Tworzenie oprogramowania przeszło długą drogę od miejsca, w którym było jeszcze kilka lat temu. Dziś dostępne są gotowe fragmenty kodu i frameworki, które ułatwiają życie programistom. Do tego dochodzą platformy typu no-code, dzięki którym tworzenie aplikacji jest jeszcze prostsze i szybsze. A po drodze widzieliśmy pewne modele budowania i architektury, które umożliwiły tę optymalizację.
Wiele projektów wykorzystujących mikroserwisy dostrzegło jej zalety. Nie ma dokładnej definicji architektury mikroserwisowej, ale istnieją pewne wspólne aspekty dla wszystkich projektów, które ją stosują. Ze względu na rosnące innowacje w zakresie skalowalnego dostarczania, projektowania opartego na domenie i automatyzacji infrastruktury, mikroserwisy stają się z dnia na dzień coraz bardziej popularne. Przyjrzyjmy się architekturze mikroserwisów i temu, co było przed nią.
Czym są mikroserwisy?
Styl architektoniczny mikroserwisów to unikalne podejście do tworzenia oprogramowania. Jego celem jest skupienie się na tworzeniu jednofunkcyjnych jednostek z wyraźnymi połączeniami i działaniami. Każdy z tych modułów jest odpowiedzialny za określoną funkcję i może wchodzić w interakcje z innymi systemami oprogramowania za pośrednictwem prostych bramek API, aby rozwiązać bardziej skomplikowane możliwości i problemy biznesowe.
Ponieważ coraz więcej firm zaczęło przyjmować metodologie takie jak model zwinny, mikroserwisy stały się powszechnie stosowane. Ten styl architektoniczny ma wiele korzyści i jest używany przez znane marki, takie jak Netflix, Amazon, PayPal i wiele innych. Systemy oprogramowania mogą być szybciej rozbudowywane dzięki architekturze mikroserwisów. Dzieje się tak głównie dlatego, że skracają one czas dodawania nowych możliwości do aplikacji.
Źródło obrazu: learn.microsoft.com
Taki styl architektoniczny został stworzony z myślą o możliwościach biznesowych i może być oddzielnie wdrażany przy użyciu całkowicie zautomatyzowanych urządzeń do wdrażania. Te usługi, które mogłyby być zaprogramowane w różnych językach programowania i wykorzystywać różne metody przechowywania danych, są minimalnie zarządzane centralnie. Zastosowanie bramek API może również uprościć wiele procesów.
Ludzie często mylą styl architektoniczny mikroserwisów z architekturą zorientowaną na usługi. Architektura mikroserwisów jest bardzo bliska temu, co faworyzowali niektórzy zwolennicy SOA. Chociaż niektórzy entuzjaści mikroserwisów odrzucają moniker SOA, inni widzą mikroserwisy jako jedną architekturę zorientowaną na usługi.
Architektura monolityczna
Wszystkie działania w architekturze monolitycznej są ściśle powiązane i działają jako zunifikowana platforma. Wynika z tego, że kompletna architektura monolityczna powinna być rozbudowana, jeśli jeden z komponentów programu doznaje wzrostu zapotrzebowania. W miarę rozszerzania się bazy kodu aplikacji monolitycznej, dodawanie nowych funkcjonalności lub aktualizowanie istniejących staje się trudniejsze. Ta komplikacja ogranicza innowacyjność i sprawia, że wdrażanie nowatorskich koncepcji staje się wyzwaniem. Ponieważ zawierają wiele współzależnych i ściśle powiązanych operacji, projekty monolityczne stwarzają większe ryzyko w przypadku, gdy pojedynczy komponent popełni jakieś błędy.
W architekturze mikroserwisów każdy proces aplikacji jest wykonywany jako usługa przez oddzielne komponenty. Każda usługa ma określoną funkcję i jest zaprojektowana z myślą o możliwościach biznesowych. Każdy komponent może być uaktualniany, uruchamiany i rozszerzany w celu dopasowania do zapotrzebowania na poszczególne funkcjonalności programu, ponieważ są one obsługiwane oddzielnie.
