مقدمة في مرونة الخدمات المصغرة
اكتسبت بنية الخدمات المصغرة شعبية كبيرة على مدى السنوات العديدة الماضية ، حيث احتضنتها المنظمات لقدرتها على تمكين المرونة وقابلية التوسع وقابلية الصيانة في تطوير البرامج . ومع ذلك ، نظرًا لأن تطبيقات الخدمات المصغرة تعتمد بشكل كبير على الأنظمة الموزعة ، تصبح المرونة أمرًا بالغ الأهمية لتصميمها وأدائها.
مرونة الخدمات المصغرة هي قدرة التطبيق على تحمل حالات الفشل ، والحفاظ على التوافر ، وتوفير أداء ثابت في البيئات الموزعة. أنماط المرونة في الخدمات المصغرة عبارة عن مجموعة من الآليات المنشأة التي تمكن التطبيقات من إدارة حالات الفشل بأمان ، مما يضمن الاستقرار في مواجهة الأنظمة المعقدة والموزعة. من خلال تنفيذ أنماط المرونة ، يمكن للمطورين تقليل تأثير الأخطاء غير المتوقعة أو الحمل الزائد على النظام ، وتقليل أوقات التعطل وتحسين خصائص الأداء الإجمالية للتطبيق.
لماذا يتم تطبيق أنماط المرونة في الخدمات المصغرة
في بيئة موزعة ، يكون الفشل أمرًا لا مفر منه بسبب زمن انتقال الشبكة أو الخدمات غير المستجيبة أو أعطال الأجهزة أو غيرها من الأحداث غير المتوقعة. من الأهمية بمكان تبني حالات عدم اليقين هذه ووضع استراتيجيات للتعامل معها بشكل فعال. هذا هو المكان الذي تلعب فيه أنماط المرونة دورًا ، حيث تساعد في إنشاء نظام متسامح مع الأخطاء يستجيب بكفاءة للفشل ، مما يضمن توفر التطبيق ووظائفه. يوفر استخدام أنماط المرونة في الخدمات المصغرة العديد من المزايا المهمة:
- تقليل وقت تعطل الخدمة: تساعد أنماط المرونة التطبيق على التعافي بسرعة من حالات الفشل ، وتقليل انقطاع الخدمة ، وضمان التوافر العالي للمستخدمين النهائيين.
- عزل أفضل للأخطاء: من خلال دمج أنماط المرونة ، يمكن للمطورين عزل حالات الفشل بشكل فعال ، ومنع المشكلات من الانتشار عبر النظام بأكمله والتسبب في اضطرابات متتالية.
- أداء النظام المحسن: يمكن لتطبيق الخدمات المصغرة المرن الحفاظ على أداء ثابت بشكل أفضل من خلال معالجة العديد من المشكلات ، مثل زيادة الحمل وزمن انتقال الشبكة ، بطريقة فعالة.
- زيادة رضا المستخدم: يعمل الأداء الموثوق والمتسق على تحسين تجربة المستخدم وتعزيز ثقة العملاء وولائهم.
من خلال دمج أنماط المرونة ، يمكن للمطورين إنشاء تطبيقات يمكنها مقاومة الإخفاقات والتعلم والتكيف معها ، مما يضمن نظامًا متطورًا ومرنًا.
أنماط المرونة الشائعة
ظهرت العديد من أنماط المرونة كأفضل الممارسات للتعامل مع حالات الفشل في بنية الخدمات المصغرة. يعالج كل نمط تحديات محددة ، ويضمن بقاء التطبيق فعالاً ، ويعمل باستمرار في مواجهة الأحداث غير المتوقعة. يمكن للمطورين مزج هذه الأنماط ومطابقتها لتصميم إستراتيجية مرونة تناسب متطلبات تطبيقاتهم الفريدة على أفضل وجه. تتضمن بعض أنماط المرونة الأكثر شيوعًا ما يلي:
- نمط قاطع الدائرة
- نمط الحاجز
- نمط المهلة وإعادة المحاولة
- نمط محدد السعر
- النمط الاحتياطي
- نمط واجهة برمجة التطبيقات للتحقق من الصحة
يمكن أن يؤدي فهم هذه الأنماط وتنفيذها العملي إلى منح المطورين الميزة التي يحتاجون إليها لإنشاء تطبيقات الخدمات المصغرة التي تُظهر مرونة عالية وتوافرًا وأداءًا.
