Ви повинні подумати мудро, перш ніж приймати рішення щодо перенесення монолітної програми на еквівалент мікросервісу. Якщо ви не помітите вдалий час для переходу, ви можете значно відстати від конкурентів.
В останні роки перехід від монолітної архітектури до мікросервісів став популярним трендом у розробці програмного забезпечення. Оскільки організації прагнуть покращити масштабованість і гнучкість своїх програм, перехід від монолітної архітектури до архітектури мікросервісів стає все більш популярним варіантом. Але що саме являє собою цей перехід і чому він може бути правильним вибором для вашої організації?
У цій статті досліджуються відмінності між монолітною, N-рівневою та мікросервісною архітектурами. Тут також обговорюється, коли і як перейти на архітектуру мікросервісів.
Давайте зануримося! 😀
Що таке монолітна архітектура?
Монолітна архітектура — це шаблон проектування програмного забезпечення, у якому вся програма будується як єдина автономна одиниця. У монолітній архітектурі всі компоненти програми, включаючи інтерфейс користувача, бізнес-логіку та сховище даних, об’єднані в єдину кодову базу.
Плюси 👍
- Простота: монолітну архітектуру легко зрозуміти та з нею легко працювати.
- Просте розгортання: монолітна програма є єдиним блоком, що полегшує її розгортання.
- Покращена продуктивність: зв’язок між компонентами в монолітній програмі відбувається швидше, що сприяє підвищенню продуктивності.
- Економія коштів: розробка монолітної архітектури може бути дешевшою, ніж інші архітектури.
- Знайомство: багато розробників знайомі з монолітними архітектурами і можуть віддати перевагу цьому підходу.
Мінуси 👎
- Проблеми гнучкості: зміна одного компонента може вплинути на всю систему в монолітній архітектурі.
- Труднощі масштабування: Масштабування монолітної програми вимагає масштабування всієї системи.
- Вищі витрати на технічне обслуговування: підтримка монолітної архітектури може бути дорогим і трудомістким, оскільки програма зростає та стає складнішою.
- Обмежене повторне використання коду: може бути нелегко повторно використовувати код у різних частинах програми в монолітній архітектурі.
Що таке багаторівнева архітектура?
У багаторівневій архітектурі ми ділимо систему на кілька рівнів. Ці шари працюють разом, щоб виконувати певну функцію. По-перше, кожен рівень відповідає за один конкретний аспект системи. Потім вони спілкуються один з одним, щоб виконати завдання.
Загалом ця архітектура працює над розділенням завдань і використовує рівні для кожного конкретного завдання. Наприклад, на наступному зображенні показано 3-рівневу архітектуру типової програми MVC. Рівень моделі обробляє джерела даних, а View служить рівнем презентації. Контролер діє як обробник між шарами моделі та перегляду.
Типова 3-рівнева архітектура MVC
Плюси 👍
- Покращена безпека: різні рівні програм ускладнюють доступ зловмисників до конфіденційних даних або функцій.
- Краща масштабованість: рівні можна масштабувати незалежно, що полегшує роботу зі збільшенням використання або навантаження на систему.
- Покращена ремонтопридатність: розділення проблем у багаторівневій архітектурі спрощує технічне обслуговування та оновлення різних частин програми.
- Підвищена гнучкість: модульна архітектура забезпечує більшу гнучкість у додаванні або зміні функцій. Крім того, інтеграція з іншими системами також легша.
- Покращене повторне використання коду: багаторівневий дизайн підтримує модульність. Ви можете використовувати той самий рівень бізнес-логіки з різними рівнями презентації.
Мінуси 👎
- Підвищена складність: використання кількох рівнів може ускладнити систему, ускладнивши її розуміння та підтримку.
- Збільшений час розробки: створення багаторівневої архітектури може тривати довше, ніж однорівневої архітектури через додаткові рівні та зв’язок між ними.
- Збільшення зусиль щодо розгортання та налаштування: розгортання та налаштування багаторівневої системи може зайняти більше часу та бути складнішим, ніж однорівнева система.
- Підвищені вимоги до апаратного забезпечення та інфраструктури: для належної роботи багаторівневої архітектури може знадобитися більше апаратних та інфраструктурних ресурсів.
