Η αρχιτεκτονική Microservices είναι ένα ευέλικτο, επεκτάσιμο και αρθρωτό στυλ ανάπτυξης εφαρμογών λογισμικού. Περιλαμβάνει το διαχωρισμό μεγάλων εφαρμογών σε μικρά ανεξάρτητα μέρη που εκτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες.
Γενικά, η αρχιτεκτονική παρέχει ένα πλαίσιο για τη δημιουργία, ενημέρωση, δοκιμή, ανάπτυξη και συντήρηση κάθε υπηρεσίας ανεξάρτητα. Ως εκ τούτου, επιτρέπει στους προγραμματιστές να δημιουργούν εφαρμογές ως μια συλλογή από πολλές αυτόνομες υπηρεσίες.
Οι περισσότερες σύγχρονες εγγενείς εφαρμογές στο cloud είναι καλά παραδείγματα μικροϋπηρεσιών που κατασκευάζονται με χρήση κοντέινερ. Τα κοντέινερ αποτελούνται από ένα σύνολο από όλους τους κώδικες, τις βιβλιοθήκες, τα εκτελέσιμα αρχεία, τα αρχεία και άλλους πόρους που απαιτεί μια μικρουπηρεσία για την εκτέλεση. Κατά συνέπεια, οι προγραμματιστές μπορούν να δημιουργήσουν εφαρμογές χωρίς να ανησυχούν για εξαρτήσεις.
Πηγή: microsoft.com
Σήμερα, εταιρείες όπως το Netflix, η Amazon, η Uber, το eBay και άλλες έχουν μετατοπιστεί από τις παραδοσιακές μονολιθικές εφαρμογές στις μικροϋπηρεσίες. Η αλλαγή είχε ως αποτέλεσμα πιο φιλικές προς τον πελάτη εφαρμογές και αξιόπιστες και βελτιωμένες υπηρεσίες.
Πίνακας περιεχομένων
ΣΦΑΙΡΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ
Καθώς οι επιχειρήσεις συνεχίζουν να αναζητούν τρόπους να παραμείνουν ανταγωνιστικές σε ένα αβέβαιο και περίπλοκο περιβάλλον, αναζητούν τρόπους βελτίωσης της αποτελεσματικότητας. Συγκεκριμένα, οι προγραμματιστές λογισμικού υιοθετούν νέες μεθόδους για τη δημιουργία και τη συντήρηση εφαρμογών, την προσθήκη λειτουργιών και πολλά άλλα.
Προς αυτό, μετατοπίζονται από τη μονολιθική στην αρχιτεκτονική των μικροϋπηρεσιών. Και αυτό τους επιτρέπει να δημιουργούν εφαρμογές και νέες δυνατότητες πιο γρήγορα και αξιόπιστα. Επίσης, οι προγραμματιστές και οι επιχειρήσεις μπορούν να ενημερώνουν τακτικά τις εφαρμογές χρησιμοποιώντας μικρότερες, πολυλειτουργικές και χαλαρά συνδεδεμένες ομάδες.
Η αρχιτεκτονική των microservices υποστηρίζει τη συνεχή ανάπτυξη και ανάπτυξη λογισμικού. Κάθε ομάδα μπορεί να δημιουργήσει μια σειρά από μικρές αλλαγές και να δοκιμάσει την εφαρμογή και τις νέες δυνατότητες πιο γρήγορα χρησιμοποιώντας μια αυτοματοποιημένη διοχέτευση ανάπτυξης.
Πηγή: aws.amazon.com
Στην ιδανική περίπτωση, η αρχιτεκτονική ξεπερνά τις περισσότερες από τις προκλήσεις και τους περιορισμούς της μονολιθικής αρχιτεκτονικής. Αναλύοντας τις μεγάλες και πολύπλοκες εφαρμογές σε μικρότερες μονάδες, διευκολύνεται η ανάπτυξη μεγάλων και πολύπλοκων εφαρμογών ως μια συλλογή πολλαπλών ανεξάρτητων υπομονάδων.
