Человеческое тело представляет собой комбинацию различных систем, большинство из которых независимы, но работают вместе как единое целое. Каждая система имеет свои определенные функции. Все органы с множеством других опорных каркасов образуют полноценно функционирующее тело. Теперь, применительно к программным системам, это концепция микросервисной архитектуры.

С технической точки зрения микросервисная система позволяет разрабатывать однофункциональные модули. Эта тенденция разработки однофункциональных модулей повысила гибкость, производительность и экономичность как для крупных, так и для малых организаций, а также обеспечила непрерывное тестирование и раннюю поставку. Но прежде чем мы углубимся в основы проектирования микросервисов, давайте взглянем на его преимущества.

Преимущества микросервисной архитектуры

При использовании монолитных архитектур разработчики часто сталкивались с проблемами ограниченной возможности повторного использования и масштабируемости. Но с микросервисным дизайном этот единый блок можно разбить на разные модули, что упрощает разработку, развертывание и обслуживание. Итак, давайте рассмотрим некоторые основные преимущества микросервисной архитектуры:

Технологическая гибкость

В то время как монолитная архитектура всегда заставляла разработчиков искать «правильный инструмент для работы», микросервисная архитектура предлагает сосуществование нескольких технологий под одной оболочкой. Различные несвязанные службы могут быть написаны на нескольких языках программирования. Это не только позволяет разработчикам экспериментировать, но и масштабировать свой продукт, добавляя дополнительные функции и возможности.

Протестируйте свои нативные, гибридные и веб-приложения во всех устаревших и новейших мобильных операционных системах с помощью самого мощного онлайн-эмулятора Android: https://www.lambdatest.com/android-emulator-online

Повышенная эффективность

Микросервисная архитектура ускоряет весь процесс создания. В отличие от одного подразделения, команды могут работать одновременно над несколькими компонентами программной системы. Это, в дополнение к повышению производительности, упрощает поиск конкретных компонентов и сосредоточение на них внимания. Неисправность одного компонента не повлияет на всю систему. Наоборот, это также упрощает поиск и обслуживание ошибок.

Продукты, а не проекты

По словам Мартина Фаулера, микросервисная архитектура помогает предприятиям создавать «продукты, а не проекты». Проще говоря, использование микросервисной архитектуры позволяет командам собираться вместе и создавать функциональные возможности для бизнеса, а не простой код. Вся команда собирается вместе, чтобы внести свой вклад в различные функции. В дальнейшем они могут быть использованы для различных направлений бизнеса, если это применимо. Кроме того, он также создает автономную межфункциональную команду.

Основы успешного проектирования микросервисов

Теперь мы знаем преимущества микросервисной архитектуры, но как нам достичь совершенства? Знакомы ли мы с принципами проектирования микросервисов? Каковы передовые методы проектирования микросервисной архитектуры? Давайте ответим на эти вопросы и рассмотрим некоторые основы успешного проектирования микросервисов.

Запустите мобильное тестирование нативных и веб-приложений с помощью Appium. Улучшите качество своего приложения с мгновенным доступом к реальным устройствам на LambdaTest. Зарегистрируйтесь сейчас бесплатно: https://medium.com/p/30b0bce55203/

1. Объем функциональности

При одновременном выполнении разработки и развертывания разными командами для создания или поддержки соответствующей уникальной функциональности продукта определение объема микросервиса становится очень важной задачей. Хотя многие обеспокоены созданием «слишком большого количества» крошечных микросервисов, обычно чаще всего видно, что эти микросервисы перегружены.

Когда мы говорим об объеме микросервиса, мы имеем в виду функции независимого программного модуля. Способность микросервисов работать как система, почти не сохраняющая состояния, позволяет разрабатывать их независимо. Таким образом, становится обязательным определить функциональные возможности, которые будет реализовывать микросервис. Это помогает понять, за что отвечает микросервис? Чтобы реализовать предполагаемую функциональность, которую должен обслуживать каждый микросервис. Не только для предотвращения перегрузки, но и для различных сценариев. Например, часть кода вызывается несколько раз в монолитной установке, создание микросервиса упростит доступ и использование. Минимизация количества кода только повысит эффективность и позволит избежать раздувания сервисов.

Возникает вопрос, как можно определить область действия микросервиса. Хотя для этого не существует четко определенного набора правил, есть несколько наборов рекомендаций или передовых практик, если вы можете определить область действия. Ниже приведены некоторые шаги, которые можно предпринять для определения микрослужбы.

  • Первым шагом является определение фрагментов кода, которые реплицируются в различных модулях. Как часто вы видите, как они повторяются? и сколько усилий уходит на их настройку каждый раз в разных модулях? Если ответы на все эти вопросы высоки, то областью применения микросервиса будет обработка только повторяющихся фрагментов кода.
  • Еще один шаг, который вы можете предпринять, — это проверить, не зависит ли модуль от других модулей, или, проще говоря, проверить, возможно ли, что модуль слабо связан с остальными службами. Если это так, то областью действия микросервиса будет область действия всего модуля.
  • Еще одна очень важная метрика, которую следует учитывать при определении области, — это проверка того, будут ли функции использоваться с большой нагрузкой. Это проверит, нужно ли масштабировать микросервис в ближайшем будущем. Если это так, то рекомендуется определить масштабируемые биты как область действия микросервиса, а не комбинировать их с другими функциями.

