Мікросервісна архітектура є гнучким, розширюваним та модульним підходом до створення програмного забезпечення. Її суть полягає у поділі великих програм на менші, незалежні складові, кожна з яких виконує конкретну функцію.
Цей архітектурний стиль забезпечує структуру для незалежного створення, оновлення, тестування, розгортання та підтримки окремих сервісів. Таким чином, розробники отримують можливість будувати програми як набір взаємодіючих, але автономних служб.
Більшість сучасних хмарних додатків є яскравим прикладом використання мікросервісів, часто реалізованих за допомогою контейнерів. Контейнери містять всі необхідні компоненти для функціонування мікросервісу, такі як код, бібліотеки, виконувані файли та інші ресурси. Це дозволяє розробникам створювати програми без зайвого клопоту про залежності між компонентами.
Джерело: microsoft.com
Багато відомих компаній, як-от Netflix, Amazon, Uber та eBay, вже відмовилися від традиційних монолітних додатків на користь мікросервісної архітектури. Цей перехід сприяє створенню більш зручних для користувачів додатків та надійних і покращених сервісів.
Огляд
У сучасному конкурентному середовищі підприємства постійно шукають шляхи підвищення ефективності. Розробники програмного забезпечення також активно впроваджують нові підходи до створення, підтримки та оновлення програм.
Одним із таких підходів є перехід від монолітної архітектури до мікросервісів. Це дозволяє створювати програми та нові функціональності швидше та з більшою надійністю. Крім того, розробники та компанії отримують можливість регулярно оновлювати додатки за допомогою невеликих, міжфункціональних та слабо пов’язаних команд.
Мікросервісна архітектура сприяє безперервній розробці та розгортанню програмного забезпечення. Кожна команда може швидко вносити невеликі зміни, тестувати програму та нові функції за допомогою автоматизованого процесу розгортання.
Джерело: aws.amazon.com
В ідеалі, ця архітектура дозволяє вирішити більшість проблем, притаманних монолітним системам. Розбиття великих і складних програм на менші блоки значно полегшує розробку таких додатків, представляючи їх як сукупність незалежних модулів.
Як працює мікросервісна архітектура
Мікросервісна архітектура – це підхід, що дозволяє розробникам створювати програми як набір слабо пов’язаних, незалежно розгорнутих сервісів. Кожен сервіс, яким керує невелика, спеціалізована команда, є автономним і орієнтованим на виконання конкретної бізнес-функції.
Команди можуть незалежно створювати, розгортати, змінювати, тестувати та підтримувати кожен модуль, не впливаючи на роботу інших сервісів. На відміну від монолітної програми, де всі служби з’єднані в єдиний блок без чітких меж, мікросервісна архітектура розділяє кожну бізнес-функцію на окремий незалежний блок.
Кожен мікросервіс відповідає за певну функцію, наприклад, ведення логів, виставлення рахунків, пошук або обмін повідомленнями. Об’єднання кількох мікросервісів дозволяє створити комплексну програму з різними функціями. Хоча деякі мікросервіси можуть виконувати певні завдання самостійно, іноді два або більше сервісів працюють разом для вирішення складніших задач.
В рамках цієї архітектури розробники можуть розділити велику, складну програму на основі бізнес-вимог або функціональних вимог (вертикально). Це призводить до створення менших, незалежно розгорнутих модулів.
Деякі операції потребують лише одного мікросервісу, тоді як складніші завдання можуть розподілятися між кількома мікросервісами. У такому випадку, ці модулі взаємодіють між собою за допомогою легких синхронних або асинхронних мережевих викликів, що не залежать від мови, таких як REST, gRPC або обмін повідомленнями.
Важливо відзначити, що клієнти не взаємодіють безпосередньо з мікросервісами. Замість цього вони використовують API шлюзи, які перенаправляють запити до відповідного мікросервісу.
Характеристики мікросервісної архітектури
Кожен мікросервіс або процес у програмі працює як слабо пов’язаний окремий сервіс зі своєю власною логікою та залежностями. Команди можуть змінювати, тестувати, оновлювати, розгортати та масштабувати мікросервіс, не впливаючи на інші сервіси в межах однієї програми.