نمط قاطع الدائرة
نمط قاطع الدائرة هو آلية مرونة أساسية مستخدمة في بنية الخدمات المصغرة لمنع الفشل المتتالي عبر الخدمات في نظام موزع. مستوحى من مفهوم قواطع الدائرة الكهربائية ، يوفر هذا النمط نهجًا سريعًا للفشل ، مما يتيح معالجة رشيقة للأخطاء غير المتوقعة دون تعطل النظام بأكمله.
تتكون بنية الخدمات المصغرة النموذجية من خدمات متعددة تتواصل مع بعضها البعض. عندما تواجه إحدى الخدمات مشكلات مثل عدم التوافر أو زيادة وقت الاستجابة ، فقد تواجه الخدمات التابعة أيضًا تأخيرات أو تصبح غير مستجيبة. هذا هو المكان الذي يلعب فيه نمط Circuit Breaker. يكتشف عندما تكون الخدمة في حالة خطرة ويعيد توجيه حركة المرور بعيدًا عنها ، مما يحافظ على الاستقرار في النظام.
يعمل نمط Circuit Breaker في ثلاث حالات: مغلق ، مفتوح ، ونصف مفتوح .
دولة مغلقة
هذه هي الحالة التشغيلية العادية عندما لا توجد أخطاء. في هذه الحالة ، يتم تمرير جميع الطلبات الواردة من العميل إلى خدمة المصب.
دولة مفتوحة
في حالة مواجهة عدد محدد مسبقًا من الأخطاء أو عدم توفر خدمة مستمرة ، يتحول قاطع الدائرة إلى حالة الفتح. خلال هذه الحالة ، يتوقف قاطع الدائرة عن إرسال الطلبات إلى الخدمة المعيبة ، ويعيد استجابة فورية للفشل ويمنع المشكلة من التتالي عبر النظام. وهذا يمنح الخدمة أيضًا وقتًا للتعافي.
نصف دولة مفتوحة
بعد مرور فترة زمنية معينة (تُعرف باسم مهلة إعادة التعيين) ، يدخل قاطع الدائرة في حالة نصف مفتوحة. يسمح لعدد محدود من الطلبات للخدمة المتعثرة لاختبار استردادها. إذا تم استرداد الخدمة ومعالجة الطلبات بدون أخطاء ، يعود قاطع الدائرة إلى الحالة المغلقة. وإلا فإنه يعود إلى الحالة المفتوحة ، مما يتيح مزيدًا من الوقت للتعافي.
لتنفيذ نمط Circuit Breaker ، يمكن للمطورين استخدام مكتبات وأطر عمل مختلفة مثل Hystrix أو Resilience4j أو Polly للغات البرمجة المختلفة. بدلاً من ذلك ، باستخدام أدوات بدون تعليمات برمجية مثل AppMaster ، يمكنك إنشاء خدمات مصغرة مرنة دون القلق بشأن تعقيدات تنفيذ النمط.
نمط الحاجز
في بنية الخدمات المصغرة ، يعد عزل الموارد والمكونات أمرًا بالغ الأهمية لمنع فشل الخدمة من تدمير النظام بأكمله. يحقق نمط الحاجز ، المشتق من تصميم تجزئة السفينة ، هذا العزل عن طريق فصل الموارد للحفاظ على الاستقرار والتوافر.
فكر في سفينة ذات مقصورات متعددة مانعة لتسرب الماء ؛ حتى في حالة تلف إحدى الحجرات والفيضانات ، تظل الأجزاء الأخرى غير متأثرة ، مما يبقي السفينة عائمة. وبالمثل ، يقسم نمط الحاجز الموارد إلى أقسام منفصلة ، مثل سلاسل العمليات والعمليات وتجمعات الاتصال. إذا واجه أحد الأقسام مشكلة ، فيمكن للأقسام الأخرى الاستمرار في العمل ، مما يمنع الفشل من التتالي عبر النظام.
هناك نوعان رئيسيان لعزل الحاجز:
- العزلة على مستوى المورد: يدير هذا النوع من العزل تخصيص الموارد مثل مؤشرات الترابط ومجمعات الاتصال عبر خدمات مختلفة ، مما يضمن أن التنازع في خدمة واحدة لا يؤثر على الآخرين.