2. Высокая сплоченность в сочетании со слабой связью

Основной мотив любого микросервиса — иметь сервисы, независимые друг от друга. Это означает, что можно редактировать, обновлять или развертывать новую службу, не мешая работе других существующих служб. Это возможно, если взаимозависимость низкая. Слабосвязанная система — это система, в которой один сервис знает слишком мало или вообще ничего не знает о других.

При разбиении монолитной архитектуры на более мелкие службы или компоненты важно сочетать схожие функции. Эта комбинация связанной логики в единое целое известна как сплоченность. Чем выше сплоченность, тем лучше микросервисная архитектура. Низкая связанность указывает на слишком тесную связь между различными службами, что приводит к низкой производительности системы.

3. Уникальный источник идентификации

Следуя основам проектирования микросервисов, важно, чтобы любой сервис был уникальным источником идентификации для остальной части системы. Давайте возьмем пример, чтобы понять этот сценарий.

После размещения заказа на веб-сайте электронной коммерции пользователю предоставляется идентификатор заказа. Созданный идентификатор заказа содержит всю информацию о заказе. В качестве микросервиса идентификатор заказа является единственным источником любой информации о сервисе заказа. Таким образом, если какой-либо другой сервис запрашивает информацию о сервисе заказов, идентификатор заказа действует как источник информации, а не его фактические атрибуты.

4. API-интеграция

Разделение монолитной конструкции на несколько сервисов означает, что эти сервисы будут координироваться и работать вместе, чтобы сформировать систему. Но как эти сервисы взаимодействуют? Представьте себе использование нескольких технологий для создания разных сервисов. Как они относятся друг к другу?

Что ж, простым ответом будет использование API (интерфейс прикладного программирования). Основой проектирования микросервисов является использование правильного API. Это имеет решающее значение для поддержания связи между службой и вызовами клиента. Легкий переход и выполнение важны для правильного функционирования.

Еще одна важная вещь, которую следует учитывать при создании API, — это домен бизнеса. Это определение домена облегчит процесс дифференциации функциональности. Есть несколько клиентов, которые являются внешними по отношению к системе. Этими клиентами могут быть другие приложения или пользователи. Всякий раз, когда вызывается бизнес-логика, она обрабатывается адаптером (шлюзом сообщений или веб-контроллером), который возвращает запрос и вносит изменения в базу данных.

5. Разделение хранилища данных

Любые данные, хранящиеся для конкретной службы, должны быть закрыты для этой конкретной службы. Это означает, что любой доступ к данным должен принадлежать службе. Эти данные могут быть переданы любому другому сервису только через API. Это очень важно, чтобы поддерживать ограниченный доступ к данным и избегать «привязки услуг». Классификация данных на основе пользователей важна и может быть достигнута с помощью разделения ответственности команд и запросов (CQRS).

6. Управление трафиком

После настройки API и запуска системы трафик к различным службам будет различаться. Трафик — это звонки, отправленные клиентом на определенные сервисы. В реальном мире служба может работать медленно, поэтому вызовы будут занимать больше времени. Или сервис может быть завален звонками. В обоих случаях на производительность повлияет даже программный или аппаратный сбой.

Этот высокий спрос на трафик требует управления. Определенный способ звонить и быть вызванным является ответом на плавный поток трафика. Службы должны иметь возможность завершать любые такие случаи, которые вызывают задержку и влияют на производительность.

Это также может быть достигнуто с помощью процесса, известного как «автоматическое масштабирование», который включает в себя постоянное отслеживание услуг с оперативными действиями, когда это необходимо. В некоторых случаях «шаблон прерывателя цепи» важен для предоставления любой неполной информации, доступной в случае прерывания вызова или неотвечающей службы.

7. Автоматизация процесса

Микросервисы, разработанные независимо, должны функционировать сами по себе. Автоматизация позволила бы саморазвертываться и функционировать без необходимости какого-либо вмешательства. Этот процесс позволяет службам быть облачными по своей природе и иметь возможность развертывания в любой среде. Но для этого очень важно, чтобы команда DevOps постоянно работала над развитием сервисов.

Начните с этого полного руководства по автоматизированному тестированию Selenium. Узнайте, что такое Selenium, его архитектура, преимущества и многое другое для автоматизированного кросс-браузерного тестирования. Подробнее: https://www.lambdatest.com/selenium

8. Минимум таблиц базы данных (желательно изолированные таблицы)

Доступ к таблицам базы данных для извлечения данных может быть длительным процессом. Это может занять время и энергию. При разработке микросервиса основной мотив должен вращаться вокруг бизнес-функции, а не базы данных и ее работы. Чтобы гарантировать это, даже если записи данных исчисляются миллионами, дизайн микросервиса должен иметь только пару таблиц. В дополнение к минимальному количеству, ключевое значение имеет концентрация на бизнесе.