Πώς λειτουργεί η Αρχιτεκτονική Microservices
Η αρχιτεκτονική Microservices είναι ένα στυλ που επιτρέπει στους προγραμματιστές να δημιουργήσουν μια εφαρμογή ως μια συλλογή από χαλαρά συνδεδεμένες, ανεξάρτητα αναπτυσσόμενες υπηρεσίες. Κάθε υπηρεσία, που ανήκει σε μια μικρή εξειδικευμένη ομάδα, είναι αυτόνομη και εστιάζει στην αντιμετώπιση μιας συγκεκριμένης επιχειρηματικής λειτουργίας.
Οι ομάδες μπορούν να δημιουργήσουν, να αναπτύξουν, να τροποποιήσουν, να δοκιμάσουν και να διατηρήσουν κάθε μονάδα ανεξάρτητα χωρίς να επηρεάσουν τις άλλες υπηρεσίες. Σε αντίθεση με μια μονολιθική εφαρμογή όπου όλες οι υπηρεσίες ομαδοποιούνται σε μια μονάδα χωρίς όρια, η αρχιτεκτονική των microservices χωρίζει κάθε επιχειρησιακή λειτουργικότητα σε μια ενιαία ανεξάρτητη μονάδα.
Κάθε microservices εστιάζει σε μια συγκεκριμένη λειτουργία, όπως καταγραφή, τιμολόγηση, αναζήτηση, ανταλλαγή μηνυμάτων κ.λπ. Ο συνδυασμός των πολλαπλών microservices οδηγεί σε μια ενιαία εφαρμογή με διαφορετικά χαρακτηριστικά. Ενώ ορισμένες μικροϋπηρεσίες μπορούν να εκτελέσουν μια συγκεκριμένη επιχειρηματική λειτουργία μεμονωμένα, υπάρχουν φορές που δύο ή περισσότερες υπηρεσίες συνεργάζονται για να κάνουν μια μεγαλύτερη σύνθετη εργασία.
Στην αρχιτεκτονική, οι προγραμματιστές μπορεί να αναλύσουν μια μεγάλη σύνθετη εφαρμογή με βάση τις επιχειρηματικές ή λειτουργικές απαιτήσεις (κάθετα). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μικρότερες υπομονάδες που μπορούν να αναπτυχθούν ανεξάρτητα.
Ορισμένες λειτουργίες απαιτούν μόνο μία μικροϋπηρεσία. Ωστόσο, ορισμένες πολύπλοκες ή απαιτητικές λειτουργίες κατανέμονται σε πολλές μικροϋπηρεσίες. Σε μια τέτοια περίπτωση, οι υπομονάδες επικοινωνούν μεταξύ τους χρησιμοποιώντας ελαφριές σύγχρονες ή ασύγχρονες κλήσεις δικτύου, αγνωστικές στη γλώσσα, όπως REST, gRPC ή ανταλλαγή μηνυμάτων.
Επιπλέον, οι πελάτες δεν μιλούν απευθείας με τις μικροϋπηρεσίες. Αντίθετα, χρησιμοποιούν πύλες API που προωθούν το αίτημα στην κατάλληλη microservice.
Χαρακτηριστικά μιας Αρχιτεκτονικής Microservice
Κάθε microservice ή διαδικασία εφαρμογής λειτουργεί ως μια χαλαρά συνδεδεμένη, ξεχωριστή υπηρεσία με τη λογική και τις εξαρτήσεις της. Και οι ομάδες μπορούν να τροποποιήσουν, να δοκιμάσουν, να ενημερώσουν, να αναπτύξουν και να κλιμακώσουν τη μικρουπηρεσία χωρίς να επηρεάσουν τις άλλες εντός της ίδιας εφαρμογής.
Μερικά χαρακτηριστικά μιας αρχιτεκτονικής μικροϋπηρεσιών είναι:
- Η εφαρμογή περιέχει πολλές ξεχωριστές διαδικασίες που μπορούν να αναπτυχθούν ανεξάρτητα. Ωστόσο, το σύστημα μπορεί να καλέσει πολλές μικροϋπηρεσίες για να εξυπηρετήσει ένα μόνο αίτημα χρήστη.
- Η αρχιτεκτονική υποστηρίζει κοκκώδη και οριζόντια κλιμάκωση.
