Introduction à la résilience des microservices
L'architecture microservices a gagné en popularité au cours des dernières années, étant adoptée par les organisations pour sa capacité à favoriser l'agilité, l'évolutivité et la maintenabilité dans le développement de logiciels. Toutefois, comme les applications microservices reposent fortement sur des systèmes distribués, la résilience devient un élément essentiel de leur conception et de leurs performances.
La résilience des microservices est la capacité d'une application à résister aux défaillances, à maintenir la disponibilité et à fournir des performances constantes dans des environnements distribués. Les modèles de résilience dans les microservices sont un ensemble de mécanismes établis qui permettent aux applications de gérer les défaillances avec élégance, garantissant ainsi la stabilité face à des systèmes distribués complexes. En mettant en œuvre des modèles de résilience, les développeurs peuvent minimiser l'impact d'erreurs inattendues ou d'une charge excessive sur le système, réduisant ainsi les temps d'arrêt et améliorant les caractéristiques de performance globales de l'application.
Pourquoi mettre en œuvre des modèles de résilience dans les microservices ?
Dans un environnement distribué, les défaillances sont inévitables en raison de la latence du réseau, de services qui ne répondent pas, de dysfonctionnements matériels ou d'autres événements imprévisibles. Il est essentiel d'accepter ces incertitudes et de développer des stratégies pour les gérer efficacement. C'est là que les modèles de résilience entrent en jeu, car ils permettent de créer un système tolérant aux pannes qui réagit efficacement aux défaillances, garantissant ainsi la disponibilité et la fonctionnalité de l'application. L'utilisation de modèles de résilience dans les microservices offre plusieurs avantages cruciaux :
- Réduction des temps d'arrêt des services : Les modèles de résilience aident une application à se remettre rapidement des défaillances, minimisant ainsi les interruptions de service et garantissant une haute disponibilité pour les utilisateurs finaux.
- Meilleure isolation des pannes : En intégrant des modèles de résilience, les développeurs peuvent isoler efficacement les défaillances, ce qui empêche les problèmes de se propager à l'ensemble du système et de provoquer des perturbations en cascade.
- Amélioration des performances du système : Une application de microservices résiliente peut mieux maintenir des performances constantes en gérant efficacement divers problèmes, tels que l'augmentation de la charge et la latence du réseau.
- Satisfaction accrue des utilisateurs : Des performances fiables et constantes améliorent l'expérience utilisateur, favorisant la confiance et la fidélité des clients.
En intégrant des modèles de résilience, les développeurs peuvent créer des applications capables de résister aux défaillances, d'apprendre et de s'adapter, ce qui garantit l'évolution et la résilience du système.
Modèles de résilience courants
Plusieurs modèles de résilience se sont imposés comme les meilleures pratiques pour gérer les défaillances dans une architecture de microservices. Chaque modèle répond à des défis spécifiques, garantit que l'application reste opérationnelle et fonctionne de manière cohérente face à des événements imprévus. Les développeurs peuvent combiner ces modèles pour élaborer une stratégie de résilience qui réponde au mieux aux besoins spécifiques de leur application. Voici quelques-uns des schémas de résilience les plus courants :
- Modèle de disjoncteur
- Modèle de cloison
- Modèle de temporisation et de réessai
- Modèle de limitation de débit
- Schéma de repli
- Modèle d'API de bilan de santé
La compréhension de ces modèles et de leur mise en œuvre pratique peut donner aux développeurs l'avantage dont ils ont besoin pour créer des applications microservices qui font preuve d'une résilience, d'une disponibilité et d'une performance élevées.
Schéma Circuit Breaker
Le schéma Circuit Breaker est un mécanisme de résilience essentiel utilisé dans les architectures microservices pour prévenir les défaillances en cascade entre les services d'un système distribué. Inspiré par le concept des disjoncteurs électriques, ce schéma fournit une approche "fail-fast", permettant une gestion gracieuse des erreurs inattendues sans faire tomber l'ensemble du système.
