Architektura mikrousług to elastyczny, skalowalny i modułowy styl tworzenia aplikacji. Polega na podziale dużych aplikacji na małe niezależne części, które wykonują określone funkcje.
Ogólnie rzecz biorąc, architektura zapewnia ramy do niezależnego tworzenia, aktualizowania, testowania, wdrażania i utrzymywania każdej usługi. Dzięki temu programiści mogą tworzyć aplikacje jako zbiór kilku autonomicznych usług.
Większość nowoczesnych aplikacji natywnych dla chmury to dobre przykłady mikrousług zbudowanych przy użyciu kontenerów. Kontenery obejmują zestaw wszystkich kodów, bibliotek, plików wykonywalnych, plików i innych zasobów wymaganych do działania mikrousług. W rezultacie programiści mogą tworzyć aplikacje bez martwienia się o zależności.
źródło: microsoft.com
Obecnie firmy takie jak Netflix, Amazon, Uber, eBay i inne przestawiły się z tradycyjnych aplikacji monolitycznych na rzecz mikroserwisów. Zmiana zaowocowała bardziej przyjaznymi dla klienta aplikacjami oraz niezawodnymi i ulepszonymi usługami.
Spis treści:
Przegląd
Ponieważ firmy wciąż szukają sposobów na zachowanie konkurencyjności w niepewnym i złożonym środowisku, szukają sposobów na poprawę wydajności. W szczególności twórcy oprogramowania przyjmują nowe metody tworzenia i utrzymywania aplikacji, dodawania funkcji i nie tylko.
W tym celu przechodzą z architektury monolitycznej na architekturę mikrousług. Dzięki temu mogą szybciej i niezawodnie tworzyć aplikacje i nowe funkcje. Ponadto programiści i firmy mogą regularnie aktualizować aplikacje, korzystając z mniejszych, wielofunkcyjnych i luźno powiązanych zespołów.
Architektura mikrousług wspiera ciągły rozwój i wdrażanie oprogramowania. Każdy zespół może wprowadzić serię drobnych zmian i szybciej przetestować aplikację oraz nowe funkcje, korzystając z zautomatyzowanego potoku wdrażania.
Źródło: aws.amazon.com
Idealnie, architektura pokonuje większość wyzwań i ograniczeń architektury monolitycznej. Dzieląc duże i złożone aplikacje na mniejsze jednostki, ułatwia tworzenie dużych i złożonych aplikacji jako zbioru wielu niezależnych podjednostek.
Jak działa architektura mikrousług
Architektura mikrousług to styl, który umożliwia programistom tworzenie aplikacji jako zbioru luźno powiązanych, niezależnie wdrażanych usług. Każda usługa, której właścicielem jest mały wyspecjalizowany zespół, jest samowystarczalna i koncentruje się na konkretnej funkcji biznesowej.
Zespoły mogą budować, wdrażać, modyfikować, testować i konserwować każdą z jednostek niezależnie, bez wpływu na inne usługi. W przeciwieństwie do monolitycznej aplikacji, w której wszystkie usługi są połączone w jedną całość bez żadnych ograniczeń, architektura mikrousług dzieli każdą funkcjonalność biznesową na jedną niezależną jednostkę.
Każda mikrousługa koncentruje się na określonej funkcji, takiej jak logowanie, fakturowanie, wyszukiwanie, przesyłanie wiadomości itp. Połączenie wielu mikrousług daje w wyniku jedną aplikację o różnych funkcjach. Podczas gdy niektóre mikrousługi mogą samodzielnie wykonywać określone funkcje biznesowe, zdarzają się sytuacje, w których dwie lub więcej usług współpracuje ze sobą, aby wykonać bardziej złożone zadanie.
W architekturze programiści mogą rozbić dużą złożoną aplikację na podstawie wymagań biznesowych lub funkcjonalnych (pionowo). Skutkuje to mniejszymi, niezależnie rozmieszczanymi podjednostkami.