- Οι μικροϋπηρεσίες έχουν εξωτερικά όρια και δεν επικοινωνούν εσωτερικά μεταξύ τους. Αντίθετα, μιλούν μεταξύ τους μέσω ελαφρών κλήσεων δικτύου, όπως RPC και ανταλλαγής μηνυμάτων.
- Αποτελείται από εξειδικευμένες και απλές μονάδες, καθεμία από τις οποίες αντιμετωπίζει μια συγκεκριμένη επιχειρηματική λειτουργία ή θέμα. Τις περισσότερες φορές, κάθε ομάδα ανάπτυξης έχει εμπειρία σε ένα συγκεκριμένο στοιχείο.
- Καθώς η ζήτηση για περισσότερες λειτουργίες αυξάνεται, οι προγραμματιστές μπορούν να προσθέσουν περισσότερο κώδικα που θα κάνει την εφαρμογή πιο περίπλοκη. Σε μια τέτοια περίπτωση, οι ομάδες μπορούν να το αναλύσουν περαιτέρω σε πιο ανεξάρτητες και ευκολότερες στη διαχείριση υπηρεσίες.
Monolithic Vs. Αρχιτεκτονικές Microservices
Σε μια μονολιθική αρχιτεκτονική, εάν η ζήτηση για ένα χαρακτηριστικό αυξηθεί, οι προγραμματιστές πρέπει να κλιμακώσουν ολόκληρη την αρχιτεκτονική. Η προσθήκη νέων λειτουργιών ή η τροποποίηση μιας υπάρχουσας εφαρμογής είναι πολύπλοκη, χρονοβόρα και δαπανηρή.
Επίσης, ο αντίκτυπος μιας αποτυχίας σε ένα στοιχείο μπορεί να επηρεάσει τη διαθεσιμότητα ολόκληρης της εφαρμογής, ειδικά όταν τα στοιχεία ή οι διαδικασίες εξαρτώνται το ένα από το άλλο.
Μερικά από τα κύρια μειονεκτήματα μιας μονολιθικής εφαρμογής περιλαμβάνουν:
- Χαμηλή αξιοπιστία αφού εάν αποτύχει ένα μεμονωμένο στοιχείο, ολόκληρη η εφαρμογή δεν θα λειτουργήσει
- Δεν είναι εύκολα ευέλικτο
- Δύσκολη κλίμακα
- Αργή ανάπτυξη, καθώς ένα χαρακτηριστικό πρέπει να δημιουργηθεί πρώτα πριν προχωρήσετε στο επόμενο βήμα
- Δεν είναι κατάλληλο για μεγάλες και σύνθετες εφαρμογές λόγω της ακαμψίας και της αργής ανάπτυξής του
Σε μια αρχιτεκτονική microservices, χρησιμοποιούνται διαφορετικά και ανεξάρτητα στοιχεία για την κατασκευή της εφαρμογής. Κάθε δυνατότητα ή microservice εκτελείται ως ανεξάρτητη υπηρεσία και όταν υπάρχει ανάγκη προσθήκης ή τροποποίησης λειτουργιών, δεν χρειάζεται να αναβαθμίσετε ολόκληρη την αρχιτεκτονική. Αντίθετα, δημιουργείτε μόνο τα απαιτούμενα στοιχεία.
Πηγή: ibm.com
Αυτό σας επιτρέπει να ενημερώνετε, να αναπτύσσετε ή να κλιμακώνετε ή να εκτελείτε κάθε υπηρεσία ανεξάρτητα με βάση τις ανάγκες της επιχείρησής σας. Επιπλέον, ο αντίκτυπος μιας αστοχίας σε ένα εξάρτημα είναι μικρότερος σε σύγκριση με μια μονολιθική εφαρμογή όπου τα πάντα πέφτουν.
Πλεονεκτήματα της Αρχιτεκτονικής Microservices
Τα κύρια πλεονεκτήματα μιας αρχιτεκτονικής μικροϋπηρεσιών είναι:
#1. Εύκολη και ευέλικτη κλιμάκωση υπηρεσιών
Η αρχιτεκτονική των microservices επιτρέπει στους προγραμματιστές να κλιμακώσουν κάθε υπηρεσία ανεξάρτητα για να ανταποκριθούν στις μοναδικές απαιτήσεις για το συγκεκριμένο χαρακτηριστικό.
