Inleiding tot Microservices veerkracht
Microservices-architectuur heeft de afgelopen jaren aan populariteit gewonnen en is door organisaties omarmd vanwege de mogelijkheid om flexibiliteit, schaalbaarheid en onderhoudbaarheid in softwareontwikkeling mogelijk te maken. Aangezien microservices-applicaties echter sterk afhankelijk zijn van gedistribueerde systemen, wordt veerkracht cruciaal voor hun ontwerp en prestaties.
Microservices veerkracht is het vermogen van een applicatie om storingen te weerstaan, beschikbaarheid te behouden en consistente prestaties te leveren in gedistribueerde omgevingen. Veerkrachtpatronen in microservices zijn een verzameling gevestigde mechanismen die applicaties in staat stellen om storingen netjes te beheren, waardoor stabiliteit wordt gegarandeerd in complexe, gedistribueerde systemen. Door veerkrachtpatronen te implementeren, kunnen ontwikkelaars de impact van onverwachte fouten of overmatige belasting van het systeem minimaliseren, downtime verminderen en de algemene prestatiekenmerken van de applicatie verbeteren.
Waarom veerkrachtpatronen implementeren in Microservices
In een gedistribueerde omgeving zijn storingen onvermijdelijk door netwerklatentie, niet-reagerende services, hardwarestoringen of andere onvoorspelbare gebeurtenissen. Het is cruciaal om deze onzekerheden te omarmen en strategieën te ontwikkelen om er effectief mee om te gaan. Dit is waar veerkrachtpatronen om de hoek komen kijken, omdat ze helpen bij het maken van een fouttolerant systeem dat efficiënt reageert op storingen en de beschikbaarheid en functionaliteit van de applicatie garandeert. Het gebruik van veerkrachtpatronen in microservices biedt verschillende cruciale voordelen:
- Minder downtime: Veerkrachtpatronen helpen een applicatie snel te herstellen van storingen, waardoor onderbrekingen van de service tot een minimum worden beperkt en een hoge beschikbaarheid voor eindgebruikers wordt gegarandeerd.
- Betere foutisolatie: Door veerkrachtige patronen te integreren, kunnen ontwikkelaars storingen effectief isoleren, waardoor voorkomen wordt dat problemen zich over het hele systeem verspreiden en cascadeverstoringen veroorzaken.
- Verbeterde systeemprestaties: Een veerkrachtige microservices-applicatie kan consistente prestaties beter handhaven door op een efficiënte manier om te gaan met verschillende problemen, zoals verhoogde belasting en netwerklatentie.
- Verhoogde gebruikerstevredenheid: Betrouwbare en consistente prestaties verbeteren de gebruikerservaring en bevorderen het vertrouwen en de loyaliteit van de klant.
Door veerkrachtige patronen te integreren, kunnen ontwikkelaars applicaties bouwen die bestand zijn tegen storingen en hiervan leren en zich aanpassen, waardoor een evoluerend en veerkrachtig systeem wordt gegarandeerd.
Veelvoorkomende veerkrachtpatronen
Verschillende veerkrachtpatronen zijn naar voren gekomen als best practices voor het omgaan met storingen in een microservices-architectuur. Elk patroon pakt specifieke uitdagingen aan, zorgt ervoor dat de applicatie blijft werken en consistent presteert bij onvoorziene gebeurtenissen. Ontwikkelaars kunnen deze patronen mixen en matchen om een veerkrachtstrategie op maat te maken die het beste past bij de unieke vereisten van hun applicatie. Enkele van de meest voorkomende veerkrachtpatronen zijn:
- Circuit Breaker Patroon
- Schottenpatroon
- Time-out en herhalingspatroon
- Snelheidsbegrenzer Patroon
- Terugvalpatroon
- Gezondheidscontrole API Patroon
Het begrijpen van deze patronen en hun praktische implementatie kan ontwikkelaars de voorsprong geven die ze nodig hebben om microservices toepassingen te maken die een hoge veerkracht, beschikbaarheid en prestatie laten zien.
Circuit Breaker Patroon
Het Circuit Breaker patroon is een essentieel veerkrachtmechanisme dat wordt gebruikt in microservices architectuur om cascade van storingen tussen services in een gedistribueerd systeem te voorkomen. Geïnspireerd door het concept van elektrische stroomonderbrekers, biedt dit patroon een 'fail-fast' benadering, waardoor onverwachte fouten netjes kunnen worden afgehandeld zonder dat het hele systeem uitvalt.