Najważniejsze cechy mikroserwisów
Oto niektóre z głównych cech architektury mikroserwisów:
Wielość elementów.
Architektura mikroserwisów może być podzielona na kilka oddzielnych operacji składowych. Pozwala to na oddzielne wdrażanie, modyfikację i redeployment usług bez zagrażania strukturze systemu. Zamiast ponownie wdrażać kompletne aplikacje, wystarczy w ten sposób zmodyfikować jedną konkretną usługę. Strategia ta ma jednak swoje wady, takie jak kosztowne połączenia zdalne zamiast połączeń w trakcie procesu oraz zwiększone komplikacje podczas rozdzielania obowiązków między elementami.
Zaprojektowane dla przedsiębiorstw
Zazwyczaj architektura mikroserwisów jest zbudowana na celach i możliwościach firmy. Architektura mikroserwisów wykorzystuje grupy cross-funkcjonalne, w których różne zespoły rozwojowe mają konkretną koncentrację, w przeciwieństwie do konwencjonalnej strategii monolitycznego wzrostu. Każda grupa wytwarza określone produkty w oparciu o unikalne usługi, które komunikują się za pomocą magistrali komunikacyjnej.
Łatwe trasowanie
Podobnie jak w tradycyjnym systemie UNIX, mikroserwisy przyjmują zapytania, analizują je, a następnie produkują odpowiedź. Kilka innych stosów technologicznych, w tym Enterprise Service Buses, działa odwrotnie. Zaawansowane technologicznie rozwiązania są wykorzystywane do sekwencjonowania wiadomości, routingu i wdrażania ograniczeń biznesowych. Mikroserwisy zawierają rury, które przenoszą przepływy przechowywania danych i inteligentne punkty końcowe, które oceniają zarządzanie danymi i logikę zatrudnienia.
Zdecentralizowana
Tradycyjne techniki scentralizowanego zarządzania mogą być lepsze, ponieważ mikroserwisy obejmują różnorodność systemów. Zdecentralizowane zarządzanie jest preferowane przez ekosystem mikroserwisów, aby jego twórcy mogli dostarczyć narzędzia, które inni mogą wykorzystać do rozwiązania tych samych problemów. Architektura mikroserwisów zachęca do tworzenia zdecentralizowanych systemów informacyjnych. W systemach monolitycznych różne aplikacje przedsiębiorstwa współdzielą jeden logiczny magazyn danych. Jednocześnie w systemie mikroserwisowym każda usługa zazwyczaj utrzymuje swoje zarządzanie danymi.
Odporność na awarie
Architektura mikroserwisów jest stworzona do obsługi awarii. Jest dość realne, że usługa może się zepsuć, ponieważ wiele różnych usług współdziała ze sobą. W takich przypadkach użytkownik powinien delikatnie opuścić system, pozwalając jednocześnie na dalsze działanie pobliskich usług. Zarządzanie mikroserwisami pomaga jednak zmniejszyć szansę na awarię. Ten wymóg sprawia, że mikroserwisy są trudniejsze niż projekty monolityczne.
Ewolucyjnie
Architektura mikroserwisów jest strukturą ewolucyjną i jest odpowiednia dla sieci ewolucyjnych. W takich systemach nie można w pełni przewidzieć, które maszyny będą kontaktować się z Twoim programem w przyszłości. Wiele programów zaczyna się od monolitycznego projektu sterowanego domeną, ale może być stopniowo zmieniany na mikroserwisy, które komunikują się przez wcześniejszą monolityczną architekturę za pomocą bramek API, gdy pojawią się nowe potrzeby.
Korzyści z mikroserwisów
Oddzielna struktura komponentów w architekturze mikroserwisów ma wiele korzyści. Każda z cech, które wymieniliśmy powyżej, przyczynia się do tego. Wiele z budowanych dziś produktów oprogramowania polega na automatyzacji infrastruktury, a mikroserwis może pomóc w tym samym. Niektóre z zalet architektury mikroserwisów, o których powinieneś wiedzieć, to:
Agility
Mniejsze, autonomiczne grupy, które biorą odpowiedzialność za swoje działania, mogą być organizowane poprzez wykorzystanie mikroserwisów agility. Pracownicy mają możliwość bardziej autonomicznej i wydajnej pracy w określonym, ograniczonym otoczeniu. Nie muszą się martwić o wydajność i pracę pozostałych zespołów i komponentów deweloperskich. Skracają się czasy cykli rozwojowych. Może to zwiększyć ogólną przepustowość przedsiębiorstwa.
