Микросервисная архитектура Все современные приложения и сайты состоят из большого количества строк кода, который создается разными людьми. Для того чтобы вместо неразберихи существовал единый механизм, используется архитектура программного обеспечения. Сегодня мы расскажем о микросервисной архитектуре, ее элементах, преимуществах и недостатках. Что такое микросервисная архитектура Микросервисная архитектура устроена таким образом, что приложения состоят из независимых друг от друга небольших модулей. Они связываются друг с другом через API, но у них нет никакой информации о внутреннем устройстве друг друга. Микросервисы можно сравнить с домиками их конструктора: блоки можно распределить разным способом. Одним из основных преимуществ такого подхода является повышенная отказоустойчивость, поэтому крупные компании активно внедряют такую архитектуру для повышения надежности и функциональности систем. Чем микросервисная архитектура отличается от монолитной Существует классический метод разработки — монолитная архитектура. Приложения, созданные на ее базе, имеют вид модуля, состоящего из объединенных компонентов. Все функции управляются из одного места. Монолитные программы вполне нормально функционируют, но только в том случае, пока они небольшие и не очень мощные. В процессе масштабирования начинаются трудности. Микросервисная архитектура используется для того, чтобы исправить недостатки монолитных систем. Предлагаем сравнить микросервисную и монолитную архитектуры при помощи таблицы: Тип архитектуры Преимущества Недостатки Монолитная Простая разработка и развертывание благодаря одной кодовой базе. Оперативное управление межкомпонентными задачами. Быстрая межкомпонентная связь и высокая производительность. Меньшие требования к инфраструктуре, что позволяет сократить затраты на разработку. Меньшая зависимость от сети, поскольку все приложения функционируют в пределах одного процесса. Сложности с пониманием кодовой базы в процессе ее усложнения. Трудности с масштабированием: для добавления новых функций нужно переписать все приложение. Минимальная гибкость: для исправления багов или обновлений нужно по новой развертывать приложение. Если одна часть монолитной архитектуры нуждается в изменении, то это может оказать влияние на всю систему в целом. Единый стек технологий ограничивает вариативность применения разных инструментов. Сложность поддержки крупных проектов. Если перестает работать одна часть приложения, то это может привести к отказу функционирования программы в целом. Микросервисная Благодаря использованию микросервисов становится возможным масштабирование отдельных частей приложения независимо от других. Масштабирование каждого микросервиса можно выполнить отдельно от всей системы. Сложности с функционированием одного микросервиса не влияют на другие. Для каждого микросервиса можно подобрать свой язык программирования и технологий. Качество совместной работы микросервисов зависит от сети. Чем больше микросервисов в проекте, тем сложнее управление ими. Для разработки и обслуживания необходим штат опытных специалистов. Развертывание и поддержка всей инфраструктуры стоит дорого. Из чего состоит микросервисная архитектура Микросервисная архитектура состоит из целого ряда элементов. Расскажем о каждом из них подробнее. Микросервис Простыми словами, это небольшой автономный компонент микросервисной архитектуры, который выполнят собственную функцию. Микросервисы могут функционировать на разных серверах. Базы данных Это виртуальные хранилища информации. С их помощью упрощается поиск данных. База представляет собой набор таблиц, каждая из которых содержит собственный тип информации: например, о пользователях. Каждая строка — это определенный атрибут (пол и возраст). В архитектуре один микросервис может отвечать за то, чтобы вписывать пользовательские данные в базу, а другой — подгружать информацию об обновлении товарных позиций. API API представляет собой набор правил и команд, облегчающий взаимодействие программ друг с другом. Говоря проще — это инструментарий обращения с микросервисами. Достаточно кликнуть микросервис и получить ответ. При этом не важно, каким образом он будет выполнять задачу. API-шлюзы Одновременно выполняют две роли: охранника и проводника. В случае, если один элемент программы хочет направить запрос другому, то он делает это через шлюз. API-Gateway внимательно следит за тем, есть ли у программы право к запрашиваемым действиям. Проще говоря, API-шлюз представляет собой контрольно-пропускной пункт, в котором есть