- العزل على مستوى العملية: تركز هذه الإستراتيجية على فصل الخدمات إلى عمليات أو حاويات منفصلة. في حالة تعطل إحدى الخدمات ، تستمر الخدمات الأخرى في العمل دون أن تتأثر.
يعتمد اختيار النوع الصحيح للعزل في نمط الحاجز على متطلبات التطبيق والبنية التحتية وقيود الموارد. يمكن أن تساعدك أدوات No-code مثل AppMaster في إنشاء تقسيم فعال داخل خدماتك المصغرة ، مما يؤدي إلى تحسين القدرة على تحمل الأخطاء والمرونة بشكل كبير.
نمط المهلة وإعادة المحاولة
في النظام الموزع ، يمكن أن تؤدي العديد من العوامل الخارجية ، مثل زمن انتقال الشبكة أو عدم توفرها ، إلى أن تستغرق الطلبات وقتًا أطول من المتوقع. يمكن أن تؤدي التأخيرات المطولة إلى اختناقات ، مما يجعل النظام غير مستجيب. يتم استخدام نمط المهلة وإعادة المحاولة كآلية مرونة لمواجهة هذا التحدي.
يتضمن نمط المهلة وإعادة المحاولة تعيين حد زمني محدد (أو مهلة) للعمليات. إذا لم تكتمل العملية ضمن الحد المعين ، فإنها تعتبر فاشلة. مع وجود منطق إعادة المحاولة في مكانه ، يمكن إعادة محاولة العملية عددًا معينًا من المرات قبل الاستسلام تمامًا وإرجاع الخطأ.
فيما يلي بعض التلميحات حول الاستخدام الفعال لنمط المهلة وإعادة المحاولة:
- اختر المهلات المناسبة: يجب تعيين المهلات بعناية بناءً على وقت الاستجابة المتوقع للخدمة ومتطلبات استجابة التطبيق. قد يؤدي تعيين المهلات منخفضة جدًا إلى عمليات إعادة المحاولات غير الضرورية ، بينما قد تؤدي القيم العالية جدًا إلى زيادة تحميل النظام وتقليل الاستجابة.
- محاولات الحد من إعادة المحاولة: يجب إنشاء عدد ثابت من عمليات إعادة المحاولة لمنع تكرار العملية غير المحددة. يجب تعيين الحد الأقصى لعدد المحاولات بناءً على سعة معالجة الأخطاء في التطبيق ومتطلبات الأداء.
- استخدام التراجع الأسي: زيادة التأخير بين محاولات إعادة المحاولة (المعروفة باسم التراجع الأسي) يمكن أن تخفف الضغط على الخدمة وتوفر فرصة أكبر للتعافي.
- التعامل مع حالة الخمول: تأكد من أن عمليات إعادة المحاولة ليس لها آثار جانبية غير مقصودة على بياناتك. استخدم العمليات الخاملة لضمان أن تؤدي المكالمات المتعددة مع نفس معلمات الإدخال إلى نفس النتائج ، حتى إذا فشل أحد الطلبات وأعيد محاولة العملية.
يمكن أن تساعدك الأنظمة الأساسية التي لا تحتوي على كود مثل AppMaster في تنفيذ نمط Timeout and Retry بكفاءة ، مما يوفر واجهات سهلة الاستخدام لتعيين المهلات المناسبة وإدارة عمليات إعادة المحاولة دون الحاجة إلى كتابة تعليمات برمجية معقدة.
نمط محدد السعر
نمط محدد السعر هو نمط مرونة شائع في الأنظمة الموزعة المصممة لحماية الخدمات من الحمل الزائد عن طريق التحكم في معدل الطلبات الواردة. من خلال الحد من عدد الطلبات التي تمت معالجتها في فترة زمنية معينة ، يضمن هذا النمط أن تظل الخدمة مستقرة ومتجاوبة ومتاحة للمستخدمين في ظل ظروف تحميل مختلفة. هناك العديد من استراتيجيات تحديد الأسعار شائعة الاستخدام في الخدمات المصغرة:
- النافذة الثابتة: في هذه الإستراتيجية ، يُسمح بعدد ثابت من الطلبات خلال فترة زمنية محددة. بمجرد الوصول إلى الحد الأقصى ، يتم رفض الطلبات حتى نافذة المرة التالية. ومع ذلك ، يمكن لهذا النهج حظر الطلبات بشكل غير عادل خلال فترات الازدحام الشديد.
