Трябва да помислите мъдро, преди да вземете решения за мигриране на монолитно приложение към еквивалент на микроуслуги. Пренебрегването на подходящия момент за предприемане на миграционната стъпка може да ви изтласка далеч зад конкуренцията.
През последните години преминаването от монолитна към микросервизна архитектура се превърна в популярна тенденция в разработката на софтуер. Тъй като организациите се стремят да подобрят скалируемостта и гъвкавостта на своите приложения, преминаването от монолитна към архитектура на микроуслуги става все по-популярна опция. Но какво точно представлява този преход и защо може да е правилният избор за вашата организация?
Тази статия изследва разликите между монолитни, N-ниво и архитектури на микроуслуги. Той също така обсъжда кога и как да мигрирате към архитектура на микроуслуги.
Нека се потопим! 😀
Съдържание
Какво е монолитна архитектура?
Монолитната архитектура е модел на софтуерен дизайн, при който цялото приложение е изградено като единична, самостоятелна единица. В монолитна архитектура всички компоненти на приложението, включително потребителския интерфейс, бизнес логиката и съхранението на данни, се комбинират в една кодова база.
Плюсове 👍
- Простота: Монолитната архитектура е лесна за разбиране и работа с нея.
- Лесно внедряване: Монолитното приложение е единична единица, което го прави лесно за внедряване.
- Подобрена производителност: Комуникацията между компонентите в монолитно приложение е по-бърза, което води до подобрена производителност.
- Спестяване на разходи: Монолитната архитектура може да бъде по-евтина за разработване от други архитектури.
- Познаване: Много разработчици са запознати с монолитните архитектури и може да предпочетат този подход.
Минуси 👎
- Проблеми с гъвкавостта: Промяната на един компонент може да повлияе на цялата система в монолитна архитектура.
- Трудности при мащабиране: Мащабирането на монолитно приложение изисква мащабиране на цялата система.
- По-високи разходи за поддръжка: Поддържането на монолитна архитектура може да бъде скъпо и отнема много време, тъй като приложението расте и става по-сложно.
- Ограничено повторно използване на код: Може да не е лесно повторното използване на код в различни части на приложение в монолитна архитектура.
Какво представлява многослойната архитектура?
В многослойната архитектура ние разделяме системата на няколко слоя или нива. Тези слоеве работят заедно, за да изпълняват специфична функция. Първо, всеки слой е отговорен за един конкретен аспект на системата. След това те комуникират помежду си, за да изпълнят задача.
Като цяло тази архитектура работи върху разделянето на проблемите и използва слоеве за всяка конкретна задача. Например, следното изображение показва 3-степенна архитектура за типично MVC приложение. Моделният слой обработва източниците на данни, а изгледът служи като презентационен слой. Контролерът действа като манипулатор между модела и слоевете на изгледа.
Типична 3-степенна MVC архитектура
Плюсове 👍
- Подобрена сигурност: Различните нива на приложения затрудняват достъпа на нападателите до чувствителни данни или функционалност.
- По-добра мащабируемост: Нивата могат да се мащабират независимо, което улеснява справянето с увеличаването на използването или натоварването на системата.
- Подобрена поддръжка: Разделянето на проблемите в многослойна архитектура опростява поддръжката и актуализациите на различните части на приложението.
- Подобрена гъвкавост: Модулната архитектура позволява по-голяма гъвкавост при добавяне или промяна на функционалности. Освен това, интеграциите с други системи също са по-лесни.
- Подобрено повторно използване на кода: Многослойният дизайн поддържа модулност. Можете да използвате един и същ слой на бизнес логиката с различни слоеве на представяне.
Минуси 👎
- Повишена сложност: Използването на няколко нива може да добави сложност към системата, което я прави по-трудна за разбиране и поддръжка.
- Увеличено време за разработка: Изграждането на многослойна архитектура може да отнеме повече време от еднослойна архитектура поради допълнителните слоеве и комуникацията между тях.
- Увеличени усилия за внедряване и конфигуриране: Разполагането и конфигурирането на многослойна система може да отнеме повече време и да бъде по-сложно от еднослойна система.
- Повишени хардуерни и инфраструктурни изисквания: Многослойната архитектура може да изисква повече хардуерни и инфраструктурни ресурси, за да работи правилно.
- Повишени усилия за тестване: Тестването на многослойна система може да бъде по-сложно и отнема много време поради допълнителните слоеве и комуникацията между тях.
Какво представлява архитектурата на микроуслугите?