Een typische microservices-architectuur bestaat uit meerdere services die met elkaar communiceren. Wanneer een service problemen ondervindt zoals onbeschikbaarheid of verhoogde latentie, kunnen de afhankelijke services ook vertragingen oplopen of niet meer reageren. Dit is waar het Circuit Breaker patroon om de hoek komt kijken. Het detecteert wanneer een service zich in een gevaarlijke toestand bevindt en leidt het verkeer ervan weg, waardoor de stabiliteit in het systeem behouden blijft.
Het Circuit Breaker patroon werkt in drie toestanden: gesloten, open en half-open.
Gesloten toestand
Dit is de normale operationele toestand wanneer er geen fouten optreden. In deze toestand worden alle verzoeken van de client doorgegeven aan de downstream service.
Open toestand
Als er een vooraf bepaald aantal fouten optreedt of als de service continu niet beschikbaar is, schakelt de stroomonderbreker over naar een open toestand. Tijdens deze toestand stopt de Circuit Breaker met het verzenden van verzoeken naar de defecte service, waardoor een onmiddellijke foutreactie wordt teruggestuurd en wordt voorkomen dat het probleem zich over het systeem verspreidt. Dit geeft de service ook de tijd om te herstellen.
Half-open status
Nadat een bepaalde tijd is verstreken (bekend als de reset timeout), gaat de Circuit Breaker over in een half-open toestand. Hij staat een beperkt aantal verzoeken aan de noodlijdende service toe om het herstel te testen. Als de service hersteld is en verzoeken zonder fouten afhandelt, keert de stroomonderbreker terug naar de gesloten toestand. Anders keert hij terug naar de open toestand, zodat er meer tijd is voor herstel.
Om het Circuit Breaker patroon te implementeren, kunnen ontwikkelaars gebruik maken van verschillende bibliotheken en frameworks zoals Hystrix, Resilience4j, of Polly voor verschillende programmeertalen. Als alternatief kun je met no-code tools zoals AppMaster veerkrachtige microservices bouwen zonder je zorgen te maken over de fijne kneepjes van de patroonimplementatie.
Schottenpatroon
In een microservices architectuur is het isoleren van resources en componenten cruciaal om te voorkomen dat een storing in een service het hele systeem platlegt. Het Bulkhead patroon, afgeleid van het ontwerp van scheepscompartimentering, bereikt deze isolatie door bronnen te scheiden om stabiliteit en beschikbaarheid te behouden.
Denk aan een schip met meerdere waterdichte compartimenten; zelfs als een van de compartimenten beschadigd raakt en overstroomt, blijven de andere compartimenten onaangetast, waardoor het schip blijft drijven. Op dezelfde manier verdeelt het Bulkhead patroon bronnen in afzonderlijke partities, zoals threads, processen en verbindingspools. Als een partitie een probleem ondervindt, kunnen de anderen blijven functioneren, waardoor wordt voorkomen dat de storing zich door het hele systeem verspreidt.
Er zijn twee hoofdtypes van bulkhead isolatie:
- Isolatie op bronniveau: Dit type isolatie beheert de toewijzing van bronnen zoals threads en verbindingspools over verschillende diensten, om ervoor te zorgen dat een conflict in één dienst geen invloed heeft op andere diensten.
- Isolatie op procesniveau: Deze strategie richt zich op het scheiden van de diensten in aparte processen of containers. Als één service uitvalt, blijven de andere functioneren zonder dat dit gevolgen heeft.
Het kiezen van het juiste type isolatie in het Bulkhead-patroon hangt af van de vereisten, de infrastructuur en de beperkte middelen van je applicatie. No-code tools zoals AppMaster kunnen je helpen bij het maken van efficiënte partitionering binnen je microservices, wat de fouttolerantie en veerkracht aanzienlijk verbetert.
Time-out en retry-patroon
In een gedistribueerd systeem kunnen verschillende externe factoren, zoals netwerklatentie of onbeschikbaarheid, ertoe leiden dat verzoeken langer duren dan verwacht. Langdurige vertragingen kunnen leiden tot bottlenecks, waardoor het systeem niet meer reageert. Het Timeout en Retry patroon wordt gebruikt als een veerkrachtig mechanisme om deze uitdaging aan te gaan.
Het Timeout en Retry patroon bestaat uit het instellen van een specifieke tijdslimiet (of timeout) voor bewerkingen. Als een bewerking niet voltooid is binnen de aangegeven tijdslimiet, wordt het beschouwd als een mislukking. Met logica voor opnieuw proberen kan de bewerking dan een bepaald aantal keren opnieuw worden geprobeerd voordat deze volledig wordt opgegeven en er een fout wordt geretourneerd.