- النافذة المنزلقة: يعمل نهج النافذة المنزلقة ، المعروف أيضًا باسم خوارزمية حاوية الرمز المميز ، عن طريق إعادة تعبئة مجموعة من الرموز المميزة التي تمثل العدد المسموح به من الطلبات خلال فترة زمنية. عند وصول طلب ، يتم استهلاك رمز مميز. إذا كانت الحاوية فارغة ، فسيتم رفض الطلب. تسمح هذه الطريقة بمعالجة أكثر مرونة لظروف حركة المرور المتغيرة.
- دلو التسرب: على غرار حاوية الرمز المميز ، تفرض خوارزمية الجرافة المتسربة حدودًا للمعدل عن طريق إفراغ الحاوية بمعدل ثابت. تتم إضافة الطلبات الواردة إلى الحاوية ، وفي حالة تجاوز الحاوية ، يتم رفض الطلبات. تفرض هذه الإستراتيجية وتيرة معالجة متسقة في الخدمة.
عادة ما يتضمن تنفيذ نموذج محدد السعر الخطوات التالية:
- اختر إستراتيجية مناسبة لتحديد السعر بناءً على احتياجات خدمتك.
- قم بتكوين برنامج وسيط محدد معدل أو مكون يطبق الإستراتيجية المختارة.
- قم بتطبيق البرنامج الوسيط لمحدِّد المعدل على endpoints الخدمات المصغرة المرغوبة.
- مراقبة وضبط إعدادات حد المعدل وفقًا لمتطلبات حمل النظام والأداء.
النمط الاحتياطي
يساعد النمط الاحتياطي في الحفاظ على استقرار وإتاحة تطبيق قائم على الخدمات المصغرة عند حدوث أعطال أو عندما تصبح الخدمة محملة بشكل زائد مؤقتًا. يسمح بإرجاع استجابة بديلة ، تُعرف باسم الاستجابة الاحتياطية ، عندما لا تتمكن الخدمة من معالجة الطلب. من خلال القيام بذلك ، يضمن النمط الاحتياطي استمرار تلقي المستخدمين لملاحظات ذات مغزى ، حتى إذا لم تتمكن الخدمة الأساسية من توفير النتيجة المرجوة. لتنفيذ النمط الاحتياطي بشكل فعال ، ضع في اعتبارك الخطوات التالية:
- تحديد سيناريوهات الفشل المحتملة أو المواقف التي يمكن أن تصبح فيها الخدمة مثقلة بالأعباء.
- حدد الاستجابات أو الإجراءات الاحتياطية المناسبة لكل سيناريو ، مثل إرجاع البيانات المخزنة مؤقتًا أو القيم الافتراضية أو تقديم رسالة خطأ سهلة الاستخدام.
- قم بتنفيذ البرامج الوسيطة أو مكونات الغلاف التي تكتشف حالات الفشل وتنفيذ الإجراءات الاحتياطية المناسبة.
- مراجعة الاستجابات والإجراءات الاحتياطية بشكل دوري للتأكد من ملاءمتها وفعاليتها.
يمكن دمج النمط الاحتياطي مع أنماط المرونة الأخرى ، مثل أنماط قواطع الدائرة وأنماط إعادة المحاولة ، لتعزيز توفر التطبيقات المستندة إلى الخدمات المصغرة.
نمط واجهة برمجة التطبيقات للتحقق من الصحة
أحد الجوانب الرئيسية للحفاظ على نظام موزع عالي التوفر والمرونة هو مراقبة صحة خدماته. يقدم نموذج Health Check API آلية مراقبة توفر معلومات في الوقت الفعلي عن حالة الخدمات الفردية داخل تطبيق قائم على الخدمات المصغرة. يتيح تطبيق Health Check API الكشف المبكر عن المشكلات ، مما يسمح باتخاذ الإجراءات الوقائية قبل تصعيدها والتأثير على الأداء العام للنظام. لتنفيذ نمط Health Check API ، اتبع الخطوات التالية:
- حدد مؤشرات الصحة المهمة لكل خدمة ، مثل وقت الاستجابة أو معدل الخطأ أو استخدام الموارد أو أي مقاييس مخصصة ذات صلة بوظيفة الخدمة.