Niektóre operacje wymagają tylko jednej mikrousługi. Jednak niektóre złożone lub wymagające operacje są dystrybuowane w kilku mikrousługach. W takim przypadku podjednostki komunikują się ze sobą za pomocą lekkich, synchronicznych lub asynchronicznych wywołań sieciowych niezależnych od języka, takich jak REST, gRPC lub przesyłanie komunikatów.
Ponadto klienci nie komunikują się bezpośrednio z mikrousługami. Zamiast tego używają bram API, które przekazują żądanie do odpowiedniej mikrousługi.
Charakterystyka architektury mikrousług
Każda mikrousługa lub proces aplikacji działa jako luźno powiązana, oddzielna usługa ze swoją logiką i zależnościami. A zespoły mogą modyfikować, testować, aktualizować, wdrażać i skalować mikrousługę bez wpływu na inne w tej samej aplikacji.
Niektóre cechy architektury mikrousług to:
- Aplikacja zawiera kilka oddzielnych, niezależnie wdrażanych procesów. Jednak system może wywoływać wiele mikrousług w celu obsłużenia pojedynczego żądania użytkownika.
- Architektura obsługuje skalowanie szczegółowe i poziome.
- Mikrousługi mają granice zewnętrzne i nie komunikują się ze sobą wewnętrznie. Zamiast tego rozmawiają ze sobą za pośrednictwem lekkich połączeń sieciowych, takich jak RPC i wiadomości.
- Składa się z wyspecjalizowanych i prostych jednostek, z których każda dotyczy określonej funkcji biznesowej lub problemu. Najczęściej każdy zespół programistów ma doświadczenie w określonym komponencie.
- Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na więcej funkcjonalności, programiści mogą dodawać więcej kodu, co sprawi, że aplikacja będzie bardziej złożona. W takim przypadku zespoły mogą dalej podzielić je na bardziej niezależne i łatwiejsze w zarządzaniu usługi.
Monolityczne vs. Architektury mikroserwisów
W architekturze monolitycznej, jeśli zapotrzebowanie na jedną funkcję gwałtownie wzrasta, programiści muszą skalować całą architekturę. Dodawanie nowych funkcji lub modyfikowanie istniejącej aplikacji jest skomplikowane, czasochłonne i kosztowne.
Również wpływ awarii jednego komponentu może wpłynąć na dostępność całej aplikacji, zwłaszcza gdy komponenty lub procesy są od siebie zależne.
Niektóre z głównych wad aplikacji monolitycznej obejmują:
- Niska niezawodność, ponieważ w przypadku awarii jednego komponentu cała aplikacja nie będzie działać
- Nie łatwo elastyczny
- Trudno skalować
- Powolny rozwój, ponieważ funkcja musi zostać najpierw zbudowana przed przejściem do następnego kroku
- Nie nadaje się do dużych i złożonych aplikacji ze względu na brak elastyczności i powolny rozwój
W architekturze mikroserwisów do budowy aplikacji wykorzystywane są różne i niezależne komponenty. Każda funkcja lub mikrousługa działa jako niezależna usługa, a gdy zachodzi potrzeba dodania lub zmodyfikowania funkcji, nie trzeba aktualizować całej architektury. Zamiast tego budujesz tylko wymagane komponenty.
Źródło: ibm.com
Pozwala to aktualizować, wdrażać, skalować lub uruchamiać każdą usługę niezależnie w zależności od potrzeb biznesowych. Dodatkowo wpływ awarii jednego komponentu jest mniejszy w porównaniu z aplikacją monolityczną, w której wszystko się psuje.
Korzyści z architektury mikrousług
Główne zalety architektury mikrousług to:
# 1. Łatwe i elastyczne skalowanie usług
Architektura mikrousług umożliwia programistom niezależne skalowanie każdej usługi w celu spełnienia unikalnych wymagań dotyczących określonej funkcji.