- Збільшення зусиль щодо тестування: тестування багаторівневої системи може бути складнішим і трудомістким через додаткові рівні та зв’язок між ними.
Що таке архітектура мікросервісів?
Архітектура мікросервісів розбиває програму на невеликі незалежні служби, які спілкуються через API.
Мікросервіси
Такий підхід забезпечує більшу гнучкість і масштабованість, оскільки кожну службу можна розробляти та розгортати незалежно. Крім того, збільшення чи зменшення масштабу відповідно до вимог стає легшим. Таким чином, архітектура мікросервісів особливо добре підходить для хмарних середовищ, де ресурси можна швидко розподіляти та звільняти за потреби.
Плюси 👍
- Масштабованість: мікросервіси можуть масштабуватися незалежно, що дозволяє масштабувати конкретні частини вашої програми за потреби.
- Стійкість: якщо одна мікрослужба виходить з ладу, інші служби можуть продовжувати роботу. Це покращує загальну стійкість програми.
- Модульність: ви можете розробляти, тестувати та розгортати кожен мікросервіс окремо. Таким чином, модифікація або оновлення окремих служб стає більш керованою.
- Гнучкість: за допомогою мікросервісів у вас є можливість вибирати різні технології для різних сервісів. Таким чином, це дозволяє використовувати найкращі інструменти для кожної роботи.
- Простота розгортання: ви можете розгортати мікросервіси незалежно, що спрощує розгортання нових версій програми.
Мінуси 👎
- Підвищена складність: керування кількома незалежними службами може бути складнішим.
- Вищі вимоги до ресурсів: для роботи багатьох служб може знадобитися більше ресурсів та інфраструктури.
- Збільшення витрат на зв’язок: для зв’язку між службами потрібні API.
- Підвищена складність тестування та розгортання. Тестування та розгортання багатьох служб може бути складним.
Монолітні проти багаторівневих та мікросервісів
У наведеній нижче таблиці підсумовано всі основні відмінності: –
Comparison MetricMonolithic ArchitectureMulti-tier ArchitectureMicroservices ArchitectureComplexitySimplestMore ComplexMost ComplexNetwork TrafficMinimalMinimal (as long as tiers are on the same network)MaximumDevelopment TimeLesserMore than monolithicMore than multi-tierReuse of CodeLesserMaximumMinimumDependency on DevOpsNoNoHighDifficulty in Global Testing & DebuggingNoNoYesEase Level in ScalabilityLowMediumHighDeployment TimeLessHighLessEase level in maintenance and updatingLowMediumHighTime to MarketSlowerSlowerFasterFault tolerance levelLowLowHighModularity levelLowMediumHighРівень незалежності розгортанняLowLowHighComparison Монолітні, багаторівневі та мікросервісні архітектури
Від монолітності до мікросервісів: який правильний час для переходу
На це запитання немає однозначної відповіді, оскільки рішення про перехід від монолітної архітектури до архітектури мікросервісів залежатиме від конкретних потреб і цілей вашої програми. Ось кілька факторів, на які слід звернути увагу, вирішуючи, чи здійснювати перехід:
- Розмір і складність програми: архітектура мікросервісів може спростити розробку та підтримку, якщо ваша програма є великою та складною з багатьма взаємопов’язаними компонентами. Однак монолітної архітектури може бути достатньо, якщо ваша програма є відносно невеликою та простою.
- Необхідний рівень масштабованості: якщо ваша програма потребує швидкого та легкого масштабування, щоб відповідати мінливим вимогам, архітектура мікросервісів може бути кращим вибором. Оскільки мікросервіси можуть масштабуватися незалежно, ви можете масштабувати окремі частини програми відповідно до ваших потреб.
- Необхідний рівень гнучкості: якщо вам потрібно мати можливість змінювати або оновлювати окремі компоненти вашої програми, не впливаючи на всю програму, архітектура мікросервісів може бути кращим вибором. Це тому, що кожен мікросервіс можна розробити, протестувати та розгорнути незалежно.
- Ресурси, доступні для розробки та обслуговування: якщо у вас є велика команда з навичками та ресурсами для розробки та підтримки архітектури мікросервісів, це може бути хорошим вибором для вашої програми. Однак монолітна архітектура може бути більш керованою, якщо ваша команда невелика або не має необхідних навичок.