Hier zijn enkele tips voor het effectief gebruik van het Timeout en Retry patroon:
- Kies de juiste time-outs: Timeouts moeten zorgvuldig worden ingesteld op basis van de verwachte latentie van de service en de vereisten voor responsiviteit van je applicatie. Te lage timeouts kunnen leiden tot onnodige herhalingen, terwijl te hoge waarden de systeembelasting kunnen verhogen en de reactiesnelheid kunnen verlagen.
- Beperk het aantal pogingen tot opnieuw proberen: Er moet een vast aantal pogingen worden ingesteld om oneindige lussen te voorkomen. Het maximum aantal herhalingspogingen moet worden ingesteld op basis van de capaciteit voor het afhandelen van fouten en de prestatievereisten van uw applicatie.
- Gebruik exponentiële backoff: Het verhogen van de vertraging tussen pogingen tot opnieuw proberen (bekend als exponentiële backoff) kan de druk op de service verlichten en een verhoogde kans op herstel bieden.
- Omgaan met idempotency: Zorg ervoor dat retries geen onbedoelde neveneffecten hebben op uw gegevens. Gebruik idempotente operaties om te garanderen dat meerdere aanroepen met dezelfde invoerparameters dezelfde resultaten opleveren, zelfs als één verzoek mislukt en de operatie opnieuw wordt geprobeerd.
No-code platforms zoals AppMaster kunnen je helpen om het Timeout en Retry patroon efficiënt te implementeren, door gebruiksvriendelijke interfaces te bieden voor het instellen van de juiste timeouts en het beheren van retries zonder complexe code te hoeven schrijven.
Rate Limiter patroon
Het Rate Limiter patroon is een veel voorkomend veerkrachtpatroon in gedistribueerde systemen, ontworpen om diensten te beschermen tegen overmatige belasting door de snelheid van binnenkomende verzoeken te controleren. Door het aantal verzoeken dat verwerkt wordt in een bepaalde tijdsperiode te beperken, zorgt dit patroon ervoor dat een dienst stabiel, responsief en beschikbaar blijft voor gebruikers onder variërende belastingscondities. Er zijn verschillende strategieën om de snelheid te beperken die vaak gebruikt worden in microservices:
- Fixed Window: Bij deze strategie wordt een vast aantal verzoeken toegestaan binnen een specifiek tijdsvenster. Zodra de limiet is bereikt, worden aanvragen geweigerd tot het volgende tijdsvenster. Deze aanpak kan echter verzoeken oneerlijk blokkeren tijdens periodes met veel verkeer.
- Glijdend venster: De "sliding window" benadering, ook bekend als het "token bucket" algoritme, werkt door het continu vullen van een emmer met tokens die het toegestane aantal verzoeken gedurende een tijdsperiode vertegenwoordigen. Als er een verzoek binnenkomt, wordt er een token verbruikt. Als de emmer leeg is, wordt het verzoek afgewezen. Deze methode maakt het mogelijk om flexibeler om te gaan met variërende verkeersomstandigheden.
- Lekke emmer: Vergelijkbaar met de token emmer, legt het leaky bucket algoritme snelheidslimieten op door de emmer met een vaste snelheid te legen. Inkomende verzoeken worden aan de emmer toegevoegd en als de emmer overloopt, worden verzoeken geweigerd. Deze strategie dwingt een consistent verwerkingstempo af bij de service.
Het implementeren van het Rate Limiter patroon omvat meestal de volgende stappen:
- Kies een geschikte rate limiter strategie gebaseerd op de behoeften van je service.
- Configureer een rate limiter middleware of component die de gekozen strategie toepast.
- Pas de rate limiter middleware toe op de gewenste microservice endpoints.
- Bewaak en pas de instellingen voor de snelheidslimiet aan volgens de systeembelasting en prestatievereisten.
Fallback-patroon
Het Fallback-patroon helpt de stabiliteit en beschikbaarheid van een op microservices gebaseerde toepassing te behouden wanneer er storingen optreden of wanneer een service tijdelijk overbelast raakt. Het maakt het mogelijk om een alternatief antwoord, bekend als een fallback antwoord, terug te sturen wanneer een service een verzoek niet kan verwerken. Op deze manier zorgt het Fallback-patroon ervoor dat gebruikers nog steeds zinvolle feedback krijgen, zelfs als de primaire service niet het gewenste resultaat kan leveren. Overweeg de volgende stappen om het Fallback patroon effectief te implementeren:
- Identificeer potentiële faalscenario's of situaties waarin een service overbelast zou kunnen raken.