9. Постоянный мониторинг

Представьте, что вы разбиваете монолитную архитектуру на микросервисный дизайн. Это требует много времени и ресурсов. Нелегко отслеживать все изменения, вносимые с помощью традиционных инструментов. Вставка слоев данных и кэширование повышают производительность, но затрудняют отслеживание всего процесса.

Следовательно, для разработки микросервисной архитектуры важно установить процесс активного мониторинга хранения данных в центральном месте. Это поможет отразить частые изменения, не влияя на производительность системы. В обычном сценарии средства мониторинга микрослужб будут отслеживать отдельные службы, а затем объединять данные, сохраняя их в централизованном расположении. Это необходимый шаг при следовании принципам проектирования микросервисов.

Осознание решающей роли API в успешной архитектуре микросервисов. Также необходимо иметь процесс для постоянного мониторинга производительности API. Мониторинг производительности API имеет решающее значение для любой микросервисной архитектуры, чтобы убедиться, что функциональность остается на должном уровне с точки зрения скорости, отклика и общей производительности продукта.

Ограничения микросервисной архитектуры

В то время как микросервисы — лучший способ смягчить монолитную структуру. Тем не менее, он имеет свой собственный набор недостатков. Но прежде чем делать какие-либо выводы, давайте взглянем на некоторые из них.

1. Перегрузка среды разработки

С ростом приложения и его базы данных расширяется и кодовая база. Поскольку код расширяется для каждого присутствующего микросервиса, он перегружает среду разработки каждым загруженным приложением. Это может привести к значительной задержке производительности.

2. Сложность DevOps

Разработка и развертывание однофункциональных микросервисов — непростая задача. Использование нескольких технологий и создание API для централизации системы — непростая задача. Для этого требуется опытная команда DevOps. Приобретение такой опытной команды DevOps очень важно для поддержания сложности приложения на основе микросервисов.

3. Увеличение использования ресурсов и сети

При совместной работе нескольких компонентов важно, чтобы они взаимодействовали друг с другом на определенном уровне. Это общение приведет к увеличению использования сети. Для этого требуется высокоскоростное надежное сетевое соединение. Кроме того, увеличиваются расходы на запуск этих приложений. Все услуги работают индивидуально, увеличивая эксплуатационные расходы.

4. Тестирование

Тестирование приложения может быть сложной задачей, поскольку оно состоит из отдельных компонентов. По сравнению с монолитным приложением, микросервисы требуют больше времени для тестирования и более сложны в случае каких-либо ошибок. Иногда задержки могут быть вызваны тестированием, которое в конечном итоге влияет на все приложение.

5. Безопасность

Безопасность имеет первостепенное значение, когда речь идет о веб-приложениях. С микросервисами добиться этого сложно. Когда есть кластеры независимых модулей, каждый модуль должен придерживаться норм аутентификации и авторизации, определенных для всей системы.

Кроме того, каждый модуль может взаимодействовать с другими модулями, и отслеживание потока данных становится очень сложным. Дополнительные меры, такие как шлюзы API с балансировкой нагрузки, необходимы для обеспечения согласованности поведения. Эти дополнительные шаги вызывают накладные расходы на каждую микрослужбу.

6. Сложность приложения

Поскольку микросервисы являются независимыми компонентами, очень часто каждый микросервис будет иметь набор технологий, который наилучшим образом соответствует его потребностям. Например, модуль машинного обучения может использовать стек Python, в то время как служба измерения может использовать стек Java, а служба пользовательского интерфейса может использовать стек MEAN. Это приводит к сложности, поскольку пулы ресурсов и навыки, необходимые для управления и создания новых функций, будут очень высокими.

7. Высокие начальные инвестиции

Микросервисы работают независимо, и для их запуска требуются независимые контейнеры или ресурсы. В каждом проекте может быть много микросервисов, работающих вместе, и потребуются гораздо большие инвестиции для настройки всех кластеров, включающих микросервисы, контейнеры безопасности, балансировщики нагрузки, шлюзы API и т. д.

Мгновенно запускайте тестовые сценарии Playwright в более чем 50 комбинациях браузеров и ОС с помощью облака LambdaTest. Подробнее: https://www.lambdatest.com/playwrightt

Стоит ли оно того?

После прочтения основ проектирования микросервисов становится ясно, что существует определенный набор лучших практик, которым необходимо следовать. Но мы также наблюдаем, как принципы проектирования микросервисов упрощают процесс создания приложения, разрушая монолитную архитектуру. Но в то же время существуют определенные проблемы, которые необходимо преодолеть при адаптации микросервисной архитектуры. Эти сложности влияют на операционные процессы, но в долгосрочной перспективе преодоление этих проблем может привести к оптимизированному и более эффективному приложению.

Кроме того, он устраняет задержки и недостатки, повышая гибкость и производительность. Имея в виду вышеизложенное, можно с уверенностью сказать, что микросервисная архитектура необходима для успешной программной системы.

Многие предприятия, включая такие имена, как PayPal, Twitter, LambdaTest и Netflix, поддержали надежность микросервисной архитектуры для развертывания более масштабируемого, функционального и надежного программного обеспечения.