охранник, проверяющий паспорта и уровни доступа. Он способен запоминать всех тех, кто через него проходит. Если при проверке все хорошо, то охранник направит вас в нужное место. Системы мониторинга Проверяют состояние каждого микросервиса для того, чтобы поддерживать работоспособность приложения на нужном уровне. Это делается при помощи логов — файлов, создаваемых самими микросервисами и содержащими данные об ошибках, событиях, запросах и др. Полученная информация сохраняется для того, чтобы впоследствии выявлять и анализировать аномалии. Конфигурация Это единый централизованный способ быстрого изменения параметров, влияющих на работу системы. Он позволяет менять настройки всех компонентов без необходимости перезапуска. Контейнеризация Контейнеры и системы оркестрации применяются для развертывания и масштабирования микросервисов. Очень часто используются Docker и Kubernetes. Контейнеры делают процесс переезда на новый сервер проще. Разработчикам не нужно разбирать и собирать архитектуру. Также контейнеры изолируют микросервисы друг от друга, предотвращая их отрицательное влияние друг на друга. Как микросервисы работают в связке с API Микросервисная архитектура API действует по принципу разделения функций и обязанностей. Большое количество небольших сервисов создают один макросервис. У каждого маленького сервиса есть только одна выполняемая задача. Однако объем задач (и количество микросервисов) напрямую зависит от желания разработчиков и структуры приложения. Чтобы сделать децентрализацию серверов в микросервисной архитектуре надежнее и проще, применяются контейнерные технологии. Весь код помещается в изолированную среду. Она может быть быстро перенесена в облако. Для обеспечения прочной связи микросервисы связываются друг с другом через частный API. Он определяет конкретные запросы, которые могут быть получены сервисом, а также способ ответа на них. Есть разные варианты использования API в микросервисной архитектуре. В ряде случаев один микросервис может использовать несколько API, в других — один API применяется для доступа к нескольким микросервисам. Преимущества микросервисной архитектуры Выбор варианта микросервисной архитектуры предоставит следующие преимущества: Комфорт обновлений. Если нужно что-то обновить в приложении, то можно изменить некоторые его элементы и не трогать остальные. Не нужно переписывать абсолютно все, поскольку все модули являются независимыми. Если какие-то микросервисы не нужны, то их можно убрать — это никак не скажется на функционировании всей системы. Простота касается и разворачивания обновлений, поскольку запускается не весь продукт целиком, а только отдельный сервис. Возможность выбора технологий. Использование микросервисов не привязывает продукт к определенному языку программирования. Необходимы системы управления модулями, но и в данном случае есть возможность выбора. Продуманный контроль качества. В случае с монолитной архитектурой все сотрудники отвечают за все, то операции с микросервисами и контроль их функционирования распределяется между членами команды. Каждый выполняет свою часть работы, качество можно легко отследить. Командами, у которых есть четкая структура и внутреннее разграничение обязанностей, проще управлять. Удобное масштабирование. Используя микросервисную архитектуру, можно легко масштабировать нагрузку и мощности аппаратной части. Если важна повышенная производительность определенного модуля, то можно предоставить ему больше мощности. Такая схема удобна: в случае с монолитом нужно выдавать больше ресурсов всей системе в целом. Надежность и отказоустойчивость. Микросервисы полностью независимы друг от друга. Если даже несколько модулей перестанут нормально функционировать, то это никак не скажется на качестве работы остальных. Такая особенность значительно снижает риск возникновения критической ошибки. Независимость данных. Информация в каждом микросервисе хранится отдельно от других модулей. Если изменятся данные в нем, то это не повлияет на работу системы в целом. Независимость позволяет разным элементам системы быть автономнее. Это означает уменьшение вероятности возникновения критических ошибок. Удобство работы. Каждый небольшой сервис представляет собой небольшой набор кода. Это упрощает работу программистов с модулями. Все операции занимают меньше времени. Недостатки микросервисной архитектуры При всех своих многочисленных преимуществах микросервисная архитектура обладает рядом недостатков. Именно взвесив преимущества и недостатки, можно принять решение о том, подходит