Про мікросервісну архітектуру

Мікросервісна архітектура (MSA) – це підхід до розроблення ПЗ, за якого додаток розбивається на невеликі, незалежні сервіси. Кожен сервіс виконує свою певну функцію і взаємодіє з іншими сервісами через легковагі протоколи.

Основні принципи мікросервісної архітектури полягають у: декомпозиції, незалежності, легковаговій взаємодії.

Чи завжди так було? Ні, звісно. Традиційно додатки будувалися у вигляді монолітів, де всі компоненти були інтегровані в єдину програму. Цей підхід мав свої переваги – простоту розробки та розгортання. Однак із плином часу став стикатися з проблемами масштабованості та підтримки.

З розвитком технологій і появою нових потреб ринку, архітектурні підходи стали еволюціонувати. Мікросервісна архітектура виникла як відповідь на ці виклики, тому що пропонувала новий спосіб побудови додатків. У підсумку цей підхід став настільки популярним в індустрії розроблення програмного забезпечення, що його почали використовувати такі великі компанії, як Netflix, Amazon і Google.

Навіщо потрібні мікросервіси і яке за ними майбутнє – розбираємося далі в матеріалі…

Основні концепції 

Основний принцип мікросервісної архітектури полягає в розбитті додатка на невеликі, незалежні компоненти, які називаються мікросервісами. Кожен мікросервіс відповідає за конкретну частину функціональності програми.

Хочете приклад мікросервісної архітектури? Будь ласка. Скажімо, один сервіс може відповідати за обробку платежів, інший – за управління користувачами, третій – за генерацію звітів, і так далі. Таке розбиття дає змогу розробникам зосередитися на конкретних завданнях і розробляти сервіси незалежно один від одного. Крім того, це спрощує масштабування і забезпечує гнучкість при внесенні змін, оскільки кожен сервіс може бути розгорнутий і масштабований окремо.

Ще одним ключовим аспектом мікросервісної архітектури є взаємодія між сервісами. Вони спілкуються один з одним через легковагі протоколи, такі як HTTP, AMQP, або gRPC. Це дає змогу забезпечити гнучкість та ефективність взаємодії між компонентами застосунку.

Наприклад, один мікросервіс може запросити дані в іншого сервісу через HTTP API або надіслати повідомлення в чергу повідомлень для асинхронної обробки. Така легка взаємодія забезпечує гнучкість у розгортанні та масштабуванні додатків, а також спрощує оновлення та підтримку коду.

Переваги 

Мікросервіс має низку значних переваг. По-перше, він забезпечує гнучкість у розробці та підтримці додатків, даючи змогу швидко вносити зміни та додавати нову функціональність. Крім того, завдяки декомпозиції додатка на незалежні сервіси, мікросервіси забезпечують поліпшену масштабованість і відмовостійкість. Нарешті, вони дають змогу швидше доставляти новий функціонал до кінцевих користувачів, що особливо важливо в умовах мінливого ринку.

Недоліки та виклики

Однак, крім переваг, мікросервісна архітектура також має свої недоліки та виклики. Один із головних викликів – це управління складністю розподіленої системи. За наявності безлічі мікросервісів стає складніше відстежувати та керувати їхньою взаємодією. Крім того, необхідно забезпечити безпеку і цілісність даних, що може потребувати додаткових зусиль. Ще однією проблемою є складність моніторингу та логування в розподіленому середовищі, оскільки необхідно відстежувати роботу всіх сервісів і забезпечити централізоване збирання та аналіз логів.

Технології

Розглянемо деякі ключові платформи та інструменти, які допомагають реалізувати мікросервісну архітектуру:

• Docker: це платформа для управління контейнеризованими додатками. Дозволяє упаковувати додатки та їхні залежності в контейнери, забезпечуючи портабельність і консистентність у різних середовищах розгортання.

• Kubernetes: це оркестратор контейнерів, який автоматизує розгортання, масштабування та управління контейнеризованими додатками. Він дає змогу керувати кластером контейнерів і забезпечує високу доступність і відмовостійкість додатків.

• Spring Boot: це фреймворк для розробки Java-додатків, що спрощує створення самостійних мікросервісів. Надає безліч інструментів для прискорення розробки та підвищення продуктивності додатків (з роботою даного фреймворку студенти компанії FoxmindED зазвичай знайомляться на курсі Java Spring).

• Service Mesh (наприклад, Istio): це інфраструктурний шар, який забезпечує контроль, безпеку та моніторинг взаємодії між сервісами. Наприклад, Istio надає можливості для маршрутизації трафіку, керування доступом і моніторингу мережевої активності.

Наведемо приклади використання хмарних провайдерів для розгортання мікросервісів:

• Amazon Web Services (AWS): надає сервіси, як-от Amazon Elastic Container Service (ECS), Amazon Elastic Kubernetes Service (EKS) та AWS Lambda для серверного виконання коду.

• Google Cloud Platform (GCP): пропонує аналогічні сервіси, як-от Google Kubernetes Engine (GKE) для управління Kubernetes-кластерами, Google Cloud Functions для серверного виконання коду та Google App Engine.

• Microsoft Azure: надає Azure Kubernetes Service (AKS), Azure Functions для серверного виконання коду та Azure App Service для розгортання веб-додатків.

Архітектурні патерни та найкращі практики

Розглянемо, які шаблони проєктування використовують для вирішення типових проблем мікросервісів:

• Circuit Breaker: Обробляє збої в роботі сервісів, запобігаючи їхньому поширенню та забезпечуючи гнучке управління помилками.
• Service Registry/Discovery: Дозволяє сервісам знаходити один одного і взаємодіяти в розподіленому середовищі.
• API Gateway: створює єдину точку входу для зовнішніх запитів до мікросервісів, забезпечуючи зручність взаємодії та управління трафіком.
• Saga: керує транзакціями і забезпечує цілісність даних, розбиваючи її на серію кроків і забезпечуючи відкат у разі збоїв.

