https://habr.com/ru/company/skillfactory/blog/523140/

• Блог компании SkillFactory
• Python
• Программирование
• Лайфхаки для гиков

Каждый, кому хоть раз приходилось строить диаграммы в draw.io или Google Diagrams, помнит всю утомительность и медлительность этого процесса. Сегодня делимся с вами материалом, в котором шаг за шагом показывается, как можно строить красивые архитектурные диаграммы с помощью Python. Главное удобство — встроенные узлы для обозначения сервисов и языков программирования. Только код и никакой мыши.

---

Предисловие

На этой неделе я наткнулся на ценную библиотеку Python. Эта библиотека называется Diagrams. С помощью этой библиотеки, достаточно быстро создаются красивые диаграммы, какие я мог бы сделать неуклюже вставляя изображения в draw.io или Google Diagrams. Я тратил бы часы, чтобы все правильно выровнять. В дополнение к этому изнурительному труду, когда мне позже нужно было обновить диаграммы, я поднимал и перемещал более половины компонентов ради нескольких изменений в архитектуре. После дальнейшего изучения библиотеки я смог увидеть, что она в состоянии облегчить задачу.

Начало работы

Нам нужен Python 3.6 или выше. Также нужна GraphViz: она визуализирует диаграммы. В репозитории Github есть довольно приличный раздел «Начало работы». Мне для начала работы нужно было выполнить такую команду:

pip install diagrams

Код находится здесь.

Типы компонентов

Библиотека диаграмм предоставляет компоненты от различных поставщиков. Вероятно, что-то из этого списка соответствует вашим задачам.

• AWS/GCP/Azure — предоставляют официальные ресурсы облачных сервисов для диаграммы. Моя команда в основном работает в GCP, и я потратил бы часы на создание этих диаграмм вручную, прежде чем наткнуться на эту библиотеку, поэтому я был немного взволнован, когда обнаружил, что узлы у меня под рукой.
• Универсальные и локальные — эти узлы, скорее всего, будут использоваться вместе в случае, если вы хотите проиллюстрировать технологии в облаке независимо от него. Например, предоставление архитектуре компонента Beam поверх отображения Google DataFlow.
• Фреймворки — эти компоненты полезны, когда вы хотите показать язык программирования.
• SaaS — коллекция узлов SaaS, которые можно использовать, когда вы хотите показать, что ваша архитектуре есть уведомления вроде Slack.

Элементы диаграмм

• Узлы — это абстрактное понятие, представляющее собой единый компонент системы.
• Кластеры — позволяют организовать узлы в группы (или кластеры).
• Ребра — отображают связь между узлами.

Первая диаграмма

Теперь, когда вы знаете основные понятия, давайте построим очень простую диаграмму с кодом в том порядке, в котором мы узнали эти понятия. Диаграмма будет описывать простой веб-сайт с балансировкой нагрузки на AWS с базой данных PostgreSQL и кэшем Redis, чтобы показать разнообразие сервисов.

1. Рабочая область диаграммы

Опишем пустую диаграмму с меткой:

from diagrams import Diagram

with Diagram("Simple Website Diagram") as diag:
    pass
diag # This will illustrate the diagram if you are using a Google Colab or Jypiter notebook.

Код находится здесь.

2. Добавление узлов

Теперь, когда у нас есть рабочее пространство, пришло время добавить узлы веб-сайта. Добавляемые узлы имеют разных поставщиков, это AWS и OnPrem. Скорее всего, если бы вы делали это по-настоящему, вы бы придерживались AWS, поскольку у них есть такие предложения, как RDS и ElastiCache, которые, вероятно, есть в ваших проектах.

from diagrams import Diagram, Cluster
from diagrams.aws.compute import EC2
from diagrams.aws.network import ELB
from diagrams.aws.network import Route53
from diagrams.onprem.database import PostgreSQL # Would typically use RDS from aws.database
from diagrams.onprem.inmemory import Redis # Would typically use ElastiCache from aws.database

with Diagram("Simple Website Diagram") as diag:
    dns = Route53("dns")
    load_balancer = ELB("Load Balancer")
    database = PostgreSQL("User Database")
    cache = Redis("Cache")
    svc_group = [EC2("Webserver 1"),
                 EC2("Webserver 2"),
                 EC2("Webserver 3")]
diag # This will illustrate the diagram if you are using a Google Colab or Jypiter notebook.