Архитектурата на микроуслугите разбива приложението на малки, независими услуги, които комуникират чрез API.
Микроуслуги
Този подход позволява по-голяма гъвкавост и мащабируемост, тъй като всяка услуга може да бъде разработена и внедрена независимо. Освен това мащабирането нагоре или надолу според търсенето става по-лесно. Следователно архитектурата на микроуслугите е особено подходяща за облачни среди, където ресурсите могат бързо да бъдат разпределени и освобождавани според нуждите.
Плюсове 👍
- Мащабируемост: Микроуслугите могат да се мащабират независимо, което ви позволява да мащабирате конкретни части от вашето приложение според нуждите.
- Устойчивост: Ако една микроуслуга се повреди, другите услуги могат да продължат да функционират. Това подобрява цялостната устойчивост на приложението.
- Модулност: Можете да разработвате, тествате и разгръщате всяка микроуслуга независимо. Следователно модифицирането или актуализирането на отделните услуги става по-лесно управляемо.
- Гъвкавост: С микроуслугите имате гъвкавостта да избирате различни технологии за различни услуги. По този начин ви позволява да използвате най-добрите инструменти за всяка работа.
- Лесно внедряване: Можете да внедрявате микроуслуги независимо, което улеснява внедряването на нови версии на приложението.
Минуси 👎
- Повишена сложност: Управлението на множество независими услуги може да бъде по-сложно.
- По-високи изисквания за ресурси: Изпълнението на много услуги може да изисква повече ресурси и инфраструктура.
- Повишени разходи за комуникация: Комуникацията между услугите изисква API.
- Повишена сложност на тестване и внедряване: Тестването и внедряването на много услуги може да бъде сложно.
Монолитни срещу многослойни срещу микроуслуги
Следната таблица обобщава всички основни разлики: –
Comparison MetricMonolithic ArchitectureMulti-tier ArchitectureMicroservices ArchitectureComplexitySimplestMore ComplexMost ComplexNetwork TrafficMinimalMinimal (as long as tiers are on the same network)MaximumDevelopment TimeLesserMore than monolithicMore than multi-tierReuse of CodeLesserMaximumMinimumDependency on DevOpsNoNoHighDifficulty in Global Testing & DebuggingNoNoYesEase Level in ScalabilityLowMediumHighDeployment TimeLessHighLessEase level in maintenance and updatingLowMediumHighTime to MarketSlowerSlowerFasterFault tolerance levelLowLowHighModularity levelLowMediumHigh Ниво на независимост от внедряванеLowLowHighComparison Монолитни, многослойни и микросервизни архитектури
Монолитни към микроуслуги: кой е подходящият момент за преход
Няма еднозначен отговор на този въпрос, тъй като решението за миграция от монолитна към архитектура на микроуслуги ще зависи от специфичните нужди и цели на вашето приложение. Ето няколко фактора, които трябва да имате предвид, когато решавате дали да направите прехода:
- Размер и сложност на приложението: Архитектурата на микроуслугите може да улесни разработването и поддръжката, ако приложението ви е голямо и сложно, с много взаимосвързани компоненти. Въпреки това, монолитна архитектура може да е достатъчна, ако вашето приложение е относително малко и просто.
- Изисквано ниво на мащабируемост: Ако вашето приложение трябва да се мащабира бързо и лесно, за да отговори на променящите се изисквания, архитектурата на микроуслугите може да бъде по-добър избор. Тъй като микроуслугите могат да се мащабират независимо, вие можете да мащабирате конкретни части от вашето приложение според вашите нужди.
- Изисквано ниво на гъвкавост: Ако трябва да можете да модифицирате или актуализирате отделни компоненти на вашето приложение, без да засягате цялото приложение, архитектурата на микроуслугите може да бъде по-добър избор. Това е така, защото всяка микроуслуга може да бъде разработена, тествана и внедрена независимо.
- Налични ресурси за разработка и поддръжка: Ако имате голям екип с умения и ресурси за разработване и поддържане на архитектура на микроуслуги, това може да е добър избор за вашето приложение. Въпреки това, монолитната архитектура може да бъде по-управляема, ако вашият екип е малък или му липсват необходимите умения.
Монолитни към микроуслуги: Успешните пътувания
В крайна сметка решението за преход от монолитна към архитектура на микроуслуги ще зависи от специфичните нужди и цели на вашето приложение. Важно е внимателно да оцените плюсовете и минусите на всеки архитектурен стил и да изберете този, който най-добре отговаря на нуждите на вашето приложение.