Ключові характеристики мікросервісної архітектури:
- Програма складається з кількох окремих процесів, які можна розгортати незалежно один від одного. Однак для обслуговування одного запиту користувача система може викликати кілька мікросервісів.
- Архітектура підтримує гранулярне та горизонтальне масштабування.
- Мікросервіси мають чітко визначені зовнішні межі і не взаємодіють між собою внутрішньо. Замість цього вони спілкуються за допомогою легких мережевих викликів, таких як RPC та обмін повідомленнями.
- Архітектура складається зі спеціалізованих і простих підрозділів, кожен з яких відповідає за певну бізнес-функцію або проблему. Найчастіше кожна команда розробників має досвід роботи з певним компонентом.
- У міру зростання попиту на нові функції розробники можуть додавати більше коду, що може ускладнити програму. У такому випадку команди можуть розділити її на більш незалежні та прості у керуванні сервіси.
Моноліт проти 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 процесом.
Крім того, збій в одному компоненті може вплинути на доступність усієї програми, особливо коли компоненти або процеси залежать один від одного.
Основні недоліки монолітних додатків:
- Низька надійність: збій одного компонента призводить до відмови усієї програми.
- Складна гнучкість.
- Важко масштабувати.
- Повільна розробка через необхідність послідовного створення функцій.
- Не підходить для великих і складних додатків через свою негнучкість і повільний розвиток.
У мікросервісній архітектурі для створення програми використовуються різні, незалежні компоненти. Кожна функція або мікросервіс працює як окрема служба. Коли є потреба додати або змінити функції, не потрібно оновлювати всю архітектуру, а лише необхідні компоненти.
Джерело: ibm.com
Це дозволяє оновлювати, розгортати, масштабувати або запускати кожен сервіс незалежно, відповідно до потреб бізнесу. Крім того, збій одного компонента не має такого значного впливу, як у монолітних додатках.
Переваги мікросервісної архітектури
Основні переваги мікросервісної архітектури:
#1. Просте та гнучке масштабування сервісів
Мікросервісна архітектура дозволяє розробникам незалежно масштабувати кожен сервіс, щоб відповідати унікальним вимогам конкретної функції.
Завдяки цьому командам не потрібно масштабувати всю програму. Натомість вони можуть зосередитися лише на тих підрозділах, що мають високий попит, і масштабувати їх разом із відповідною інфраструктурою.
#2. Краща стійкість
Оскільки мікросервіси є незалежними та самодостатніми, проблеми з одним сервісом лише погіршать роботу відповідної функції, а не призведуть до повного збою програми. Інші мікросервіси продовжують працювати, забезпечуючи доступність інших функцій.
У монолітній архітектурі проблема в одній функції може спричинити збій всієї програми.
#3. Багаторазове використання коду
Розробники можуть використовувати деякі модулі для виконання кількох процесів. Наприклад, мікросервіс, що виконує певне завдання, може також працювати як будівельний блок для іншого сервісу.
Таким чином, розробники можуть створювати додаткові функції без необхідності написання нового коду з нуля. Натомість вони можуть повторно використовувати частину коду для іншої служби.
Інші переваги:
- Мікросервісна архітектура використовує переваги контейнерів, безсерверних обчислень, DevOps та інших сучасних технологій розробки програмного забезпечення.
- Дозволяє розробникам створювати та випускати кілька сервісів одночасно.
- Можливість тестування, усунення несправностей, оновлення або видалення певних функцій, не впливаючи на інші.
- Скорочені цикли розробки та швидше розгортання.
- Менші команди розробників.
Недоліки мікросервісної архітектури
Мікросервісна архітектура забезпечує такі переваги, як можливість швидкої, частої та надійної розробки великих і складних програм. Однак вона також має деякі недоліки та обмеження.
- Для великих програм можуть виникати складні проблеми кодування між мікросервісами.
- Управління безпекою є складним завданням, оскільки кількість мікросервісів зростає, і додаток стає більшим. На практиці архітектура призводить до широко розподіленої системи з більшою поверхнею атаки, складними правилами доступу та збільшенням мережевого трафіку 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.
- Виявлення та усунення несправностей великих і складних програм стає складнішим у міру їхнього зростання. Велика кількість модулів, що взаємодіють між собою, може призвести до перевантаження зв’язку через збільшення мережевого трафіку та викликів RPC.