Możliwość dostosowania skalowania
Każda operacja może autonomicznie rozszerzać się, aby spełnić wymagania dotyczące oprogramowania, które obsługuje, dzięki mikroserwisom. Dzięki temu zespoły programistów mogą odpowiednio skalować wymagania dotyczące automatyzacji infrastruktury, obliczać koszty danej funkcji i zapewniać dostępność usług w przypadku wzrostu popytu. Bardziej prawdopodobne jest, że przedsiębiorstwa będą musiały rozbudować określoną jednostkę produktu, a nie cały produkt. Proces ten staje się znacznie prostszy dzięki architekturze mikroserwisów.
Proste wdrożenie
Integracja biznesu i wdrożenie są możliwe dzięki mikroserwisom, co sprawia, że testowanie nowych koncepcji i skalowanie wstecz, jeśli coś nie pasuje, jest proste. Niska cena porażki zachęca do innowacji i ułatwia aktualizacje kodu. Wyprzedzić konkurencję można tylko dzięki nowym pomysłom, a architektura mikroserwisów to ułatwia.
Niezależność techniczna
Architektura mikroserwisów nie wyznaje filozofii jeden za wszystkich. Zespoły mogą wybrać idealne rozwiązanie do rozwiązania swoich konkretnych problemów. Ten sam model lub narzędzie może działać tylko dla niektórych komponentów, a w zależności od potrzeb mogą wybrać te, które im odpowiadają. Dzięki temu każdy moduł, a z kolei każdy zespół, który z nim pracuje, zyskuje techniczną niezależność.
Kod wielokrotnego użytku
Kod, który został podzielony na zarządzalne, dobrze zdefiniowane komponenty, pozwala zespołom na wykorzystanie jego funkcjonalności na wiele sposobów. Usługa stworzona do konkretnego celu może być fundamentem dla innej funkcjonalności. Dzięki temu programiści mogą dodawać nowe funkcje do aplikacji, nie zaczynając od zera ze swoim kodem. Alternatywą byłoby wielokrotne pisanie podobnego kodu, co jest zbędne i frustrujące dla programistów.
Odporność
W skomplikowanym programie komputerowym na pewno zdarzą się pewne błędy i pomyłki. Jest to nieefektywne, jeśli cały system musi się wyłączyć z powodu błędu w jednej jednostce. Odporność programu na awarie zwiększa się dzięki autonomii usług. Architektura monolityczna sprawia, że awaria jednego elementu może doprowadzić do upadku całego programu. Programy wykorzystujące mikroserwisy reagują na całkowitą awarię usługi poprzez zmniejszenie możliwości, a nie załamanie. Tylko element, który uległ awarii musi zostać naprawiony, a pozostałe moduły mogą dalej działać jak zwykle.
Jak rozpocząć pracę z architekturą mikroserwisów?
Jak widzieliśmy powyżej, architektura mikroserwisów ma kilka zalet. Jest to dobry wybór do rozważenia przy następnym projekcie. Ale od czego zacząć? Podstawową strukturą, którą możesz podążać, jest rozpoczęcie od systemu monolitycznego i przejście do architektury mikroserwisów później. Możesz podzielić i ustrukturyzować swoich pracowników na zespoły i przydzielić im pracę.
Pomogłoby to, gdybyś pamiętał o funkcjonalnej strukturze projektu podczas rozpoczynania pracy z mikroserwisami. Ważne jest również, aby wdrożyć i hostować oddzielne komponenty niezależnie. Spróbuj przejść do opcji zarządzania danymi, które są specyficzne dla usług. Pomaga również przyjęcie najlepszej technologii, jaką można znaleźć i scentralizowanie operacji.
