Die Softwarebranche hat im letzten Jahrzehnt einen rasanten Wandel erlebt, wobei Unternehmen zunehmend moderne Softwareentwicklungsansätze nutzen, um schnell Innovationen einzuführen und wettbewerbsfähig zu bleiben. Einer der bedeutendsten Paradigmenwechsel in der Softwarearchitektur ist die Migration von monolithischen Systemen zu Microservices. Während eine monolithische Architektur die Komponenten einer Anwendung zu einer einzigen Einheit zusammenfasst, unterteilt eine Microservices-Architektur die Anwendung in kleinere, unabhängige Dienste, die jeweils eine bestimmte Geschäftsfunktionalität bedienen.
Der modulare Ansatz von Microservices bietet erhöhte Agilität, Skalierbarkeit und Wartbarkeit im Softwareentwicklungsprozess . Doch die Migration von einem alten monolithischen System zu Microservices ist alles andere als einfach. Es erfordert die Bewältigung zahlreicher Herausforderungen, vom Verständnis und der Modellierung der Domäne über die Zerlegung des Monolithen bis hin zur Datenverwaltung, Kommunikation und Infrastrukturverwaltung. In diesem Artikel werden die größten Herausforderungen für Unternehmen bei der Migration von der monolithischen zur Microservices-Architektur erörtert und umsetzbare Ratschläge zur effektiven Überwindung dieser Hindernisse gegeben.
Herausforderung 1: Die Domäne verstehen und modellieren
Ein angemessenes Verständnis der Geschäftsdomäne und ihrer verschiedenen Komponenten ist entscheidend für die erfolgreiche Implementierung der Microservices-Architektur. Jeder Microservice muss einer bestimmten Geschäftsunterdomäne entsprechen und klar definierte Grenzen einhalten. Leider erkennen viele Organisationen nicht, wie wichtig es ist, die Domäne richtig zu modellieren, was zu unzureichenden Servicegrenzen führt, die sich negativ auf die Migration auswirken können. Um dieser Herausforderung zu begegnen, sollten Unternehmen die Prinzipien des Domain-Driven Design (DDD) übernehmen, um die Anwendungsdomäne effektiv zu modellieren.
DDD konzentriert sich auf Schlüsselaspekte der Domäne, wie Entitäten, Wertobjekte und Aggregate, um strategische und taktische Entwurfsmuster für die Softwareentwicklung zu identifizieren. Indem Sie die Domäne effektiv verstehen und modellieren, können Sie einen klareren Entwurf für die Microservices-Architektur erstellen und logische Servicegrenzen festlegen.
Während der Migration kann es von unschätzbarem Wert sein, Zeit und Mühe in Workshops zu investieren, um Input von Fachexperten, Entwicklern und Stakeholdern einzuholen. Diese Workshops können dabei helfen, eine allgegenwärtige Sprache zu schaffen, begrenzte Kontexte zu identifizieren und festzustellen, wie sich verschiedene Subdomänen zueinander verhalten. Darüber hinaus ebnen ein gründliches Verständnis der Domäne und eine starke Zusammenarbeit zwischen den Teammitgliedern den Weg für eine klar definierte Microservices-Architektur.
Herausforderung 2: Den Monolithen zerlegen
Die Zerlegung ist für die Migration von einer monolithischen Anwendung zu einer auf Microservices basierenden Architektur von entscheidender Bedeutung. Es bezieht sich auf die Aufteilung der monolithischen Anwendung in kleinere, verwaltbare, unabhängige Dienste, die sich auf bestimmte Geschäftsfunktionen konzentrieren. Dennoch bringt die Zerlegung eines Monolithen seine Herausforderungen mit sich, beispielsweise die Bestimmung der richtigen Größe und des richtigen Umfangs jedes Mikroservices.
Ein Ansatz zur Bewältigung dieser Herausforderung besteht in der Anwendung des Single-Responsibility-Prinzips (SRP) bei der Identifizierung von Servicegrenzen. SRP besagt, dass eine Klasse oder ein Modul nur einen Grund zur Änderung haben sollte. Die Anwendung dieses Prinzips auf Microservices bedeutet, dass jeder Dienst für eine einzelne Geschäftsfunktion verantwortlich sein und von Änderungen in anderen Diensten isoliert sein sollte. Durch die Befolgung des SRP wird sichergestellt, dass Microservices lose gekoppelt und hochkohärent bleiben, wodurch die Wartbarkeit des Systems verbessert wird.
Ein weiterer wichtiger Aspekt, der bei der Zerlegung berücksichtigt werden muss, ist die Kommunikation zwischen den neu gebildeten Microservices. Sie sollten ein klares Muster für die Kommunikation zwischen Diensten festlegen, z. B. durch die Verwendung von RESTful-APIs, Nachrichtenwarteschlangen oder gRPC. Vermeiden Sie eine enge Kopplung zwischen Diensten und stellen Sie eine vertragsbasierte Schnittstelle bereit, um eine reibungslose Kommunikation zwischen Mikrodiensten sicherzustellen.