Від монолітності до мікросервісів: успішні шляхи
Зрештою, рішення про перехід від монолітної архітектури до мікросервісів залежатиме від конкретних потреб і цілей вашої програми. Важливо ретельно оцінити плюси та мінуси кожного архітектурного стилю та вибрати той, який найкраще відповідає потребам вашої програми.
Ви можете очікувати практичних прикладів, щоб оцінити, як великі компанії приймають рішення щодо міграції. Давайте обговоримо приклади Amazon і Netflix, щоб дізнатися, як вони визначили правильний час для міграції.
приклад Amazon
Amazon — відомий гігант роздрібної торгівлі, який спочатку використовував монолітну архітектуру для свого веб-сайту. Однак із зростанням кодової бази та збільшенням кількості розробників, що працюють на платформі, ставало все важче розв’язувати залежності та вносити зміни чи оновлення на платформу. Це призвело до затримок у розробці та проблем із кодуванням, а також ускладнило масштабування платформи для задоволення потреб її клієнтської бази, яка швидко зростала.
Щоб вирішити ці проблеми, Amazon розбив свої монолітні додатки на менші, незалежно запущені програми для певних послуг. Це включало аналіз вихідного коду та вилучення одиниць коду, які служили одній функціональній меті, загортання їх в інтерфейс веб-сервісу та призначення права власності на кожну службу групі розробників.
Джерело: Графік залежностей служби Amazon у реальному часі
Підхід до мікросервісів дозволив Amazon легко вносити зміни та оновлення на свою платформу. Крім того, це дозволило масштабувати певні компоненти за вимогою. Незважаючи на труднощі, пов’язані з переходом, переваги архітектури мікросервісів були значними. Платформа електронної комерції Amazon зараз обробляє понад 2,5 мільярда пошукових запитів щодо продуктів і включає мільйони товарів від сотень тисяч продавців.
Практичний приклад Netflix
Зараз Netflix є дуже популярною та відомою компанією. Він доступний у 190 країнах і має понад 223 мільйони платних користувачів станом на 2022 рік.
У 2008 році Netflix зіткнувся з серйозним пошкодженням бази даних, і проблема виникала протягом 3 довгих днів. Це був момент, коли компанія усвідомила проблеми одноточкових відмов монолітної конструкції. Тож Netflix поступово перейшов від монолітної архітектури до хмарних мікросервісів за допомогою веб-сервісів Amazon.
Netflix знадобилися роки, щоб перенести свої програми, орієнтовані на клієнтів, і не орієнтовані на них. Проте переваги величезні. Між 2008 і 2015 роками місячна кількість годин перегляду компанії різко зросла в 1000 разів, що призвело до високих доходів і прибутків.
Як вручну перенести вашу програму з монолітної на мікросервісну архітектуру
Ви можете виконати кілька кроків для міграції (вручну) вашої програми з монолітної архітектури на мікросервіси:
Загалом, перехід від монолітної архітектури до мікросервісів може бути складним і трудомістким. Важливо ретельно спланувати та виконати міграцію, щоб забезпечити успіх.
Зручні інструменти для міграції монолітних до мікросервісів
Є кілька інструментів, які можуть допомогти в процесі розкладання монолітної програми на мікросервіси. Наприклад, IBM Mono2Micro, Decomposition Tool і Decomposer є найпопулярнішими інструментами, які допомагають у процесі декомпозиції.
Ці інструменти забезпечують набір автоматизованих або напівавтоматичних механізмів для ідентифікації мікросервісів і рефакторингу коду. Крім того, вони допомагають налаштувати і керувати інфраструктурою, необхідною для розміщення мікросервісів.
Автодекомпозиція для міграції монолітних до мікросервісів: футуристичний тренд
Останній бум штучного інтелекту та машинного навчання змінив традиційні підходи до виконання наших завдань. Хіба не було б чудово, якби машини могли виконувати складні монолітні завдання декомпозиції мікросервісів?
Хоча може здатися, що використання штучного інтелекту, щоб допомогти розкласти монолітну програму на мікросервіси, легко. Проте це шлях, сповнений викликів. Ось чому ви знайдете лише кілька повних досліджень з цього завдання.
