi\u00e7o de armazenamento e compartilhamento e os agentes para sincroniza\u00e7\u00e3o \u00e9 naturalmente ass\u00edncrona.<\/p>\n

      Agentes locais de sincroniza\u00e7\u00e3o podem, a todo momento, estar ou n\u00e3o conectados a internet. Por isso, \u00e9 necess\u00e1ria a constru\u00e7\u00e3o de duas filas:<\/p>\n

        \n
      1. Request queues<\/em> – local, gerenciada por cada agente de sincroniza\u00e7\u00e3o, contendo o hist\u00f3rico de modifica\u00e7\u00f5es endere\u00e7adas pelo\u00a0indexer<\/em>.<\/li>\n
      2. Response queues –\u00a0<\/em>centralizada, mantida no servidor, contendo t\u00f3picos dedicados para cada agente local de sincroniza\u00e7\u00e3o.<\/li>\n<\/ol>\n

        Pontos que ainda necessitam reflex\u00e3o<\/span><\/h2>\n

        O processo de elabora\u00e7\u00e3o da arquitetura deve ser incremental.<\/strong>\u00a0T\u00e3o importante quanto relacionar decis\u00f5es realizadas \u00e9 indicar claramente o que ainda precisa ser ponderado.<\/p>\n

        Com rela\u00e7\u00e3o ao sistema que estamos projetando \u00e9 importante, ainda, considerar:<\/p>\n

          \n
        • Rate Limiting<\/em>, visando mitigar o risco potencial de usu\u00e1rios mal-intencionados enviarem um n\u00famero esmagadoramente grande de atualiza\u00e7\u00f5es.<\/li>\n
        • Seguran\u00e7a dos dados no lado do servidor, considerando alternativas para criptografia<\/li>\n<\/ul>\n

          Takeaways<\/span><\/h2>\n

          A elabora\u00e7\u00e3o desse \u201cin\u00edcio de trabalho arquitetural\u201d para um \u201cservi\u00e7os para armazenamento e compartilhamento de arquivos\u201d permite alguns aprendizados importantes:<\/p>\n

            \n
          1. Em sistemas massivamente distribu\u00eddos, \u00e9 importante sinalizar “feudos e emiss\u00e1rios”;<\/li>\n
          2. Solu\u00e7\u00f5es triviais para pequenos volumes de dados raramente funcionam em grandes escalas;<\/li>\n
          3. Em cada arquitetura, determine o mais cedo poss\u00edvel as vari\u00e1veis que mais influenciam em custo e risco;<\/li>\n
          4. Arquitetura \u00e9, em grande parte, a arte de “dividir responsabilidades em m\u00f3dulos”;<\/li>\n
          5. Utilize commodities <\/em>no lugar de “reinventar a roda”.<\/li>\n<\/ol>\n
            \n

            D\u00favidas ou sugest\u00f5es? Deixe suas contribui\u00e7\u00f5es nos coment\u00e1rios.<\/p>\n

             <\/p>\n","protected":false},"featured_media":4718,"parent":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","template":"","url":[72],"sessoes":[62],"apendices":[],"capitulos":[74],"class_list":["post-4687","volume-1","type-volume-1","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","url-permanente","sessoes-secao-4","capitulos-capitulo-4-4"],"acf":[],"yoast_head":"\nCap 4.4 Iniciando o design arquitetural de um "servi\u00e7o para armazenar e compartilhar arquivos" (como o Dropbox) \/ Cap\u00edtulo 4.4 v 1.0 - Manual do Arquiteto de Software<\/title>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/elemarjr.com\/livros\/arquiteturadesoftware\/volume-1\/iniciando-o-design-arquitetural-de-um-servico-para-armazenar-e-compartilhar-arquivos-como-o-dropbox\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"pt_BR\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"Cap 4.4 Iniciando o design arquitetural de um "servi\u00e7o para armazenar e compartilhar arquivos" (como o Dropbox) \/ Cap\u00edtulo 4.4 v 1.0 - Manual do Arquiteto de Software\" \/>\n<meta property=\"og:description\" content=\"No passado era comum que usu\u00e1rios “perdessem” arquivos importantes ao trocar de equipamento ou “formatar o HD”. 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