- Bepaal geschikte fallback reacties of acties voor elk scenario, zoals het retourneren van gegevens uit de cache, standaardwaarden of het presenteren van een gebruikersvriendelijk foutbericht.
- Implementeer middleware of wrapper-componenten die faalcondities detecteren en de juiste fallback-acties uitvoeren.
- Herzie de fallback reacties en acties periodiek om hun relevantie en effectiviteit te garanderen.
Het Fallback patroon kan worden gecombineerd met andere resiliency patronen, zoals de Circuit Breaker en Retry patronen, om de beschikbaarheid van microservices-gebaseerde applicaties verder te verbeteren.
Gezondheidscontrole API Patroon
Een van de belangrijkste aspecten van het onderhouden van een gedistribueerd systeem met hoge beschikbaarheid en veerkracht is het bewaken van de gezondheid van de services. Het Health Check API patroon introduceert een monitoring mechanisme dat real-time informatie geeft over de status van individuele services binnen een microservices-gebaseerde applicatie. Het implementeren van een Health Check API maakt vroegtijdige detectie van problemen mogelijk, waardoor preventieve maatregelen kunnen worden genomen voordat ze escaleren en de algehele prestaties van het systeem beïnvloeden. Volg deze stappen om het Health Check API-patroon te implementeren:
- Identificeer kritieke gezondheidsindicatoren voor elke service, zoals responstijd, foutpercentage, resourcegebruik of andere aangepaste meetgegevens die relevant zijn voor de functionaliteit van de service.
- Ontwikkel een gedeeld Health Check API-contract of -specificatie die de vereiste gezondheidsindicatoren bevat, samen met de verwachte responsformaten en gegevenstypen.
- Implementeer Health Check endpoints in elke service volgens het gedeelde contract, en zorg ervoor dat ze accurate en actuele gezondheidsinformatie leveren.
- Integreer de Health Check API met monitoring- en waarschuwingssystemen om geautomatiseerde probleemdetectie, meldingen en mogelijke strategieën om problemen op te lossen mogelijk te maken.
Een effectief Health Check API-patroon ondersteunt proactieve bewaking van de gezondheid van services en vereenvoudigt service discovery, load balancing en auto-scaling mechanismen in een op microservices gebaseerde applicatie.
Met de toenemende populariteit van low-code en no-code platforms zoals AppMaster wordt het implementeren van veerkrachtpatronen in microservices nog efficiënter. Door gebruik te maken van de visuele interface en drag-and-drop mogelijkheden van deze tools, kunnen ontwikkelaars zich richten op het ontwerpen en updaten van hun microservices zonder zich zorgen te maken over de ingewikkelde details van het coderen.
Veerkrachtige patronen implementeren met No-Code Tools
Het toepassen van resiliency-patronen in een microservices-architectuur kan complex zijn, vooral als je kijkt naar de technische details en de benodigde ontwikkelinspanning. No-code tools lossen deze uitdaging effectief op door niet-technische ontwikkelaars in staat te stellen schaalbare microservices te maken, bij te werken en te onderhouden zonder zich zorgen te maken over de ingewikkelde codering.
Deze tools bieden een visuele interface en abstractielaag die het proces van het ontwerpen, bouwen en implementeren van microservices vereenvoudigt, zodat ontwikkelaars zich kunnen richten op de applicatielogica in plaats van op low-level implementatiedetails. Met no-code oplossingen wordt het implementeren van veerkrachtige patronen een meer gestroomlijnd en kosteneffectief proces, waardoor teams zeer veerkrachtige applicaties kunnen maken die bestand zijn tegen storingen en een hoge beschikbaarheid behouden.
Enkele belangrijke voordelen van het gebruik van no-code tools voor het implementeren van veerkrachtige patronen in microservices zijn:
- Eenvoud: No-code platforms bieden een eenvoudige manier om veerkrachtpatronen te creëren en te implementeren met behulp van visuele tools en vooraf gebouwde componenten, waardoor diepgaande kennis van codering en de fijne kneepjes van gedistribueerde systemen niet nodig is.
- Schaalbaarheid: No-code oplossingen stellen ontwikkelaars in staat om zeer schaalbare applicaties te maken die gemakkelijk kunnen voldoen aan een grotere vraag. Door de complexiteit van schaaltechnieken te abstraheren, maken deze platforms het eenvoudig om groei in gebruik en gebruikers te ondersteunen.
