Архітектура мікросервісів — це гнучкий, масштабований і модульний стиль розробки програмних додатків. Він передбачає поділ великих програм на маленькі незалежні частини, які виконують певні функції.
Загалом архітектура забезпечує структуру для створення, оновлення, тестування, розгортання та незалежного обслуговування кожної служби. Таким чином, це дозволяє розробникам створювати програми як сукупність кількох автономних служб.
Більшість сучасних хмарних додатків є гарними прикладами мікросервісів, створених за допомогою контейнерів. Контейнери містять набір усіх кодів, бібліотек, виконуваних файлів, файлів та інших ресурсів, необхідних для роботи мікросервісу. Отже, розробники можуть створювати програми, не турбуючись про залежності.
Джерело: microsoft.com
Сьогодні такі компанії, як Netflix, Amazon, Uber, eBay та інші, перейшли від традиційних монолітних програм до мікросервісів. Ця зміна призвела до появи більш зручних для клієнтів додатків і надійних і покращених послуг.
Огляд
Оскільки підприємства продовжують шукати способи залишатися конкурентоспроможними в невизначеному та складному середовищі, вони шукають шляхи підвищення ефективності. Зокрема, розробники програмного забезпечення впроваджують нові методи створення та підтримки програм, додавання функцій тощо.
Для цього вони переходять від монолітної архітектури до мікросервісів. І це дозволяє їм створювати програми та нові функції швидше та надійніше. Крім того, розробники та компанії можуть регулярно оновлювати додатки за допомогою невеликих, міжфункціональних і слабко пов’язаних команд.
Архітектура мікросервісів підтримує постійну розробку та розгортання програмного забезпечення. Кожна команда може створити серію невеликих змін і швидше протестувати програму та нові функції за допомогою автоматизованого конвеєра розгортання.
Джерело: aws.amazon.com
В ідеалі архітектура долає більшість проблем і обмежень монолітної архітектури. Розбиваючи великі та складні додатки на менші блоки, це полегшує розробку великих і складних додатків як набору кількох незалежних підрозділів.
Як працює архітектура мікросервісів
Архітектура мікросервісів — це стиль, який дозволяє розробникам створювати програму як набір слабко пов’язаних, незалежно розгорнутих служб. Кожна служба, якою володіє невелика спеціалізована команда, є автономною та зосереджена на вирішенні конкретної бізнес-функції.
Команди можуть створювати, розгортати, модифікувати, тестувати та підтримувати кожен із модулів незалежно, не впливаючи на інші служби. На відміну від монолітної програми, де всі служби об’єднані в один блок без будь-яких обмежень, архітектура мікросервісів поділяє кожну бізнес-функціональність в єдиний незалежний блок.
Кожен мікросервіс зосереджується на певній функції, як-от журналювання, виставлення рахунків, пошук, обмін повідомленнями тощо. Об’єднання кількох мікросервісів призводить до створення однієї програми з різними функціями. Хоча деякі мікросервіси можуть виконувати певну бізнес-функцію окремо, бувають випадки, коли дві або більше служб працюють разом, щоб виконати більш складне завдання.
В архітектурі розробники можуть розбити велику складну програму на основі бізнес-вимог або функціональних вимог (по вертикалі). Це призводить до менших незалежно розгорнутих підрозділів.
Деякі операції потребують лише одного мікросервісу. Однак деякі складні або вимогливі операції розподіляються між кількома мікросервісами. У такому випадку субодиниці спілкуються один з одним за допомогою легких синхронних або асинхронних мережевих викликів, не залежних від мови, таких як REST, gRPC або обмін повідомленнями.
Крім того, клієнти не спілкуються безпосередньо з мікросервісами. Натомість вони використовують шлюзи API, які пересилають запит до відповідного мікросервісу.
Характеристики мікросервісної архітектури
Кожна мікрослужба або процес програми працює як слабко пов’язана окрема служба зі своєю логікою та залежностями. І команди можуть змінювати, тестувати, оновлювати, розгортати та масштабувати мікросервіс, не впливаючи на інші в одній програмі.
Деякі характеристики архітектури мікросервісів:
- Програма містить кілька окремих процесів, які можна розгортати незалежно один від одного. Однак система може викликати кілька мікросервісів для обслуговування одного запиту користувача.
- Архітектура підтримує гранулярне та горизонтальне масштабування.