ли данное решение вам: Обилие модулей. Сама идея модульности может нести не только преимущества, но и недостатки. За большими массивами информации нужно следить. Есть соответствующие системы автоматизации, но даже с ними поддержка продукта достаточно дорогостоящая. Риски отсутствия целостности данных. Использование микросервисных систем сопряжено с риском неконсистентности данных (несогласованности). Если в данных нет целостности, то значительно увеличивается вероятность ошибки. При отсутствии должного контроля в разных частях системы могут возникнуть противоречивые сведения — это приведет к путанице. Сложный процесс проектирования. Очень непросто создать микросервисную архитектуру и при этом ничего не забыть. Проектирование монолитного приложения в данном случае куда проще. Ухудшение производительности. Последствие большого количества модулей. Информации предстоит непростой путь: ей нужно перейти от одного модуля к другому, затем к третьему, и т.д. Длительность переходов существенно замедляет скорость работы приложения. Повышенные требования к команде. Работа с микросервисной архитектурой накладывает собственные ограничения на состав сотрудников в команде. Важно быстро отслеживать состояние каждого модуля. Увеличивается операционная сложность, возрастают и требования к специалистам. Высокая стоимость. Разработка и поддержка микросервисной архитектуры дорогостоящая. Нужно использовать платные инструменты, которые помогут в управлении модулями и мониторинге их состояния. Важно задействовать штат специалистов высокой квалификации и обеспечить большие мощности. Принимая во внимание перечисленные выше особенности, можно прийти к выводу, что микросервисы — это решение для сложных и больших проектов. Каким проектам подходит микросервисная архитектура Сложность и объемность микросервисной архитектуры как нельзя лучше подойдет для следующих проектов: Мобильные приложения. В них микросервисная архитектура может использоваться для серверной части. Это может быть модуль для получения информации из базы данных, обработки бизнес-логики, отправки уведомлений. IoT. По-другому — интернет вещей. Для него подойдут микросервисы для получения данных с устройств, анализа полученной информации, управления функционированием устройств. Облачные вычисления. В облаке данный вид архитектуры успешно применяется для масштабирования и развертывания приложений. Каждый микросервис распределяется по разным серверам — это значительно повышает производительность и надежность работы системы. Большие корпоративные супераппы. Большие предприятия могут использовать микросервисную архитектуру для того, чтобы разграничить монолитные системы на несколько элементов. Развитие проекта и его поддержка становится проще. Веб-приложения. Каждая функция может реализовываться в виде отдельного микросервиса. Это может быть модуль для авторизации и аутентификации пользователей, модуль для обработки платежей и т.д. Проекты с разным распределением нагрузки на компоненты. Она может зависеть от внешних факторов. В качестве примера можно привести онлайн-магазины с сезонным спросом. Приложения с большим штатом разработчиков. Это позволяет распределять обязанности между специалистами. Примеры использования микросервисной архитектуры Современная индустрия создания приложений знает ряд всемирно известных примеров использования микросервисов. Одним из первых мировых гигантов, который начал использовать микросервисы, стал Amazon. Инфраструктура компании создана из тысяч независимых модулей: для товаров, поиска по ним, пользовательских аккаунтов, рекомендаций и т.д. Использование подобной архитектуры позволяет Amazon масштабировать ресурсы в соответствии с пиковыми нагрузками, быстро реализовывать новые продукты. Множество микросервисов нужно использовать и Uber. Компания разработала модули для картографии, обработки платежей, геолокации, логистики. Uber смогла создать надежную и отказоустойчивую систему, которая способна качественно функционировать даже при значительных нагрузках. Активно использует микросервисы и Netflix. В работе сервиса используется более 800 микросервисов. Каждый из них отвечает за определенную функцию: тестирование, рекомендации, транскодирование видео. Именно гибкость позволяет гиганту быстро увеличивать количество серверов при увеличении трафика. Микросервисная архитектура идеальна для больших проектов, которые работают онлайн. Для небольших проектов обилие модулей не подойдет из-за сложности системы и необходимости содержания штата специалистов для техподдержки.