Dzięki temu zespoły nie muszą skalować całej aplikacji. Zamiast tego skupiają się tylko na jednostce, która ma większe zapotrzebowanie, iw konsekwencji skalują ją wraz z powiązaną infrastrukturą.
#2. Lepsza odporność
Ponieważ mikroserwisy są niezależne i samowystarczalne, problem z jedną usługą spowoduje tylko degradację aplikacji i nie spowoduje całkowitej awarii. Inne dobre mikrousługi będą nadal działać i tylko funkcja, której dotyczy problem, będzie niedostępna.
W architekturze monolitycznej problem z jedną funkcją może spowodować awarię całej aplikacji.
#3. Kod wielokrotnego użytku
Programiści mogą używać niektórych modułów do wykonywania wielu procesów. Na przykład mikrousługa wykonująca określone zadanie może również działać jako blok konstrukcyjny dla innej usługi.
W związku z tym programiści mogą tworzyć dodatkowe funkcje bez pisania nowego kodu od zera. Zamiast tego mogą ponownie wykorzystać część kodu do innej usługi.
Inne korzyści to:
- Architektura mikrousług wykorzystuje kontenery, przetwarzanie bezserwerowe, DevOps i inne nowoczesne technologie tworzenia oprogramowania.
- Umożliwia programistom tworzenie i dostarczanie kilku usług jednocześnie.
- Możliwość testowania, rozwiązywania problemów, aktualizowania lub usuwania niektórych funkcji bez wpływu na inne.
- Krótsze cykle rozwoju i szybsze wdrażanie.
- Mniejsze zespoły deweloperskie
Wady architektury mikrousług
Architektura mikrousług zapewnia korzyści, takie jak umożliwienie szybkiego, częstego i niezawodnego tworzenia dużych i złożonych aplikacji. Jednak ma też pewne wady i ograniczenia.
- W przypadku dużych aplikacji mogą występować złożone wyzwania związane z kodowaniem między mikrousługami.
- Zarządzanie bezpieczeństwem jest wyzwaniem, ponieważ liczba mikroserwisów rośnie, a aplikacja rośnie. W praktyce architektura skutkuje szeroko rozproszonym systemem z większą powierzchnią ataku, złożonymi regułami dostępu i większym ruchem sieciowym do monitorowania. Na przykład istnieje wiele odsłoniętych portów, interfejsów API i innych komponentów, których tradycyjne narzędzia bezpieczeństwa i zapory ogniowe nie są w stanie odpowiednio zabezpieczyć. To sprawia, że mikrousługi są podatne na ataki typu DDoS, man-in-the-middle, cross-site scripting i inne ataki.
- Rozwiązywanie problemów z dużymi i złożonymi aplikacjami staje się coraz trudniejsze w miarę ich wzrostu. Duża liczba modułów komunikujących się ze sobą może powodować narzut komunikacyjny ze względu na zwiększony ruch w sieci i wywołania RPC.
- Duża liczba usług, procesów, kontenerów, baz danych i innych ruchomych części wprowadza złożoność i wyzwania związane z systemem rozproszonym.
- Ponieważ aplikacje stają się coraz większe i bardziej złożone, zapewnienie bezpieczeństwa transakcji jest trudne.
Źródło: developerzy.redhat.com
Architektura mikrousług umożliwia mniejszym zespołom opracowywanie indywidualnych, luźno powiązanych usług. Aby zachować konkurencyjność, zespoły muszą korzystać z różnych narzędzi wspierających platformę, automatyzować niektóre powtarzalne zadania oraz przyspieszać wdrażanie aplikacji i nowych funkcji.
Narzędzia mikrousług różnią się możliwościami i innymi funkcjami. W związku z tym wybór zależy od konkretnych potrzeb i tego, co programiści chcą osiągnąć.