Przykłady mikroserwisów
Wiele znanych firm technologicznych stosuje mikroserwisy do różnych celów, w tym do uproszczenia ich architektury, przyspieszenia rozwoju oprogramowania oraz poprawy zdolności reagowania i aktualizacji systemów. Rozwój technik automatyzacji infrastruktury również przyczynił się do powszechnego przyjęcia tej architektury. Oto kilku liderów rynku, którzy stosują architekturę mikroserwisów w swoich systemach:
Amazon
Komercyjna strona internetowa firmy Amazon była monolitem posiadającym skomplikowane powiązania pomiędzy i pomiędzy jej wielowarstwowymi operacjami, kiedy zaczynała. Wymagało to starannego rozwoju oprogramowania za każdym razem, gdy trzeba było przeprowadzić aktualizację lub zadanie skalowania, aby zapewnić, że nic nie zawiedzie. Ta strategia była powszechna w tamtym czasie. Architektura monolityczna była wykorzystywana do rozwoju nawet dużych inicjatyw technologicznych realizowanych przez duże korporacje.
Ale w miarę jak baza użytkowników Amazona rosła, zatrudniali oni dodatkowe osoby do pracy nad nim, co skutkowało większą bazą kodu. W rezultacie architektura stała się trudniejsza do zmiany, zwiększając koszty przetwarzania i wydłużając cykl życia rozwoju.
Aby rozwiązać te problemy, Amazon rozbił swoje duże, monolityczne systemy na mniejsze, autonomiczne aplikacje korporacyjne. Programiści w pierwszych etapach badali kod źródłowy i wyodrębniali fragmenty kodu, które realizowały jeden cel. Po zakończeniu tej czynności jednostki te były zamykane wewnątrz warstwy usług internetowych. Na przykład dla różnych przycisków i kalkulatorów tworzono różne moduły. Obecnie Amazon rozwija i dystrybuuje produkty takie jak AWS i Apollo, dzięki czemu innym przedsiębiorstwom łatwiej jest objąć mikroserwisy.
Netflix
Netflix jest prekursorem w branży architektury mikroserwisów, podobnie jak Amazon. Kiedy gigant streamingu napotkał kilka wyzwań związanych ze skalowalnością i przerwami w świadczeniu usług, jego relokacja rozpoczęła się w 2008 roku.
Kiedy system zarządzania danymi Netflix uległ awarii, blokując wysyłki DVD do abonentów przez trzy dni, firma zdała sobie sprawę, że nadszedł czas, aby przejść na mikroserwisy. Netflix wybrał Amazon Web Services (AWS) jako dostawcę chmury, aby zrealizować swoje cele związane z migracją do chmury.
W 2009 roku Netflix rozpoczął przekształcanie swojej monolitycznej architektury, po jednej funkcji na raz, w architekturę mikroserwisów. Zaczęło się od konwersji platformy skryptowej do obsługi filmów, która nie jest przeznaczona dla użytkowników, do działania w chmurze AWS przy użyciu samotnej architektury mikroserwisów. Wkrótce potem rozpoczęła migrację swoich systemów konsumenckich do mikroserwisów i zakończyła ten proces w 2012 roku.
Uber
Ze względu na bariery ekspansji, Uber również postanowił wyłamać się ze swojej monolitycznej struktury, podobnie jak Amazon i Netflix. Sieć ride-sharingowa napotkała trudności w łączeniu swoich szybko rozwijających się operacji międzynarodowych, a także nieefektywności w tworzeniu i wprowadzaniu nowych usług. Doszło do tego, że nawet podstawowe aktualizacje i dostosowania systemu wymagały wysoko wykwalifikowanych programistów ze względu na skomplikowaną strukturę aplikacji.
Uber podzielił swoją monolityczną aplikację na architekturę mikroserwisów zasilaną przez chmurę, aby rozwiązać problemy, które przyniosła. Wkrótce pojawiły się specyficzne mikrousługi dla operacji firmy, takie jak zarządzanie danymi podróży i zarządzanie klientami.