Με αυτό, οι ομάδες δεν χρειάζεται να κλιμακώσουν ολόκληρη την εφαρμογή. Αντίθετα, επικεντρώνονται μόνο στη μονάδα που έχει μεγαλύτερη ζήτηση και κατά συνέπεια την κλιμακώνουν μαζί με τη σχετική υποδομή της.
#2. Καλύτερη Ανθεκτικότητα
Δεδομένου ότι οι μικροϋπηρεσίες είναι ανεξάρτητες και αυτόνομες, ένα πρόβλημα με μία υπηρεσία θα υποβαθμίσει μόνο την εφαρμογή και δεν θα οδηγήσει σε πλήρη αποτυχία. Οι άλλες καλές μικροϋπηρεσίες θα συνεχίσουν να λειτουργούν και μόνο η επηρεαζόμενη λειτουργία δεν θα είναι διαθέσιμη.
Σε μια μονολιθική αρχιτεκτονική, ένα πρόβλημα σε ένα χαρακτηριστικό είναι πιθανό να προκαλέσει την αποτυχία ολόκληρης της εφαρμογής.
#3. Επαναχρησιμοποιήσιμος κωδικός
Οι προγραμματιστές μπορούν να χρησιμοποιήσουν ορισμένες λειτουργικές μονάδες για την εκτέλεση πολλαπλών διεργασιών. Για παράδειγμα, μια microservice που εκτελεί μια συγκεκριμένη εργασία μπορεί επίσης να λειτουργήσει ως δομικό στοιχείο για μια άλλη υπηρεσία.
Ως εκ τούτου, οι προγραμματιστές μπορούν να δημιουργήσουν πρόσθετες λειτουργίες χωρίς να γράφουν νέο κώδικα από την αρχή. Αντίθετα, μπορούν να χρησιμοποιήσουν ξανά μέρος του κώδικα για άλλη υπηρεσία.
Άλλα οφέλη είναι:
- Η αρχιτεκτονική των microservices εκμεταλλεύεται κοντέινερ, υπολογιστές χωρίς διακομιστή, DevOps και άλλες σύγχρονες τεχνολογίες ανάπτυξης λογισμικού.
- Επιτρέπει στους προγραμματιστές να δημιουργούν και να παρέχουν πολλές υπηρεσίες ταυτόχρονα.
- Δυνατότητα δοκιμής, αντιμετώπισης προβλημάτων, ενημέρωσης ή κατάργησης ορισμένων λειτουργιών χωρίς να επηρεάζονται άλλες.
- Συντομότεροι κύκλοι ανάπτυξης και ταχύτερη ανάπτυξη.
- Μικρότερες ομάδες ανάπτυξης
Μειονεκτήματα της Αρχιτεκτονικής των Microservices
Η αρχιτεκτονική Microservice παρέχει πλεονεκτήματα όπως η δυνατότητα γρήγορης, συχνής και αξιόπιστης ανάπτυξης μεγάλων και πολύπλοκων εφαρμογών. Ωστόσο, έχει επίσης ορισμένα μειονεκτήματα και περιορισμούς.
- Για μεγάλες εφαρμογές, θα μπορούσαν να υπάρξουν πολύπλοκες προκλήσεις κωδικοποίησης μεταξύ των μικροϋπηρεσιών.
- Η διαχείριση της ασφάλειας είναι μια πρόκληση καθώς ο αριθμός των μικροϋπηρεσιών αυξάνεται και η εφαρμογή μεγαλώνει. Στην πράξη, η αρχιτεκτονική έχει ως αποτέλεσμα ένα ευρέως κατανεμημένο σύστημα με μεγαλύτερη επιφάνεια επίθεσης, πολύπλοκους κανόνες πρόσβασης και περισσότερη κίνηση δικτύου προς παρακολούθηση. Για παράδειγμα, υπάρχουν πολλές εκτεθειμένες θύρες, API και άλλα στοιχεία, έτσι ώστε τα παραδοσιακά εργαλεία ασφαλείας και τα τείχη προστασίας να μην μπορούν να ασφαλίσουν επαρκώς. Αυτό καθιστά τις μικροϋπηρεσίες ευάλωτες σε επιθέσεις DDoS, man-in-the-middle, cross-site scripting και άλλες επιθέσεις.