- قم بتطوير عقد أو مواصفات مشتركة لـ Health Check API تتضمن المؤشرات الصحية المطلوبة ، جنبًا إلى جنب مع تنسيقات الاستجابة المتوقعة وأنواع البيانات.
- تنفيذ endpoints الفحص الصحي في كل خدمة وفقًا للعقد المشترك ، مع التأكد من أنها توفر معلومات صحية دقيقة ومحدثة.
- ادمج Health Check API مع أنظمة المراقبة والتنبيه لتمكين الكشف التلقائي عن المشكلات والإشعارات واستراتيجيات التخفيف المحتملة.
يدعم نمط واجهة برمجة تطبيقات Health Check الفعالة المراقبة الاستباقية لصحة الخدمة ويبسط اكتشاف الخدمة وموازنة الحمل وآليات القياس التلقائي في تطبيق قائم على الخدمات المصغرة.
مع تزايد شعبية الأنظمة الأساسية low-code no-code مثل AppMaster ، يصبح تنفيذ أنماط المرونة في الخدمات المصغرة أكثر كفاءة. من خلال الاستفادة من الواجهة المرئية لهذه الأدوات وإمكانيات السحب والإفلات ، يمكن للمطورين التركيز على تصميم خدماتهم المصغرة وتحديثها دون القلق بشأن التفاصيل المعقدة للترميز.
تنفيذ أنماط المرونة باستخدام أدوات No-Code
قد يكون اعتماد أنماط المرونة في بنية الخدمات المصغرة أمرًا معقدًا ، خاصة عند النظر في التعقيدات التقنية وجهود التطوير المطلوبة. تعمل أدوات No-code على حل هذا التحدي بشكل فعال من خلال السماح للمطورين غير التقنيين بإنشاء خدمات مصغرة قابلة للتطوير وتحديثها وصيانتها دون القلق بشأن تعقيدات الترميز.
توفر هذه الأدوات واجهة مرئية وطبقة تجريد تعمل على تبسيط عملية تصميم وبناء ونشر الخدمات المصغرة ، مما يمكّن المطورين من التركيز على منطق التطبيق بدلاً من تفاصيل التنفيذ منخفضة المستوى. مع حلول no-code ، يصبح تنفيذ أنماط المرونة عملية أكثر بساطة وفعالية من حيث التكلفة ، مما يسمح للفرق بإنشاء تطبيقات عالية المرونة يمكنها تحمل حالات الفشل والحفاظ على التوافر العالي.
تتضمن بعض المزايا الرئيسية لاستخدام أدوات no-code لتنفيذ أنماط المرونة في الخدمات المصغرة ما يلي:
- البساطة: توفر الأنظمة الأساسية No-code طريقة مباشرة لإنشاء وتنفيذ أنماط المرونة باستخدام أدوات مرئية ومكونات مسبقة الصنع ، مما يلغي الحاجة إلى معرفة متعمقة بالتشفير وتعقيدات الأنظمة الموزعة.
- قابلية التوسع: تتيح الحلول No-code للمطورين إنشاء تطبيقات قابلة للتطوير بدرجة كبيرة يمكنها تلبية الطلب المتزايد بسهولة. من خلال استخلاص تعقيد تقنيات القياس ، تجعل هذه المنصات من السهل دعم النمو في الاستخدام والمستخدمين.
- الفعالية من حيث التكلفة: يؤدي استخدام أدوات no-code لتنفيذ أنماط المرونة إلى تقليل وقت التطوير والتكاليف والصيانة والتحديثات اللاحقة. تُترجم هذه الكفاءة إلى انخفاض النفقات وتسريع التسليم للشركات.
- تقليل الديون التقنية: تضمن الأنظمة الأساسية No-code الاتساق من خلال إنشاء التعليمات البرمجية تلقائيًا من المخططات ، والقضاء على إمكانية تكرار الكود أو التبعيات القديمة ، وبالتالي تقليل الديون التقنية وضمان تطبيقات قابلة للصيانة.