Une architecture microservices typique se compose de plusieurs services qui communiquent entre eux. Lorsqu'un service est confronté à des problèmes tels que l'indisponibilité ou l'augmentation de la latence, les services dépendants peuvent également subir des retards ou ne plus répondre. C'est là que le schéma Circuit Breaker entre en jeu. Il détecte lorsqu'un service est en péril et redirige le trafic vers d'autres services, ce qui permet de maintenir la stabilité du système.
Le motif Circuit Breaker fonctionne dans trois états : fermé, ouvert et semi-ouvert.
État fermé
Il s'agit de l'état opérationnel normal, lorsqu'aucune erreur n'est rencontrée. Dans cet état, toutes les demandes du client sont transmises au service en aval.
État ouvert
Si un nombre prédéterminé d'erreurs ou une indisponibilité continue du service sont rencontrés, le disjoncteur passe à l'état ouvert. Dans cet état, le disjoncteur cesse d'envoyer des requêtes au service défectueux, renvoyant une réponse immédiate en cas d'échec et empêchant le problème de se propager en cascade dans le système. Cela donne également au service le temps de se rétablir.
État de semi-ouverture
Après un certain temps (appelé délai de réinitialisation), le disjoncteur entre dans un état semi-ouvert. Il autorise un nombre limité de demandes au service en difficulté pour tester son rétablissement. Si le service s'est rétabli et traite les demandes sans erreur, le disjoncteur revient à l'état fermé. Dans le cas contraire, il revient à l'état ouvert, ce qui laisse plus de temps pour le rétablissement.
Pour mettre en œuvre le schéma Circuit Breaker, les développeurs peuvent utiliser diverses bibliothèques et structures telles que Hystrix, Resilience4j ou Polly pour différents langages de programmation. Alternativement, avec des outils no-code comme AppMaster, vous pouvez construire des microservices résilients sans vous soucier des subtilités de la mise en œuvre du schéma.
Modèle Bulkhead
Dans une architecture de microservices, l'isolation des ressources et des composants est cruciale pour éviter qu'une défaillance de service n'entraîne l'arrêt de tout le système. Le modèle Bulkhead, dérivé de la conception de la compartimentation des navires, réalise cette isolation en séparant les ressources pour maintenir la stabilité et la disponibilité.
Pensez à un navire doté de plusieurs compartiments étanches ; même si l'un des compartiments est endommagé et subit une inondation, les autres compartiments ne sont pas affectés, ce qui permet au navire de rester à flot. De la même manière, le modèle Bulkhead divise les ressources en partitions distinctes, telles que les threads, les processus et les pools de connexion. Si une partition rencontre un problème, les autres peuvent continuer à fonctionner, évitant ainsi que la défaillance ne se répercute en cascade sur l'ensemble du système.
Il existe deux types principaux d'isolation par cloisonnement :
- L'isolation au niveau des ressources : Ce type d'isolation permet d'allouer des ressources telles que les threads et les pools de connexion entre différents services, garantissant ainsi qu'une contention dans un service n'affecte pas les autres.
- Isolement au niveau du processus : Cette stratégie consiste à séparer les services dans des processus ou des conteneurs distincts. Si un service tombe en panne, les autres continuent à fonctionner sans être affectés.
Le choix du bon type d'isolation dans le modèle Bulkhead dépend des exigences, de l'infrastructure et des contraintes de ressources de votre application. No-code Des outils tels que AppMaster peuvent vous aider à créer un partitionnement efficace au sein de vos microservices, améliorant ainsi considérablement la tolérance aux pannes et la résilience.
Modèle de temporisation et de réessai
Dans un système distribué, divers facteurs externes, tels que la latence ou l'indisponibilité du réseau, peuvent faire en sorte que les requêtes prennent plus de temps que prévu. Des délais prolongés peuvent entraîner des goulots d'étranglement, rendant le système peu réactif. Le modèle "Timeout and Retry" est utilisé comme mécanisme de résilience pour relever ce défi.
Ce modèle consiste à fixer un délai spécifique (ou délai d'attente) pour les opérations. Si une opération ne s'achève pas dans le délai imparti, elle est considérée comme un échec. Grâce à une logique de réessai, l'opération peut alors être tentée un certain nombre de fois avant d'être complètement abandonnée et de renvoyer une erreur.