- Η αντιμετώπιση προβλημάτων μεγάλων και πολύπλοκων εφαρμογών γίνεται πιο δύσκολη καθώς μεγαλώνουν. Ένας μεγάλος αριθμός μονάδων που επικοινωνούν μεταξύ τους μπορεί να οδηγήσει σε επιβάρυνση επικοινωνίας λόγω της αυξημένης κίνησης δικτύου και των κλήσεων RPC.
- Ένας μεγάλος αριθμός υπηρεσιών, διαδικασιών, εμπορευματοκιβωτίων, βάσεων δεδομένων και άλλων κινούμενων μερών φέρνουν την πολυπλοκότητα και τις προκλήσεις ενός κατανεμημένου συστήματος.
- Καθώς οι εφαρμογές γίνονται μεγαλύτερες και πιο περίπλοκες, η διασφάλιση της ασφάλειας των συναλλαγών είναι δύσκολη.
Πηγή: developers.redhat.com
Η αρχιτεκτονική Microservices επιτρέπει σε μικρότερες ομάδες να αναπτύξουν μεμονωμένες υπηρεσίες χαλαρά συνδεδεμένες. Για να παραμείνουν ανταγωνιστικές, οι ομάδες πρέπει να χρησιμοποιήσουν διάφορα εργαλεία για να υποστηρίξουν το πλαίσιο, να αυτοματοποιήσουν ορισμένες επαναλαμβανόμενες εργασίες και να επιταχύνουν την ανάπτυξη εφαρμογών και νέων λειτουργιών.
Τα εργαλεία microservices διαφέρουν ως προς τις δυνατότητες και άλλα χαρακτηριστικά. Ως εκ τούτου, η επιλογή εξαρτάται από τις συγκεκριμένες ανάγκες και το τι θέλουν να επιτύχουν οι προγραμματιστές.
Μερικά κοινά εργαλεία περιλαμβάνουν:
Θήκες χρήσης Microservices Architecture
Οι μικροϋπηρεσίες είναι ιδανικές για διάφορες βιομηχανίες και εφαρμογές όπου βελτιώνουν την απόδοση και την αποδοτικότητα. Παρακάτω είναι μερικές από τις συνήθεις περιπτώσεις χρήσης:
#1. Ροή δεδομένων
Όταν υπάρχει ανάγκη ροής και επεξεργασίας μεγάλων ποσοτήτων δεδομένων από μεμονωμένες ή πολλαπλές πηγές, οι μικροϋπηρεσίες μπορούν να βοηθήσουν στη βελτίωση της αποδοτικότητας και της απόδοσης.
#2. Κλιμακόμενες εφαρμογές Ιστού
Αν και ορισμένες εφαρμογές Ιστού είναι συνήθως μονολιθικές, η χρήση της αρχιτεκτονικής microservices μπορεί να βελτιώσει την επεκτασιμότητα και την απόδοση.
#3. Εφαρμογές Internet of Things (IoT).
Οι προγραμματιστές εφαρμογών IoT μπορούν να χρησιμοποιήσουν την αρχιτεκτονική των microservices για να δημιουργήσουν τις εφαρμογές. Αυτό τους επιτρέπει να δημιουργούν μικρές, ελαφριές, ανεξάρτητα αναπτύξιμες και διαχειρίσιμες εφαρμογές.
Το ETL είναι η τεχνολογία που εξάγει δεδομένα από μεμονωμένες ή περισσότερες πηγές, τα μετατρέπει στην επιθυμητή μορφή και τα φορτώνει σε άλλο χώρο αποθήκευσης δεδομένων ή βάση δεδομένων. Οι μικροϋπηρεσίες μπορούν να βοηθήσουν στη βελτίωση της επεκτασιμότητας και της απόδοσης τέτοιων διαδικασιών ETL.