نهج AppMaster لمرونة الخدمات المصغرة
AppMaster.io ، منصة تطوير رائدة no-code ، تتخذ نهجًا شاملاً لتنفيذ أنماط المرونة في الخدمات المصغرة. يُمكّن AppMaster المستخدمين من إنشاء تطبيقات عالية المرونة وقابلة للتطوير ونشرها بسرعة من خلال توفير بيئة متكاملة لإنشاء تطبيقات الخلفية والويب والهاتف المحمول.
إليك كيف يساعدك AppMaster في تنفيذ أنماط المرونة في خدماتك المصغرة:
- التصميم المرئي: تتيح لك أدوات التصميم المرئي لـ AppMaster إنشاء نماذج البيانات ومنطق الأعمال و REST API endpoints WSS مع بساطة drag-and-drop. يمكّنك هذا الأسلوب من تصميم الخدمات المصغرة وتنفيذ أنماط المرونة دون كتابة تعليمات برمجية معقدة.
- مستند إلى المخطط: ينشئ AppMaster تطبيقات من المخططات ، مما يضمن الاتساق والقضاء على الديون التقنية. في كل مرة تقوم فيها بإجراء تغييرات على تصميم التطبيق الخاص بك ، يقوم AppMaster بإعادة إنشاء المكونات المطلوبة ، مما يضمن بقاء تطبيقك محدثًا وقابلاً للصيانة.
- أداء عالٍ: يتم إنشاء التطبيقات التي تم إنشاؤها باستخدام AppMaster باستخدام لغة برمجة Go لخدمات الواجهة الخلفية و Vue.js أو Kotlin أو SwiftUI لتطبيقات الواجهة الأمامية ، مما يضمن أداءً عاليًا وقابلية للتوسع عبر المكدس.
- النشر المحلي أو السحابة: يدعم النظام الأساسي لـ AppMaster النشر عبر حاويات Docker ، مما يسمح لك باستضافة تطبيقاتك في أماكن العمل أو في السحابة لتحقيق أقصى قدر من المرونة والتحكم في البنية الأساسية الخاصة بك.
- توافق API المفتوح: يقوم AppMaster تلقائيًا بإنشاء وثائق Swagger (OpenAPI) endpoints الخادم ، مما يجعل من السهل دمج تطبيقاتك مع أنظمة أخرى أو تمكين مطوري الطرف الثالث من البناء على واجهات برمجة التطبيقات الخاصة بك.
- قابلية التوسع على مستوى المؤسسة: من خلال تطبيقاته الخلفية المجمعة عديمة الحالة ودعم أي قاعدة بيانات متوافقة مع Postgresql ، يوفر AppMaster قابلية توسع رائعة للمؤسسات وحالات الاستخدام عالية الأحمال ، مما يضمن أن تطبيقاتك يمكنها التعامل مع كميات كبيرة من حركة المرور والاستخدام دون المساومة على الأداء أو الموثوقية.
توفر إمكانات المرونة في AppMaster والنظام الأساسي القوي no-code الحل المناسب للشركات لإنشاء بنية الخدمات الصغيرة المرنة والحفاظ عليها عبر حالات الاستخدام المتنوعة. من خلال اعتماد نهج AppMaster ، يمكن للمؤسسات إنشاء تطبيقات مع التسامح اللازم مع الخطأ المطلوب في النظام البيئي الرقمي التنافسي والمتطور بسرعة.
خاتمة
يعد تنفيذ أنماط المرونة في بنية الخدمات المصغرة أمرًا ضروريًا لإنشاء تطبيقات يمكنها تحمل الأخطاء غير المتوقعة والحفاظ على الإتاحة العالية. تقدم منصات التطوير No-code ، مثل AppMaster ، نهجًا فعالًا وفعالًا من حيث التكلفة لتحقيق هذه الأهداف من خلال تجريد تعقيد أنظمة الترميز والموزعة ، وبالتالي تمكين الشركات من إنشاء تطبيقات قابلة للتطوير ومرنة.
من خلال الاستفادة من قوة منصة AppMaster no-code ، يمكن للمؤسسات التركيز على كفاءاتها الأساسية ومتطلبات العمل مع اكتساب ميزة بنية الخدمات الدقيقة الموثوقة والمتاحة للغاية والتي يمكن أن تتكيف مع المتطلبات المتغيرة باستمرار وظروف السوق.