Voici quelques conseils pour utiliser efficacement le modèle de temporisation et de réessai :
- Choisissez des délais appropriés : Les délais doivent être soigneusement définis en fonction de la latence attendue du service et des exigences de réactivité de votre application. Un délai trop court peut entraîner des tentatives inutiles, tandis qu'un délai trop élevé peut augmenter la charge du système et réduire la réactivité.
- Limitez le nombre de tentatives : Un nombre fixe de tentatives doit être fixé pour éviter que l'opération ne se répète indéfiniment. Le nombre maximal de tentatives doit être fixé en fonction de la capacité de traitement des erreurs et des exigences de performance de votre application.
- Utiliser un backoff exponentiel : L'augmentation du délai entre les tentatives de réessai (connu sous le nom de backoff exponentiel) peut alléger la pression sur le service et offrir une plus grande chance de récupération.
- Gérer l'idempotence : Veillez à ce que les nouvelles tentatives n'aient pas d'effets secondaires indésirables sur vos données. Utilisez des opérations idempotentes pour garantir que plusieurs appels avec les mêmes paramètres d'entrée produisent les mêmes résultats, même si une demande échoue et que l'opération est réessayée.
Lesplateformes sans code telles que AppMaster peuvent vous aider à mettre en œuvre le modèle Timeout and Retry de manière efficace, en fournissant des interfaces conviviales pour définir des délais appropriés et gérer les tentatives sans avoir à écrire de code complexe.
Modèle de limiteur de débit
Le pattern Rate Limiter est un pattern de résilience courant dans les systèmes distribués, conçu pour protéger les services d'une charge excessive en contrôlant le taux de requêtes entrantes. En limitant le nombre de requêtes traitées dans un laps de temps donné, ce schéma garantit qu'un service reste stable, réactif et disponible pour les utilisateurs dans des conditions de charge variables. Plusieurs stratégies de limitation du taux sont couramment utilisées dans les microservices :
- Fenêtre fixe : Dans cette stratégie, un nombre fixe de demandes est autorisé dans une fenêtre de temps spécifique. Une fois la limite atteinte, les demandes sont rejetées jusqu'à la fenêtre suivante. Toutefois, cette approche peut bloquer les demandes de manière injuste pendant les périodes de fort trafic.
- Fenêtre glissante : L'approche de la fenêtre coulissante, également connue sous le nom d'algorithme du seau de jetons, fonctionne en remplissant continuellement un seau de jetons qui représentent le nombre de demandes autorisées pendant une période donnée. Lorsqu'une demande arrive, un jeton est consommé. Si le seau est vide, la demande est rejetée. Cette méthode permet une gestion plus souple des conditions de trafic variables.
- Leaky Bucket (seau à fuites) : Semblable au seau à jetons, l'algorithme du seau à fuite impose des limites de débit en vidant le seau à un rythme fixe. Les demandes entrantes sont ajoutées au seau, et si le seau déborde, les demandes sont rejetées. Cette stratégie permet d'imposer un rythme de traitement constant au service.
La mise en œuvre du modèle de limitation de débit implique généralement les étapes suivantes :
- Choisir une stratégie de limitation de débit appropriée en fonction des besoins de votre service.
- Configurer un intergiciel ou un composant de limitation de débit qui applique la stratégie choisie.
- Appliquer l'intergiciel de limitation de débit au microservice souhaité endpoints.
- Surveiller et ajuster les paramètres de limitation de débit en fonction de la charge du système et des exigences de performance.
Modèle de repli
Le modèle Fallback permet de maintenir la stabilité et la disponibilité d'une application basée sur des microservices en cas de défaillance ou de surcharge temporaire d'un service. Il permet de renvoyer une réponse alternative, appelée réponse de repli, lorsqu'un service ne peut pas traiter une requête. De cette manière, le modèle Fallback garantit que les utilisateurs reçoivent toujours un retour d'information significatif, même si le service principal ne peut pas fournir le résultat souhaité. Pour mettre en œuvre efficacement le modèle Fallback, il convient de suivre les étapes suivantes :
- Identifier les scénarios d'échec potentiels ou les situations dans lesquelles un service pourrait être surchargé.
