Erstellung von Cloud-Architekturdiagrammen per Code mit der Python-Bibliothek Diagrams

Die technische Dokumentation komplexer Softwaresysteme stützt sich häufig auf visuelle Drag-and-Drop-Werkzeuge, deren Aktualisierung bei wachsender Infrastruktur sehr zeitintensiv werden kann. Ein Diagram-as-Code-Workflow bietet hierzu eine Alternative: Entwickler können die Komponenten einer Systemarchitektur programmatisch mit Python-Code definieren, anstatt sie manuell zu zeichnen.

Vorteile eines Diagram-as-Code-Workflows

Die Beschreibung der Architektur mittels Code ermöglicht es, Infrastrukturänderungen direkt in Versionskontrollsystemen nachzuverfolgen. Da Komponenten syntaktisch deklariert werden, können Entwickler die Diagrammerstellung innerhalb von CI/CD-Pipelines (Continuous Integration und Continuous Delivery) oder bei Build-Schritten für die Dokumentation automatisieren.

Die Open-Source-Python-Bibliothek Diagrams nimmt dem Anwender Entscheidungen bezüglich des Layouts ab. Sie enthält vordefinierte Knoten-Icons für gängige Cloud-Anbieter und -Komponenten – darunter Amazon Web Services (AWS), Google Cloud Platform (GCP) und Microsoft Azure –, sodass Entwickler Knoten festlegen können, ohne Grafiken manuell ausrichten zu müssen.

Systemvoraussetzungen und Kernkonzepte

Für die Nutzung der Bibliothek sind Python 3.7 oder höher, das auf Ebene des Betriebssystems installierte Rendering-Tool Graphviz sowie das per pip installierte Python-Paket erforderlich. Architekturdefinitionen werden als reguläre Python-Skripte über das Terminal ausgeführt.

Diagrammskripte etablieren über ein Diagram-Objekt einen globalen Kontext, der als grundlegende Zeichenfläche dient. Einzelne Architekturelemente werden als Knoten deklariert, die aus anbieterspezifischen Modulen importiert werden – beispielsweise das Importieren von EC2-Rechenknoten oder RDS-Datenbankinstanzen aus dem AWS-Anbieter-Namespace. Knoten kombinieren dabei Anbietertyp, Ressourcenkategorie und eine Anzeigebezeichnung.

Verbinden von Komponenten und Gruppieren der Architektur

Die Richtung des Datenflusses zwischen den Komponenten wird über intuitive Richtungsoperatoren festgelegt: >> für einen Fluss von links nach rechts, << von rechts nach links und - für ungerichtete Verbindungen. Einzelne Komponenten können direkt mit Standard-Python-Listen von Knoten verbunden werden, was redundanten Code reduziert, wenn ein einzelner Einstiegspunkt mit mehreren Worker-Knoten oder Webservern verknüpft wird.

Um Mehrschichtarchitekturen, Regionen oder Microservice-Gruppen darzustellen, können Entwickler zusammengehörige Knoten mithilfe von Cluster-Kontextmanagern visuell gruppieren. Cluster unterstützen eine beliebige Verschachtelung, um komplexe Beziehungen abzubilden – wie etwa API-Server-Untergruppen innerhalb übergeordneter Anwendungsschichten. Zudem lassen sich Verbindungen mithilfe von Edge-Objekten anpassen, um explizite Linienstile, Farben und funktionale Beschriftungen zuzuweisen.

KI-generierte redaktionelle Illustration; kein Dokumentarfoto.

Quelle: How to Create System Design Diagrams using Python