- Велика кількість сервісів, процесів, контейнерів, баз даних та інших рухомих частин створює складності та виклики розподіленої системи.
- У міру того як програми стають більшими та складнішими, забезпечити безпеку транзакцій стає складніше.
Джерело: developers.redhat.com
Мікросервісна архітектура дозволяє невеликим командам розробляти окремі, слабо пов’язані сервіси. Щоб залишатися конкурентоспроможними, командам потрібно використовувати різні інструменти для підтримки фреймворку, автоматизації повторюваних завдань та прискорення розгортання програм і нових функцій.
Інструменти для мікросервісів відрізняються за можливостями та функціями. Вибір залежить від конкретних потреб та цілей розробників.
Серед популярних інструментів:
Варіанти використання мікросервісної архітектури
Мікросервіси є ідеальними для різних галузей і додатків, де вони допомагають підвищити продуктивність та ефективність. Нижче наведено типові випадки використання:
#1. Потокова передача даних
У випадках, коли потрібно передавати та обробляти великі обсяги даних з одного або кількох джерел, мікросервіси допомагають підвищити ефективність та продуктивність.
#2. Масштабовані веб-додатки
Хоча деякі веб-додатки зазвичай монолітні, використання мікросервісної архітектури може покращити їх масштабованість і продуктивність.
#3. Програми Інтернету речей (IoT)
Розробники додатків IoT можуть використовувати мікросервісну архітектуру для створення невеликих, легких, незалежно розгорнутих та керованих програм.
ETL (витягування, перетворення, завантаження) – це технологія, яка дозволяє витягувати дані з різних джерел, перетворювати їх у потрібний формат і завантажувати в інше сховище або базу даних. Мікросервіси можуть покращити масштабованість і продуктивність таких процесів ETL.
Приклади компаній, які використовують мікросервісну архітектуру
Деякі з найбільших технологічних компаній, що впровадили мікросервіси:
Amazon
Amazon є одним з головних прихильників мікросервісної архітектури. У міру зростання компанії та її клієнтської бази, монолітна програма стала нестабільною та ненадійною.
Щоб вирішити цю проблему, компанія перейшла на мікросервіси, які зараз забезпечують спрощене обслуговування, додавання нових функцій та підтримку окремих, незалежних сервісів, що запобігає загальним збоям.
Окрім використання мікросервісів на своєму торговому веб-сайті, Amazon також пропонує інфраструктуру Amazon Web Services (AWS), де інші компанії можуть створювати, розміщувати та керувати своїми мікросервісами.
Uber
Спочатку Uber використовував монолітну програму, яка добре працювала у місті, де вони розпочинали свою діяльність. Однак, у міру виходу компанії на нові ринки та регіони, програма перестала ефективно підтримувати користувачів.
Щоб забезпечити надійні послуги, Uber перейшов на мікросервісну архітектуру для таких функцій, як управління подорожами, керування оплатами тощо.
Джерело: uber.com
Netflix
Завдяки мікросервісам Netflix зміг вирішити проблеми масштабованості, з якими стикався у міру зростання своєї клієнтської бази.
Компанія використовує понад 500 хмарних мікросервісів для обробки приблизно 2 мільярдів запитів щодня. Крім підвищення надійності та доступності, мікросервісна архітектура дозволила зменшити вартість потокової передачі даних.
Заключні слова
Мікросервісна архітектура має ряд переваг порівняно з монолітними системами. До них відносяться швидше розгортання програм та функцій, висока гнучкість і масштабованість, стійкість тощо.
Проте, вона має певні недоліки і може підходити не для всіх програм. Наприклад, для невеликих програм її використання може бути невигідним.
Крім того, у міру того, як додатки зростають за розміром і функціональністю, стає складніше і дорожче створювати, розгортати та тестувати підрозділи, особливо якщо вони розподілені між різними хмарами та мережевими середовищами.
Тому, перед впровадженням мікросервісної архітектури, важливо оцінити і зрозуміти всі її переваги та недоліки.
Рекомендуємо ознайомитися з найкращими рішеннями для управління API для малого та великого бізнесу.