- Déterminer les réponses ou les actions de repli appropriées pour chaque scénario, comme le retour des données mises en cache, les valeurs par défaut ou la présentation d'un message d'erreur convivial.
- Mettre en œuvre des logiciels intermédiaires ou des composants d'enveloppe qui détectent les conditions d'échec et exécutent les actions de repli appropriées.
- Réviser périodiquement les réponses et les actions de repli pour s'assurer de leur pertinence et de leur efficacité.
Le modèle Fallback peut être combiné avec d'autres modèles de résilience, tels que les modèles Circuit Breaker et Retry, pour améliorer encore la disponibilité des applications basées sur les microservices.
Modèle de bilan de santé de l'API
L'un des aspects clés du maintien d'un système distribué hautement disponible et résilient est la surveillance de la santé de ses services. Le modèle API Health Check introduit un mécanisme de surveillance qui fournit des informations en temps réel sur l'état des services individuels au sein d'une application basée sur des microservices. La mise en œuvre d'une API de contrôle de l'état de santé permet une détection précoce des problèmes, ce qui permet de prendre des mesures préventives avant qu'ils ne s'aggravent et n'aient un impact sur les performances globales du système. Pour mettre en œuvre le modèle API de bilan de santé, suivez les étapes suivantes :
- Identifier les indicateurs de santé critiques pour chaque service, tels que le temps de réponse, le taux d'erreur, l'utilisation des ressources ou toute autre mesure personnalisée en rapport avec la fonctionnalité du service.
- Élaborer un contrat ou une spécification partagée pour l'API Health Check qui inclut les indicateurs de santé requis, ainsi que les formats de réponse et les types de données attendus.
- Mettre en œuvre le bilan de santé endpoints dans chaque service conformément au contrat partagé, en veillant à ce qu'il fournisse des informations précises et actualisées sur l'état de santé.
- Intégrer l'API de bilan de santé aux systèmes de surveillance et d'alerte pour permettre la détection automatisée des problèmes, les notifications et les stratégies d'atténuation potentielles.
Un modèle d'API de bilan de santé efficace prend en charge la surveillance proactive de l'état des services et simplifie la découverte des services, l'équilibrage des charges et les mécanismes de mise à l'échelle automatique dans une application basée sur des microservices.
Avec la popularité croissante des plateformes low-code et no-code comme AppMaster, la mise en œuvre de modèles de résilience dans les microservices devient encore plus efficace. En tirant parti de l'interface visuelle et des capacités de glisser-déposer de ces outils, les développeurs peuvent se concentrer sur la conception et la mise à jour de leurs microservices sans se préoccuper des détails complexes du codage.
Mise en œuvre de modèles de résilience avec les outils No-Code
L'adoption de modèles de résilience dans une architecture de microservices peut s'avérer complexe, surtout si l'on considère les complexités techniques et l'effort de développement requis. Les outils No-code résolvent efficacement ce défi en permettant aux développeurs non techniques de créer, mettre à jour et maintenir des microservices évolutifs sans se préoccuper des complexités du codage.
Ces outils fournissent une interface visuelle et une couche d'abstraction qui simplifient le processus de conception, de construction et de déploiement des microservices, permettant aux développeurs de se concentrer sur la logique de l'application plutôt que sur les détails de l'implémentation de bas niveau. Avec les solutions no-code, la mise en œuvre des modèles de résilience devient un processus plus rationalisé et plus rentable, permettant aux équipes de créer des applications hautement résilientes qui peuvent résister aux pannes et maintenir une haute disponibilité.
Voici quelques-uns des principaux avantages de l'utilisation des outils no-code pour la mise en œuvre de modèles de résilience dans les microservices :
- Simplicité : les plateformes No-code offrent un moyen simple de créer et de mettre en œuvre des modèles de résilience à l'aide d'outils visuels et de composants préconstruits, éliminant ainsi le besoin de connaissances approfondies en matière de codage et de complexité des systèmes distribués.
- Évolutivité : les solutions No-code permettent aux développeurs de créer des applications hautement évolutives qui peuvent facilement répondre à une demande accrue. En faisant abstraction de la complexité des techniques de mise à l'échelle, ces plateformes facilitent la prise en charge de la croissance de l'utilisation et des utilisateurs.