Які пропонуються стратегії розгортання і безперервної інтеграції/доставки (CI/CD)?

• CI/CD Pipelines: автоматизують процеси збирання, тестування та розгортання мікросервісів, забезпечують швидке та надійне доправлення змін до продакшну.
• Blue-Green Deployment: мінімізує час простою та ризики під час оновлення застосунку, розгортає нову версію паралельно з поточною та перенаправляє трафік після успішного тестування.
• Canary Deployment: впроваджує нові версії застосунку поетапно, збираючи зворотний зв’язок перед повним розгортанням.
• Immutable Infrastructure: створює незмінювану інфраструктуру та контейнери після розгортання, забезпечує консистентність оточень і спрощує управління.

Кейс-стаді: успішні приклади 

Мікросервісна архітектура активно застосовується в різних компаніях по всьому світу. Розглянемо кілька успішних таких прикладів впровадження:

• Netflix

• Один із піонерів використання мікросервісів.
• Розбив свою систему на більш ніж 500 незалежних сервісів.
• Досяг високої масштабованості та відмовостійкості.

• Amazon

• Використовує мікросервіси для своїх e-commerce і AWS платформ.
• Забезпечує високу продуктивність і доступність.
• Дає змогу швидко додавати нові функції.

• Spotify

• Використовує мікросервіси для своєї музичної streaming платформи.
• Забезпечує персоналізований досвід для користувачів.
• Легко масштабується для мільйонів користувачів.

FoxmindEd – це навчальний центр, що має велику різноманітність напрямків курсів для новачків та програмістів з досвідом!

Тільки починаєте свій шлях в ІТ? Спробуйте курси Start

Вже маєте базові навички програмування? Тоді
курси Junior саме для вас.

Хочете поглибити свої знання в ІТ? Ми маємо курси Middle/Senior

Які ж уроки ми можемо винести з цих проєктів?

1. Важливість ретельного проєктування, яке є ключовим фактором успіху.
2. Перевага незалежної розробки, що сприяє прискоренню процесу розробки.
3. Значення автоматизації в процесі CI/CD і моніторингу.
4. Культура DevOps, яка передбачає співпрацю між розробниками та операторами, що також відіграє важливу роль в успіху проєкту.

Як почати перехід на мікросервіси

Перехід від монолітної архітектури до мікросервісної – це складний і багатоетапний процес, що потребує ретельного планування та виконання. Отже, що слід зробити?

1. Оцінити поточну архітектуру

• Провести аналіз слабких місць і проблем поточної архітектури застосунку.
• Ідентифікувати залежності між компонентами та виявити потенційних кандидатів для виділення в мікросервіси.

2. Визначити бізнес-цілі

• Чітко сформулювати цілі переходу до мікросервісної архітектури, включно з вимогами до продуктивності та гнучкості застосунку.

3. Розробити стратегію міграції

• Визначити послідовність виділення компонентів і спланувати поетапну міграцію.
• Розробити план тестування, розгортання та моніторингу кожного нового сервісу.
• Враховувати ризики і розробити стратегії їх зниження.

4. Виділити функціональність

• Визначити межі та інтерфейси між мікросервісами для забезпечення їхньої незалежності.
• Використовувати методи декомпозиції для виділення функціональності в окремі сервіси.

5. Вибрати технології та інструменти

• Визначити відповідні технології та інструменти для реалізації мікросервісної архітектури.
• Впровадити інструменти для автоматизації та моніторингу мікросервісів.

6. Поступово впроваджувати та масштабувати

• Впроваджувати нові мікросервіси і відмовлятися від старих компонентів моноліту.
• Масштабувати нові сервіси в міру збільшення навантаження.

7. Навчити персонал

• Забезпечити навчання команди новим технологіям та інструментам, пов’язаним із мікросервісами.
• Організувати навчальні сесії та обмін досвідом всередині команди.

8. Оцінити й оптимізувати

• Постійно оцінювати процес міграції та результати, вносити корективи в стратегію за необхідності.
• Оптимізувати продуктивність і масштабованість мікросервісів на основі зворотного зв’язку.

Майбутнє 

У майбутньому намагатимуться спростити процеси розробки та управління мікросервісами. Вони застосовуватимуться не тільки у веб-додатках, а й в інших галузях, як-от Інтернет речей і хмарні обчислення.

Крім того, зростання технологій штучного інтелекту та аналітики дасть змогу автоматизувати процеси й аналізувати дані в реальному часі. Тож гібридні архітектури об’єднають переваги мікросервісів та інших підходів, забезпечуючи цим самим гнучкість вибору архітектури.

Стандартизація інтерфейсів і протоколів також поліпшить інтеграцію різних сервісів, а безпека стане важливішою при зростанні складності архітектур.

Ну, і подальший розвиток практик DevOps і методів безперервної інтеграції та доставки (CI/CD) прискорить розгортання мікросервісів. Усе це визначатиме майбутнє мікросервісної архітектури, де ключовим буде вміння компаній адаптуватися до нових технологій.

Висновок

Ми розібралися, що таке мікросервіси та наскільки вони важливі. Це потужний інструмент для розробки сучасного програмного забезпечення. А такі переваги як гнучкість, масштабованість і швидкість розгортання роблять їх дедалі популярнішим вибором для різних проєктів.

Незважаючи на виклики та складнощі, пов’язані з їхнім упровадженням, мікросервіси залишаються важливим напрямом розвитку ІТ-індустрії, надихаючи на подальше вивчення та застосування цієї архітектурної парадигми в нових проєктах.