Παραδείγματα εταιρειών που χρησιμοποιούν την αρχιτεκτονική Microservices
Μερικές από τις μεγαλύτερες εταιρείες τεχνολογίας που έχουν αγκαλιάσει τις μικροϋπηρεσίες περιλαμβάνουν:
Αμαζόνα
Η Amazon είναι ένας από τους σημαντικότερους υποστηρικτές της αρχιτεκτονικής μικροϋπηρεσιών. Καθώς η εταιρεία και το πελατολόγιο μεγάλωναν, η μονολιθική εφαρμογή που είχαν γίνει ασταθής και αναξιόπιστη.
Για να αντιμετωπιστεί αυτό, μετακόμισαν στις μικροϋπηρεσίες, οι οποίες πλέον εξασφαλίζουν ευκολότερη συντήρηση, προσθήκη νέων λειτουργιών και συντήρηση μεμονωμένων ανεξάρτητων υπηρεσιών, αποτρέποντας έτσι τις πλήρεις διακοπές λειτουργίας.
Εκτός από τη χρήση μικροϋπηρεσιών στον ιστότοπο αγορών της Amazon, προσφέρουν επίσης μια υποδομή, τις Υπηρεσίες Ιστού της Amazon (AWS), όπου οι επιχειρήσεις μπορούν να δημιουργήσουν, να φιλοξενήσουν και να διαχειριστούν τις μικροϋπηρεσίες.
Uber
Αρχικά, η Uber βασίστηκε σε μια μονολιθική εφαρμογή που ήταν επαρκής για μια πόλη όπου πρόσφερε υπηρεσίες. Ωστόσο, καθώς η εταιρεία εισήλθε σε νέες αγορές και περιοχές, η εφαρμογή δεν μπορούσε να υποστηρίξει αποτελεσματικά τους χρήστες.
Για να διασφαλίσει αξιόπιστες υπηρεσίες, η Uber στράφηκε στην αρχιτεκτονική που βασίζεται σε μικροϋπηρεσίες για ορισμένα χαρακτηριστικά, όπως η διαχείριση ταξιδιών, η διαχείριση διελεύσεων κ.λπ.
Πηγή: uber.com
Netflix
Με τις μικροϋπηρεσίες, το Netflix κατάφερε να ξεπεράσει τις προκλήσεις επεκτασιμότητας που αντιμετώπιζε καθώς η πελατειακή βάση μεγάλωνε.
Χρησιμοποιεί περισσότερες από 500 μικροϋπηρεσίες που βασίζονται σε cloud για την επεξεργασία περίπου 2 δισεκατομμυρίων αιτημάτων καθημερινά. Εκτός από τη βελτίωση της αξιοπιστίας και της διαθεσιμότητας, η αρχιτεκτονική των microservices έχει μειώσει το κόστος της ροής.
Τελικές Λέξεις
Η αρχιτεκτονική των microservices παρέχει πολλά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τα μονολιθικά συστήματα. Αυτά περιλαμβάνουν ταχύτερη ανάπτυξη εφαρμογών και δυνατοτήτων, υψηλή ευελιξία και επεκτασιμότητα, ανθεκτικότητα και πολλά άλλα.
Ωστόσο, έχει επίσης ορισμένα μειονεκτήματα και μπορεί να μην είναι κατάλληλο για όλες τις εφαρμογές. Για παράδειγμα, μπορεί να μην είναι οικονομικά αποδοτικό για μικρότερες εφαρμογές.
Επιπλέον, καθώς οι εφαρμογές μεγαλώνουν σε μέγεθος και δυνατότητες, είναι πιο δύσκολο και δαπανηρό η κατασκευή, η ανάπτυξη και η δοκιμή των υπομονάδων, ειδικά εάν διανέμονται σε διαφορετικά σύννεφα και περιβάλλοντα δικτύου.
Ως εκ τούτου, είναι ζωτικής σημασίας να αξιολογήσουμε και να κατανοήσουμε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της αρχιτεκτονικής μικροϋπηρεσιών πριν υιοθετήσουμε την τεχνολογία.
Στη συνέχεια, ρίξτε μια ματιά στην κορυφαία λύση διαχείρισης API για μια μικρή επιχείρηση σε επιχείρηση.