Czy mikroserwisy to przyszłość
Architektura mikroserwisów jest silną koncepcją o znaczących zaletach dla rozwoju i wdrażania systemów korporacyjnych. Kilku programistów i firm stosuje strategie wykorzystania bramek API, które mogą być skategoryzowane jako mikroserwisy, nie przyjmując nigdy tej nazwy ani nawet nie identyfikując swojego zachowania jako SOA.
Kilka stosów technologicznych próbuje rozwiązać problemy, które architektura mikroserwisów próbuje naprawić, takie jak UDDI. Są one jednak skomplikowane w implementacji i nie są ogólnie stosowane w nowszych systemach. Biorąc pod uwagę rosnącą złożoność i potrzeby komunikacyjne programów SaaS, technologii wearable i Internetu rzeczy, jest oczywiste, że architektura mikroserwisów ma przed sobą pomyślną przyszłość.
Jednym z problemów, z jakimi borykają się mikroserwisy, jest to, że każda jednostka z czasem staje się coraz bardziej współzależna. Bramki API, jak również odkrywanie usług, są dość przydatne w tej sytuacji. Budowanie bramy API pozwala wszystkim użytkownikom wejść przez jeden punkt, dzięki czemu bramy API mogą oferować różne API klientów. Brama API może dodatkowo zastosować środki bezpieczeństwa, takie jak potwierdzenie autoryzacji klienta do złożenia żądania.
W jaki sposób AppMaster pomaga?
Jak już wspomnieliśmy, no-code development naprawdę redefiniuje sposób, w jaki deweloperzy podchodzą do kodowania. Sprawił, że zwykła osoba może budować swoje pomysły w produkty programowe nawet bez różnych języków programowania lub doświadczenia. Postęp wielu przydatnych platform i narzędzi no-code również ułatwił ten proces.
AppMaster jest jedną z takich platform, gdzie możesz budować swoje produkty od podstaw, nawet bez kodowania! Możesz tworzyć kod dla wszystkich rodzajów aplikacji i nie martwić się o zatrudnianie całego zespołu programistów. Jest to znacznie prostszy i mniej kosztowny proces. Nie musisz martwić się o własność kodu, który tworzysz, ponieważ będzie on należał tylko do Ciebie.
Jako nowoczesny styl architektoniczny, architektura mikroserwisów jest bardzo dobrym i stabilnym stylem architektonicznym do tworzenia złożonych aplikacji i projektów. Platforma AppMaster jest zbudowana na zasadzie mikroserwisowych backendów i mikroserwisowych frontów. Wszystko skaluje się dynamicznie, dzięki stylowi architektonicznemu. Oznacza to, że możliwe jest automatyczne skalowanie, jeśli mamy zwiększone obciążenie jakiegoś komponentu. Dzieje się tak dzięki separacji wszystkich komponentów w architekturze mikroserwisowej.
Zamiast skalować cały produkt, co może pochłaniać niepotrzebne zasoby, możemy teraz skalować tylko jeden komponent, który będzie konkretnie wykonywał dane wymagane zadanie. Ponadto oferujemy naszym klientom mikroserwisowe backendy z pomocą projektanta za pośrednictwem naszej platformy. Mogą oni stworzyć wiele mikroserwisów backendowych używając tylko naszej platformy.
Podsumowanie
Jeśli jesteś zupełnie nowy w systemie architektury mikroserwisów, lepiej jest zacząć od małego. Zacznij swój projekt od jednego lub dwóch komponentów lub modułów. Z czasem i doświadczeniem, możesz powoli skalować w górę. Proces ten będzie nieco łatwiejszy, jeśli masz już podstawowy system monolityczny.
Zobaczyliśmy, czym jest architektura mikroserwisowa i jakie są jej liczne zalety. Nowoczesne aplikacje nie mogą pracować z monolitycznym stylem architektonicznym bez napotkania problemów w końcu. Chociaż architektura mikroserwisów ma pewne komplikacje, jest znacznie lepszym wyborem niż jej odpowiednik. Architektura mikroserwisów sprawia, że aplikacje programowe mogą się skalować i stać się bardziej innowacyjne.