Niektóre typowe narzędzia obejmują:
Przypadki użycia architektury mikrousług
Mikrousługi są idealne dla różnych branż i aplikacji, w których poprawiają wydajność i efektywność. Poniżej przedstawiono niektóre z typowych przypadków użycia:
# 1. Strumieniowe przesyłanie danych
Gdy istnieje potrzeba przesyłania strumieniowego i przetwarzania dużych ilości danych z jednego lub wielu źródeł, mikrousługi mogą pomóc w zwiększeniu wydajności i wydajności.
#2. Skalowalne aplikacje internetowe
Chociaż niektóre aplikacje internetowe są zwykle monolityczne, użycie architektury mikrousług może poprawić skalowalność i wydajność.
#3. Aplikacje Internetu Rzeczy (IoT).
Deweloperzy aplikacji IoT mogą używać architektury mikrousług do tworzenia aplikacji. Dzięki temu mogą tworzyć małe, lekkie, niezależnie wdrażane i zarządzane aplikacje.
ETL to technologia, która wyodrębnia dane z jednego lub kilku źródeł, przekształca je w żądany format i ładuje do innego magazynu danych lub bazy danych. Mikrousługi mogą pomóc poprawić skalowalność i wydajność takich procesów ETL.
Przykłady firm wykorzystujących architekturę mikroserwisów
Niektóre z głównych firm technologicznych, które przyjęły mikrousługi, obejmują;
Amazonka
Amazon jest jednym z głównych promotorów architektury mikrousług. Wraz z rozwojem firmy i bazy klientów monolityczna aplikacja stała się niestabilna i zawodna.
Aby temu zaradzić, przenieśli się na mikroserwisy, które teraz zapewniają łatwiejszą konserwację, dodawanie nowych funkcji i utrzymanie poszczególnych niezależnych usług, zapobiegając w ten sposób całkowitym przestojom.
Oprócz korzystania z mikrousług w witrynie zakupów Amazon, oferują one również infrastrukturę Amazon Web Services (AWS), w której firmy mogą tworzyć, hostować i zarządzać mikrousługami.
Ubera
Początkowo Uber opierał się na aplikacji monolitycznej, odpowiedniej dla miasta, w którym oferował usługi. Jednak w miarę jak firma wkraczała na nowe rynki i regiony, aplikacja nie mogła skutecznie wspierać użytkowników.
Aby zapewnić niezawodne usługi, Uber przeszedł na architekturę opartą na mikrousługach dla niektórych funkcji, takich jak zarządzanie podróżami, zarządzanie pasażami itp.
źródło: uber.com
Netflixa
Dzięki mikroserwisom Netflix zdołał przezwyciężyć wyzwania związane ze skalowalnością, z którymi borykał się wraz ze wzrostem bazy klientów.
Wykorzystuje ponad 500 mikrousług opartych na chmurze do przetwarzania około 2 miliardów żądań dziennie. Poza poprawą niezawodności i dostępności architektura mikrousług obniżyła koszt przesyłania strumieniowego.
Ostatnie słowa
Architektura mikrousług zapewnia kilka korzyści w porównaniu z systemami monolitycznymi. Obejmują one szybsze wdrażanie aplikacji i funkcji, wysoką elastyczność i skalowalność, odporność i wiele innych.
Ma jednak również pewne wady i może nie nadawać się do wszystkich zastosowań. Na przykład może to nie być opłacalne w przypadku mniejszych aplikacji.
Ponadto, wraz ze wzrostem rozmiarów i funkcji aplikacji, budowanie, wdrażanie i testowanie podjednostek jest coraz trudniejsze i bardziej kosztowne, zwłaszcza jeśli są one rozproszone w różnych chmurach i środowiskach sieciowych.
W związku z tym przed przyjęciem technologii niezwykle ważne jest, aby ocenić i zrozumieć zalety i wady architektury mikrousług.
Następnie sprawdź najlepsze rozwiązanie do zarządzania API dla małych firm i przedsiębiorstw.