- Kosteneffectiviteit: Het gebruik van no-code tools voor het implementeren van veerkrachtpatronen vermindert de ontwikkelingstijd, de kosten en het daaropvolgende onderhoud en updates. Deze efficiëntie vertaalt zich in lagere kosten en snellere levering voor bedrijven.
- Minder technische schuld: No-code platforms zorgen voor consistentie door automatisch code te genereren op basis van blauwdrukken, waardoor de mogelijkheid van duplicatie van code of verouderde afhankelijkheden wordt geëlimineerd, waardoor de technische schuld wordt geminimaliseerd en onderhoudbare applicaties worden gegarandeerd.
AppMasterAanpak van Microservices veerkracht
AppMaster.io, een toonaangevend no-code ontwikkelplatform, hanteert een uitgebreide aanpak voor het implementeren van veerkrachtige patronen in microservices. AppMaster stelt gebruikers in staat om snel uiterst veerkrachtige, schaalbare applicaties te bouwen en te implementeren door een geïntegreerde omgeving te bieden voor het maken van backend-, web- en mobiele applicaties.
Dit is hoe AppMaster je helpt veerkrachtige patronen te implementeren in je microservices:
- Visueel ontwerp: AppMaster's visuele ontwerptools stellen je in staat om datamodellen, bedrijfslogica, REST API en WSS endpoints te creëren met drag-and-drop eenvoud. Met deze aanpak kun je microservices ontwerpen en veerkrachtige patronen implementeren zonder complexe code te schrijven.
- Gebaseerd op blauwdrukken: AppMaster genereert applicaties van blauwdrukken, wat consistentie garandeert en technische schuld elimineert. Telkens wanneer u wijzigingen aanbrengt in het ontwerp van uw applicatie, genereert AppMaster de benodigde componenten opnieuw, zodat uw applicatie up-to-date en onderhoudbaar blijft.
- Hoge prestaties: Applicaties gebouwd met AppMaster worden gegenereerd met de programmeertaal Go voor backend services en Vue.js, Kotlin of SwiftUI voor frontend applicaties, wat zorgt voor hoge prestaties en schaalbaarheid over de hele stack.
- Implementatie op locatie of in de cloud: AppMaster's platform ondersteunt implementatie via Docker-containers, waardoor u uw applicaties op locatie of in de cloud kunt hosten voor maximale flexibiliteit en controle over uw infrastructuur.
- Open API-compatibiliteit: AppMaster genereert automatisch Swagger (OpenAPI) documentatie voor server endpoints, waardoor het eenvoudig is om uw applicaties te integreren met andere systemen of externe ontwikkelaars in staat te stellen voort te bouwen op uw API's.
- Schaalbaarheid op bedrijfsniveau: Met zijn gecompileerde stateless backend-applicaties en ondersteuning voor elke Postgresql-compatibele database levert AppMaster een indrukwekkende schaalbaarheid voor enterprise en high-load use cases, waardoor uw applicaties grote hoeveelheden verkeer en gebruik aankunnen zonder afbreuk te doen aan de prestaties of betrouwbaarheid.
AppMasterDe veerkrachtige mogelijkheden en het krachtige platform no-code bieden de juiste oplossing voor bedrijven om veerkrachtige microservices-architecturen te maken en te onderhouden voor uiteenlopende use cases. Door AppMaster te gebruiken, kunnen organisaties applicaties bouwen met de nodige fouttolerantie die vereist is in het competitieve en snel evoluerende digitale ecosysteem van vandaag.
Conclusie
Het implementeren van veerkrachtige patronen in een microservices-architectuur is essentieel voor het maken van toepassingen die bestand zijn tegen onvoorziene fouten en een hoge beschikbaarheid behouden. No-code ontwikkelplatforms, zoals AppMaster, bieden een efficiënte en kosteneffectieve aanpak om deze doelen te bereiken door de complexiteit van codering en gedistribueerde systemen te abstraheren, waardoor bedrijven schaalbare en veerkrachtige toepassingen kunnen maken.
Door gebruik te maken van de kracht van AppMaster's no-code platform, kunnen organisaties zich richten op hun kerncompetenties en bedrijfsvereisten terwijl ze het voordeel hebben van een betrouwbare en zeer beschikbare microservices architectuur die zich kan aanpassen aan steeds veranderende eisen en marktomstandigheden.