Абдулла та ін. al. запропонував підхід до навчання без нагляду для автоматичної декомпозиції веб-додатків на мікросервіси. Наступна концептуальна діаграма показує загальну роботу процесу автоматичного розкладання.
Джерело: Abdullah, M., Iqbal, W., & Erradi, A. (2019). Підхід до неконтрольованого навчання для автоматичної декомпозиції веб-додатків на мікросервіси. Журнал систем і програмного забезпечення, 151, 243-257.
Процес автоматичного розкладання складається з трьох простих кроків.
Крок 01: Доступ до журналів доступу URI
Кожна веб-сторінка на веб-сайті має унікальний уніфікований ідентифікатор ресурсу (URI). На щастя, веб-сервери, на яких розміщені такі програми, зберігають журнали доступу (наприклад, час відповіді та розмір документа) до цих URI. Першим кроком є збір цих журналів доступу.
Крок 02: Застосуйте алгоритм ML для кластеризації
Алгоритм кластеризації — це неконтрольований метод машинного навчання, який за набору точок даних створює K кластерів із точками даних подібної природи. Цей алгоритм кластеризації за допомогою історичних даних журналів доступу створює кластери URI з подібним часом доступу та розміром документа відповіді.
Крок 03: Розгортання кластерів для мікросервісів
Ви можете створити мікросервіс для кожного кластера URI. Потім ви можете розгорнути ці мікросервіси в будь-якій хмарній інфраструктурі.
Примітка. Ця техніка автоматичного розкладання є специфічною для монолітних веб-додатків і представлена лише для того, щоб дати вам уявлення про останні тенденції епохи.
Найкращі методи переходу з монолітної архітектури на мікросервіси
Ось кілька найкращих практик, яких слід дотримуватися під час переходу з монолітної архітектури на мікросервіси:
- Почніть з малого: часто найкраще почати з перенесення невеликої автономної частини програми на архітектуру мікросервісів. Це дає змогу вивчити процес і внести будь-які необхідні зміни, перш ніж братися за більші частини програми.
- Визначте відповідні мікросервіси: ретельно визначте бізнес-можливості вашої програми. Також потрібно визначити, чи можна реалізувати ці можливості як незалежні мікросервіси.
- Створіть чіткі інтерфейси: переконайтеся, що інтерфейси між мікросервісами чітко визначені та прості у використанні. Це полегшить розробку та підтримку мікросервісів.
- Використовуйте контейнери. Контейнери можуть спростити розгортання мікросервісів і керування ними, дозволяючи об’єднати мікросервіси та його залежності в єдиний автономний блок.
- Використовуйте інфраструктуру, зручну для мікросервісів: щоб підтримувати архітектуру мікросервісів, вам знадобиться інфраструктура, яка може обробляти підвищену складність і трафік, створений мікросервісами. Це може включати використання таких технологій, як сервісні сітки, шлюзи API та розподілене трасування.
- Ретельно перевірте: ретельно перевірте мікросервіси, щоб переконатися, що вони функціонують належним чином і що інтерфейси між ними працюють правильно.
- Відстежуйте мікросервіси та керуйте ними: важливо стежити за їх продуктивністю та справністю та вживати відповідних заходів, якщо виникають проблеми. Це може передбачати використання таких інструментів, як аналіз журналів, моніторинг продуктивності та відстеження помилок.
Одним словом, ретельне планування та виконання є ключем до успішної міграції. Дотримуючись цих найкращих практик, ви можете переконатися, що міграція пройде гладко, виконуючи саму мету.
Висновок
Архітектура мікросервісів є найбільш гнучкою та масштабованою архітектурою для сучасної ери хмарних обчислень. Це дозволяє масштабувати певні частини програми за потреби та змінювати чи оновлювати окремі служби, не впливаючи на всю програму. Однак його також може бути складніше розробити та підтримувати.
Зрештою, вибір стилю архітектури залежатиме від конкретних потреб і цілей вашої програми. Фактори, які слід враховувати, включають розмір і складність програми, необхідний рівень масштабованості та гнучкості, а також ресурси, доступні для розробки та обслуговування.