- Мікросервіси мають зовнішні межі та не спілкуються один з одним усередині. Натомість вони спілкуються один з одним за допомогою легких мережевих викликів, таких як RPC і обмін повідомленнями.
- Він складається з спеціалізованих і простих підрозділів, кожен з яких займається певною бізнес-функцією або проблемою. Найчастіше кожна команда розробників має досвід у певному компоненті.
- Оскільки попит на додаткові функції зростає, розробники можуть додати більше коду, що зробить програму складнішою. У такому випадку команди можуть далі розбити його на більш незалежні та прості в управлінні служби.
Моноліт проти Архітектури мікросервісів
У монолітній архітектурі, якщо попит на одну функцію зростає, розробники повинні масштабувати всю архітектуру. Додавання нових функцій або модифікація існуючої програми є складним, тривалим і дорогим.
Крім того, вплив збою в одному компоненті може вплинути на доступність усієї програми, особливо коли компоненти або процеси залежать один від одного.
Деякі з основних недоліків монолітного застосування включають:
- Низька надійність, оскільки якщо один компонент виходить з ладу, уся програма не працюватиме
- Нелегко гнучкий
- Важко масштабувати
- Повільна розробка, оскільки спочатку потрібно створити функцію, перш ніж переходити до наступного кроку
- Не підходить для великих і складних додатків через свою негнучкість і повільний розвиток
В архітектурі мікросервісів для створення програми використовуються різні та незалежні компоненти. Кожна функція або мікросервіс працює як окрема служба, і коли є потреба додати або змінити функції, вам не потрібно оновлювати всю архітектуру. Натомість ви створюєте лише необхідні компоненти.
Джерело: ibm.com
Це дає змогу оновлювати, розгортати, масштабувати або запускати кожну службу незалежно відповідно до потреб вашого бізнесу. Крім того, вплив збою в одному компоненті менший порівняно з монолітним додатком, де все виходить з ладу.
Переваги архітектури мікросервісів
Основні переваги архітектури мікросервісів:
#1. Просте та гнучке масштабування послуг
Архітектура мікросервісів дозволяє розробникам самостійно масштабувати кожну службу, щоб відповідати унікальним вимогам до конкретної функції.
Завдяки цьому командам не потрібно масштабувати всю програму. Натомість вони зосереджуються лише на підрозділі, який має вищий попит, і, отже, масштабують його разом із пов’язаною з ним інфраструктурою.
#2. Краща стійкість
Оскільки мікросервіси є незалежними та самодостатніми, проблема з одним сервісом лише погіршить роботу програми, а не призведе до повного збою. Інші хороші мікросервіси продовжуватимуть працювати, і лише відповідна функція буде недоступною.
У монолітній архітектурі проблема в одній функції може спричинити збій усієї програми.
#3. Багаторазовий код
Розробники можуть використовувати деякі модулі для виконання кількох процесів. Наприклад, мікросервіс, що виконує певне завдання, також може працювати як будівельний блок для іншого сервісу.
Таким чином, розробники можуть створювати додаткові функції без написання нового коду з нуля. Натомість вони можуть повторно використати частину коду для іншої служби.
Інші переваги:
- Архітектура мікросервісів використовує переваги контейнерів, безсерверних обчислень, DevOps та інших сучасних технологій розробки програмного забезпечення.
- Це дозволяє розробникам створювати та надавати кілька служб одночасно.
- Можливість тестування, усунення несправностей, оновлення або видалення певних функцій, не впливаючи на інші.
- Скорочені цикли розробки та швидше розгортання.
- Менші команди розробників
Недоліки архітектури мікросервісів
Архітектура мікросервісу забезпечує такі переваги, як можливість швидкої, частої та надійної розробки великих і складних програм. Однак він також має деякі недоліки та обмеження.
- Для великих програм можуть виникнути складні проблеми кодування між мікросервісами.
- Управління безпекою є складним завданням, оскільки кількість мікросервісів зростає, а додаток росте. На практиці архітектура призводить до широко розподіленої системи з більшою поверхнею атаки, складними правилами доступу та більшим мережевим трафіком для моніторингу. Наприклад, існує багато відкритих портів, API та інших компонентів, які традиційні інструменти безпеки та брандмауери не можуть належним чином захистити. Це робить мікросервіси вразливими до атак DDoS, типу “людина посередині”, міжсайтового сценарію та інших атак.