Es ist wichtig, gemeinsame Funktionalitäten und gemeinsam genutzte Bibliotheken zu identifizieren, die mehrere Dienste möglicherweise benötigen. Die Einrichtung einer gemeinsam genutzten Bibliothek kann dazu beitragen, Codeduplizierung zu verhindern und die Konsistenz zwischen den Diensten aufrechtzuerhalten. Achten Sie jedoch darauf, keine unnötigen Abhängigkeiten zwischen Diensten einzuführen, da dies die Vorteile der entkoppelten Natur von Mikrodiensten beeinträchtigen kann.
Die Zerlegung des Monolithen ist ein komplexer, aber entscheidender Schritt bei der Migration zur Microservices-Architektur. Sorgfältige Planung, Berücksichtigung von Dienstgrenzen und die Organisation der Kommunikation zwischen Diensten sorgen für einen reibungsloseren Übergang.
Herausforderung 3: Bewältigung von Datenverwaltungsproblemen
Einer der schwierigsten Aspekte beim Übergang von einer monolithischen zu einer Microservices-Architektur ist die effektive Bewältigung von Datenverwaltungsproblemen. In einer monolithischen Architektur nutzt die gesamte Anwendung normalerweise eine einzige Datenbank für alle ihre Komponenten. Microservices-Architekturen fördern jedoch die dezentrale Datenverwaltung, und jeder Microservice sollte über einen unabhängigen Datenspeicher verfügen.
Dies stellt eine Reihe von Herausforderungen dar, darunter:
Datenpartitionierung
Die Aufteilung der Daten der monolithischen Anwendung in kleinere, überschaubare Blöcke, die für unabhängige Microservices geeignet sind, erfordert eine eingehende Analyse, das Verständnis der Domänengrenzen und sorgfältige Designentscheidungen, um die Datenkonsistenz und -integrität aufrechtzuerhalten.
Datenkonsistenz
Die letztendliche Konsistenz über die Datenspeicher verschiedener Microservices hinweg sicherzustellen, kann komplex werden, insbesondere wenn es um verteilte Transaktionen geht. Entwickler müssen Strategien wie eine ereignisgesteuerte Architektur oder das Saga-Muster implementieren, um die Konsistenz aufrechtzuerhalten und gleichzeitig eine enge Kopplung zwischen Diensten zu vermeiden.
Verteilte Transaktionen
In einer Microservices-Architektur ist die Verantwortung für die Abwicklung von Transaktionen auf verschiedene Dienste verteilt. Die Verwaltung verteilter Transaktionen wird komplexer als bei monolithischen Systemen, bei denen ACID-Eigenschaften problemlos in einer einzigen Datenbank durchgesetzt werden können. Daher sollten Entwickler Muster wie das Saga-Muster oder das Zwei-Phasen-Commit-Protokoll übernehmen, um Transaktionen über mehrere Dienste hinweg zu koordinieren.
Um diese Herausforderungen bei der Datenverwaltung zu meistern, sollten Unternehmen in Datenmodellierungs- und Datenbankdesigntechniken investieren und Tools nutzen, die die Datenverwaltung in Microservices-Architekturen vereinfachen. Beispielsweise erleichtert die no-code Plattform von AppMaster Entwicklern die Verwaltung von Daten und die Erstellung von Geschäftslogik mit ihrem visuellen BP-Designer , was eine bessere Datenpartitionierung und -konsistenz ermöglicht.
Herausforderung 4: Kommunikation und Integration sicherstellen
Die Gewährleistung einer effektiven Kommunikation und Integration zwischen Microservices ist eine weitere Hürde, die es bei der Migration von einer monolithischen Architektur zu überwinden gilt. In einem monolithischen System kommunizieren Komponenten intern über Funktions- oder Methodenaufrufe. Im Gegensatz dazu kommunizieren Microservices über APIs und Netzwerkprotokolle miteinander. Bei Microservices müssen Entwickler Bedenken wie Latenz, Sicherheit und Zuverlässigkeit berücksichtigen, die mit der Netzwerkkommunikation einhergehen.
Zu den Strategien zur Gewährleistung einer reibungslosen Kommunikation und Integration in einer Microservices-Architektur gehören:
- API-Design und Dokumentation : Gut dokumentierte APIs sind entscheidend für die effektive Interaktion von Microservices. Entwickler sollten viel Zeit damit verbringen, APIs zu entwerfen und zu dokumentieren und klare API-Test- und Versionierungspraktiken anzuwenden.
- Orchestrierung und Choreografie von Diensten : Dienste sollten orchestriert oder choreografiert werden, um Abhängigkeit und Kommunikationskomplexität zu reduzieren und eine lockere Kopplung zwischen Mikrodiensten zu fördern. Die Orchestrierung kann über eine zentrale Komponente wie einen Servicebus erfolgen, während bei der Choreografie Dienste durch Ereignisse oder Nachrichten unabhängig voneinander koordiniert werden.