- Rentabilité : L'utilisation d'outils no-code pour mettre en œuvre des modèles de résilience réduit le temps de développement, les coûts, ainsi que la maintenance et les mises à jour ultérieures. Cette efficacité se traduit par des dépenses moindres et une livraison plus rapide pour les entreprises.
- Réduction de la dette technique : les plateformes No-code garantissent la cohérence en générant automatiquement du code à partir de schémas, ce qui élimine la possibilité de duplication du code ou de dépendances obsolètes, minimisant ainsi la dette technique et garantissant des applications faciles à maintenir.
AppMasterL'approche de .io en matière de résilience des microservices
AppMaster.io, une plateforme de développement leader sur no-code, adopte une approche complète pour mettre en œuvre des modèles de résilience dans les microservices. AppMaster permet aux utilisateurs de construire et de déployer rapidement des applications hautement résilientes et évolutives en fournissant un environnement intégré pour la création d'applications backend, web et mobiles.
Voici comment AppMaster vous aide à mettre en œuvre des modèles de résilience dans vos microservices :
- Conception visuelle : les outils de conception visuelle de AppMaster vous permettent de créer des modèles de données, une logique métier, une API REST et WSS endpoints avec la simplicité de drag-and-drop. Cette approche vous permet de concevoir des microservices et de mettre en œuvre des modèles de résilience sans écrire de code complexe.
- Basé sur des plans : AppMaster génère des applications à partir de plans, ce qui garantit la cohérence et élimine la dette technique. Chaque fois que vous apportez des modifications à la conception de votre application, AppMaster régénère les composants nécessaires, ce qui garantit que votre application reste à jour et maintenable.
- Haute performance : Les applications créées avec AppMaster sont générées à l'aide du langage de programmation Go pour les services dorsaux et Vue.js, Kotlin ou SwiftUI pour les applications frontales, ce qui garantit des performances et une évolutivité élevées sur l'ensemble de la pile.
- Déploiement sur site ou dans le nuage : la plateforme AppMaster prend en charge le déploiement via des conteneurs Docker, ce qui vous permet d'héberger vos applications sur site ou dans le nuage pour un maximum de flexibilité et de contrôle sur votre infrastructure.
- Compatibilité avec les API ouvertes : AppMaster génère automatiquement la documentation Swagger (OpenAPI) pour le serveur endpoints, ce qui facilite l'intégration de vos applications avec d'autres systèmes ou permet aux développeurs tiers de s'appuyer sur vos API.
- Évolutivité de niveau entreprise : Grâce à ses applications compilées sans état et à la prise en charge de toute base de données compatible avec Postgresql, AppMaster offre une évolutivité impressionnante pour les entreprises et les cas d'utilisation à forte charge, garantissant que vos applications peuvent gérer de grands volumes de trafic et d'utilisation sans compromettre les performances ou la fiabilité.
AppMasterLes capacités de résilience de no-code et la puissante plateforme offrent aux entreprises la solution idéale pour créer et maintenir une architecture de microservices résiliente dans des cas d'utilisation variés. En adoptant l'approche de AppMaster, les organisations peuvent créer des applications dotées de la tolérance aux pannes nécessaire dans l'écosystème numérique compétitif et en évolution rapide d'aujourd'hui.
Conclusion
La mise en œuvre de modèles de résilience dans l'architecture microservices est essentielle pour créer des applications capables de résister à des erreurs imprévues et de maintenir une haute disponibilité. Les plateformes de développement No-code, telles que AppMaster, offrent une approche efficace et rentable pour atteindre ces objectifs en faisant abstraction de la complexité du codage et des systèmes distribués, permettant ainsi aux entreprises de créer des applications évolutives et résilientes.
En tirant parti de la puissance de la plateforme AppMaster's no-code, les organisations peuvent se concentrer sur leurs compétences de base et leurs exigences commerciales tout en bénéficiant d'une architecture de microservices fiable et hautement disponible qui peut s'adapter à des demandes et à des conditions de marché en constante évolution.