- Усунення несправностей великих і складних програм стає все складніше, оскільки вони ростуть. Велика кількість модулів, що взаємодіють один з одним, може призвести до перевантаження зв’язку через збільшення мережевого трафіку та викликів RPC.
- Велика кількість служб, процесів, контейнерів, баз даних та інших рухомих частин створює складності та виклики розподіленої системи.
- Оскільки програми стають все більшими та складнішими, забезпечити безпеку транзакцій стає складніше.
Джерело:developers.redhat.com
Архітектура мікросервісів дозволяє невеликим командам розробляти окремі слабозв’язані служби. Щоб залишатися конкурентоспроможними, командам потрібно використовувати різні інструменти для підтримки фреймворку, автоматизувати деякі повторювані завдання та прискорити розгортання програм і нових функцій.
Інструменти мікросервісів відрізняються можливостями та іншими функціями. Таким чином, вибір залежить від конкретних потреб і того, чого хочуть досягти розробники.
Серед поширених інструментів:
Варіанти використання архітектури мікросервісів
Мікросервіси ідеально підходять для різних галузей і додатків, де вони покращують продуктивність і ефективність. Нижче наведено деякі типові випадки використання:
#1. Потокова передача даних
Коли є потреба передавати й обробляти великі обсяги даних з одного чи кількох джерел, мікросервіси можуть допомогти підвищити ефективність і продуктивність.
#2. Масштабовані веб-додатки
Хоча деякі веб-програми зазвичай монолітні, використання архітектури мікросервісів може покращити масштабованість і продуктивність.
#3. Програми Інтернету речей (IoT).
Розробники додатків IoT можуть використовувати архітектуру мікросервісів для створення додатків. Це дозволяє їм створювати невеликі, легкі, незалежно розгорнуті та керовані програми.
ETL — це технологія, яка витягує дані з одного або кількох джерел, перетворює їх у потрібний формат і завантажує в інше сховище даних або базу даних. Мікросервіси можуть допомогти покращити масштабованість і продуктивність таких процесів ETL.
Приклади компаній, які використовують архітектуру мікросервісів
Деякі з найбільших технологічних компаній, які прийняли мікросервіси, включають:
Amazon
Amazon є одним із головних промоутерів архітектури мікросервісів. Оскільки компанія та клієнтська база зростали, монолітна програма, яку вони мали, стала нестабільною та ненадійною.
Щоб вирішити цю проблему, вони перейшли до мікросервісів, які тепер забезпечують спрощене обслуговування, додавання нових функцій і підтримку окремих незалежних служб, що запобігає повним збоям.
Окрім використання мікросервісів на торговому веб-сайті Amazon, вони також пропонують інфраструктуру Amazon Web Services (AWS), де компанії можуть створювати, розміщувати та керувати мікросервісами.
Uber
Спочатку Uber покладався на монолітну програму, яка була адекватною для міста, де вона пропонувала послуги. Однак, оскільки компанія виходила на нові ринки та регіони, програма не могла ефективно підтримувати користувачів.
Щоб забезпечити надійні послуги, Uber перейшов на архітектуру на основі мікросервісів для певних функцій, таких як керування подорожами, керування проходами тощо.
Джерело: uber.com
Netflix
За допомогою мікросервісів Netflix вдалося подолати проблеми масштабованості, з якими вона стикалася в міру зростання клієнтської бази.
Він використовує понад 500 хмарних мікросервісів для обробки близько 2 мільярдів запитів щодня. Окрім підвищення надійності та доступності, архітектура мікросервісів зменшила вартість потокового передавання.
Заключні слова
Архітектура мікросервісів надає кілька переваг порівняно з монолітними системами. До них належать швидше розгортання програм і функцій, висока гнучкість і масштабованість, стійкість тощо.
Однак він також має деякі недоліки і може не підходити для всіх програм. Наприклад, це може бути нерентабельним для невеликих програм.
Крім того, у міру того, як додатки збільшуються в розмірах і функціях, стає складніше і дорожче створювати, розгортати та тестувати підрозділи, особливо якщо вони розподілені між різними хмарами та мережевими середовищами.
Таким чином, життєво важливо оцінити та зрозуміти переваги та недоліки архітектури мікросервісів перед впровадженням технології.
Далі ознайомтеся з найкращим рішенням для керування API для малого бізнесу на підприємстві.