- Asynchrone Kommunikation : Die Einführung asynchroner Kommunikationsmuster wie Nachrichtenwarteschlangen oder ereignisgesteuerter Architekturen kann dazu beitragen, die Belastbarkeit, Skalierbarkeit und Reaktionsfähigkeit Ihrer Microservices zu verbessern. Auf diese Weise können Dienste auch dann weiter betrieben werden, wenn eine Komponente nicht verfügbar ist, wodurch die Auswirkungen auf das System minimiert werden.
Tools wie die No-Code- Plattform von AppMaster können dabei helfen, Kommunikations- und Integrationsherausforderungen zu erleichtern und bieten gleichzeitig die automatische Generierung von API-Dokumentationen, BP-Designer für Geschäftslogik und schnelle Tests, wodurch der Übergang zu Microservices reibungsloser und effizienter wird.
Herausforderung 5: Bereitstellung und Infrastruktur verwalten
Auch die Bereitstellung und Verwaltung der Infrastruktur für eine Microservices-Architektur kann erhebliche Herausforderungen mit sich bringen. Im Gegensatz zu monolithischen Anwendungen erfordern Microservices, dass jeder Dienst unabhängig bereitgestellt und ausgeführt wird, was zu einer Komplexität bei der Infrastrukturverwaltung, Ressourcenzuweisung und Versionierung führt.
Zu den häufigsten Problemen bei der Bereitstellung und Infrastrukturverwaltung gehören:
- Skalierung und Ressourcenzuweisung : Bei vielen unabhängigen Diensten besteht die Notwendigkeit, Ressourcen zuzuweisen und die Skalierung jedes Dienstes effizient zu verwalten. Dazu gehört die Überwachung der Leistung und Ressourcennutzung jedes Dienstes sowie die dynamische Anpassung der Ressourcen je nach Bedarf.
- Versionierung und Abwärtskompatibilität : Da Microservices unabhängig voneinander entwickelt und bereitgestellt werden, ist die Sicherstellung der Abwärtskompatibilität und die Handhabung der Versionierung über alle Dienste hinweg von entscheidender Bedeutung. Entwickler müssen klare Versionierungs- und API-Kompatibilitätsrichtlinien definieren und diese im gesamten Entwicklungsteam kommunizieren.
- Überwachung, Protokollierung und Ablaufverfolgung : Aufgrund der verteilten Natur von Microservices ist es wichtig, über einen einheitlichen Überwachungs-, Protokollierungs- und Ablaufverfolgungsmechanismus zu verfügen, um Probleme zu beheben und die Leistung zu optimieren. Zentralisierte Protokollierungs- und Observability-Tools können dabei helfen, einen umfassenden Überblick über das gesamte System zu behalten.
Um diese Herausforderungen zu bewältigen, sollten Unternehmen in Containerisierungstools wie Docker und Kubernetes zum Packen und Orchestrieren von Microservices investieren und Überwachungs- und Protokollierungslösungen für eine verbesserte Beobachtbarkeit implementieren. Die Verwendung von AppMaster kann auch den Bereitstellungs- und Infrastrukturverwaltungsprozess vereinfachen, da es Quellcode generiert, Anwendungen kompiliert und sie auf optimierte Weise bereitstellt.
Abschluss
Die Migration von einer monolithischen zu einer Microservices-Architektur kann zahlreiche Vorteile in Bezug auf Agilität, Skalierbarkeit, Wartbarkeit und Flexibilität bieten. Dennoch ist es von entscheidender Bedeutung, sich der Herausforderungen dieses Übergangs bewusst zu sein und strategisch zu planen, wie man sie bewältigen kann. Unternehmen können die Microservices-Architektur erfolgreich einführen und ihre Vorteile nutzen, indem sie sich auf das Verständnis und die Modellierung der Domäne, die Zerlegung des Monolithen, die Lösung von Datenverwaltungsproblemen, die Gewährleistung einer effizienten Kommunikation und Integration sowie die Verwaltung von Bereitstellung und Infrastruktur konzentrieren.
Die Integration einer no-code Plattform wie AppMaster kann diesen Übergang weiter unterstützen, indem sie eine umfassende, integrierte Entwicklungsumgebung bereitstellt, die den Anwendungsentwicklungsprozess vereinfacht. Durch den Einsatz einer Plattform wie AppMaster können Unternehmen Quellcode für ihre Anwendungen generieren, Tests ausführen, Anwendungen in Container packen und alles effizienter in der Cloud bereitstellen. Dies hilft beim Migrationsprozess, beschleunigt die Anwendungsentwicklung und reduziert potenzielle technische Schulden.
Die Migration von der monolithischen zur Microservices-Architektur ist ein komplexer, aber lohnender Prozess. Durch eine gründliche Vorbereitung auf den Übergang und den Einsatz der erforderlichen Tools und Strategien können Unternehmen die Vorteile von Microservices maximieren, ihre Softwareentwicklung rationalisieren und im heutigen wettbewerbsintensiven Markt an der Spitze bleiben.