Отображаемые узлы — это «ингредиенты» архитектуры, которую мы хотим построить. Следующий шаг: организация некоторых узлов в логические группы, а затем соединение узлов ребрами.


Код находится здесь.

3. Группировка узлов (необязательно)

В этом примере мы просто сгруппируем веб-серверы с балансировкой нагрузки. В большом количестве созданных мной диаграмм это не всегда было необходимо, но по мере роста архитектуры группировка узлов в кластеры обычно повышает читабельность. Как видите, что нам просто нужно переместить узлы в область создаваемого кластера.

from diagrams import Diagram, Cluster
from diagrams.aws.compute import EC2
from diagrams.aws.network import ELB
from diagrams.aws.network import Route53
from diagrams.onprem.database import PostgreSQL # Would typically use RDS from aws.database
from diagrams.onprem.inmemory import Redis # Would typically use ElastiCache from aws.database

with Diagram("Simple Website Diagram") as diag:
    dns = Route53("dns")
    load_balancer = ELB("Load Balancer")
    database = PostgreSQL("User Database")
    cache = Redis("Cache")
    with Cluster("Webserver Cluster"):
        svc_group = [EC2("Webserver 1"),
                    EC2("Webserver 2"),
                    EC2("Webserver 3")]
diag # This will illustrate the diagram if you are using a Google Colab or Jypiter notebook.

На рисунке видно, что диаграмма — это по-прежнему просто список узлов, но теперь мы сгруппировали соответствующие узлы в логические группировки.


Код находится здесь.

4. Единое целое из компонентов

Здесь мы не будем связывать узлы, организованные для использования в архитектуре. Эта задача обычно занимала у меня больше всего времени, когда нужно было обновить или настроить архитектуру. Смотрите ниже. Мы всего лишь определяем поток к каждому узлу с помощью двойных стрелок, и все готово! Здесь мы связываем узлы без меток, но если вы посмотрите на документацию, то применение меток к вашим связям, то увидите, что это просто.

from diagrams import Diagram, Cluster
from diagrams.aws.compute import EC2
from diagrams.aws.network import ELB
from diagrams.aws.network import Route53
from diagrams.onprem.database import PostgreSQL # Would typically use RDS from aws.database
from diagrams.onprem.inmemory import Redis # Would typically use ElastiCache from aws.database

with Diagram("Simple Website Diagram", direction='LR') as diag: # It's LR by default, but you have a few options with the orientation
    dns = Route53("dns")
    load_balancer = ELB("Load Balancer")
    database = PostgreSQL("User Database")
    cache = Redis("Cache")
    with Cluster("Webserver Cluster"):
        svc_group = [EC2("Webserver 1"),
                    EC2("Webserver 2"),
                    EC2("Webserver 3")]
    dns >> load_balancer >> svc_group
    svc_group >> cache
    svc_group >> database
diag # This will illustrate the diagram if you are using a Google Colab or Jypiter notebook.

Итоговое изображение можно увидеть ниже, и теперь вы видите логическую связь между узлами диаграммы. Направление связи можно развернуть, изменив порядок узлов. В дополнение к настройке потока вы можете изменить и другие вещи: объект edge содержит три атрибута: метку, цвет и стиль. Я не буду описывать здесь, как это делается. Если вам интересно, ссылка на документацию есть в конце этой статьи, эти атрибуты отражают соответствующие атрибуты GraphViz, что облегчает работу, если вы работали с ребрами graphviz.


Код находится здесь.

Заключение

У этого рабочего процесса большой потенциал, когда речь заходит о возможностях автоматизации и экономия времени при общем обслуживании архитектурной диаграммы. Сэкономленное благодаря этому инструменту время подталкивает использовать этот подход в будущем. Конечно, я буду скучать по усилиям, связанным с ручной настройкой диаграммы, тщательным выравниванием компонентов и стрелок с каждой итерацией моей архитектуры.


А вот еще один лайфхак, но уже не на Python — промокод HABR дает дополнительную скидку 10%, которая суммируется со скидкой на баннере.

• Курс «Python для веб-разработки»
• Профессия Веб-разработчик
• Профессия iOS-разработчик с нуля
• Профессия Android-разработчик с нуля
• Профессия Java-разработчик с нуля
• Курс по JavaScript

Читать еще

• Как сделать интерактивную карту с помощью Python и open source библиотек
• Система рекомендаций фильмов с GUI на Python
• Данные внутри нас: Чем занимаются биоинформатики?
• Machine Learning и Computer Vision в добывающей промышленности