Може да очаквате практически казуси, за да оцените как големите компании вземат решения за миграция. Нека обсъдим казусите на Amazon и Netflix, за да разберем как са определили подходящия момент за миграцията.
Казус от Amazon
Amazon е добре известен гигант в търговията на дребно, който първоначално използва монолитна архитектура за своя уебсайт. Въпреки това, тъй като кодовата база нарастваше и броят на разработчиците, работещи върху платформата, се увеличаваше, ставаше все по-трудно да се разплитат зависимостите и да се правят промени или актуализации на платформата. Това доведе до забавяне на разработката и предизвикателства при кодирането, а също така затрудни компанията да мащабира платформата, за да отговори на нуждите на своята бързо нарастваща клиентска база.
За да се справи с тези предизвикателства, Amazon раздели своите монолитни приложения на по-малки, независимо работещи приложения, специфични за услугата. Това включваше анализиране на изходния код и извличане на единици код, които обслужваха една единствена функционална цел, опаковането им в интерфейс на уеб услуга и възлагането на собственост върху всяка услуга на екип от разработчици.
Източник: графика на зависимостта на услугите на Amazon в реално време
Подходът на микроуслугите позволи на Amazon лесно да прави промени и актуализации на своята платформа. Освен това позволява мащабиране при поискване на специфични компоненти. Въпреки предизвикателствата, свързани с прехода, ползите от архитектурата на микроуслугите са значителни. Платформата за електронна търговия на Amazon вече обработва над 2,5 милиарда търсения на продукти дневно и включва милиони продукти от стотици хиляди продавачи.
Казус от Netflix
Netflix е много популярна и известна компания в днешно време. Предлага се в 190 държави и има над 223 милиона платени потребители към 2022 г.
През 2008 г. Netflix се изправи пред голяма повреда в базата данни и проблемът продължи 3 дълги дни. Това беше точката, в която компанията осъзна проблемите с едноточковите повреди на монолитния дизайн. Така Netflix постепенно мигрира от монолитна към облачна архитектура на микроуслуги, използвайки уеб услугите на Amazon.
Netflix отне години, за да мигрира своите приложения, насочени към клиентите, и тези, които не са насочени към клиентите. И все пак ползите са огромни. Месечните часове на гледане на компанията се увеличиха с 1000 пъти рязко между 2008 г. и 2015 г. ~ което доведе до високи приходи и печалби.
Как ръчно да мигрирате вашето приложение от монолитна към микросервизна архитектура
Има няколко стъпки, които можете да следвате за миграцията (ръчно) на вашето приложение от монолитна към микросервизна архитектура:
Като цяло мигрирането от монолитна към архитектура на микроуслуги може да бъде сложно и отнема много време. Важно е внимателно да планирате и изпълните миграцията, за да гарантирате успех.
Удобни инструменти за монолитна миграция към микроуслуги
Има няколко инструмента, които могат да помогнат в процеса на разграждане на монолитно приложение в микроуслуги. Например Mono2Micro, Decomposition Tool и Decomposer на IBM са най-популярните инструменти, които помагат в процеса на разлагане.
Тези инструменти предоставят набор от автоматизирани или полуавтоматизирани механизми за идентифициране на микроуслуги и рефакторинг на кода. Освен това те помагат при настройването и управлението на инфраструктурата, необходима за хостване на микроуслугите.
Автоматично разграждане за монолитна миграция към микроуслуги: футуристична тенденция
Последният бум на изкуствения интелект и машинното обучение революционизира традиционните подходи за изпълнение на нашите задачи. Не би ли било чудесно, ако машините могат да изпълняват сложните задачи за разграждане на монолитни към микроуслуги?
Въпреки че може да изглежда лесно да се използва AI, за да се помогне за разлагането на монолитно приложение на микроуслуги. Все пак това е път, пълен с предизвикателства. Ето защо можете да намерите само няколко пълни проучвания по тази задача.
Абдула и др. ал. предложи подход за обучение без надзор за автоматично разграждане на уеб приложения в микроуслуги. Следващата концептуална диаграма показва цялостната работа на процеса на автоматично разлагане.
Източник: Abdullah, M., Iqbal, W., & Erradi, A. (2019). Подход за обучение без надзор за автоматично разграждане на уеб приложения в микроуслуги. Вестник за системи и софтуер, 151, 243-257.
Процесът на автоматично разлагане следва три прости стъпки.
Стъпка 01: Достъп до журналите за достъп до URI
Всяка уеб страница на уебсайт има уникален унифициран идентификатор на ресурс (URI). За щастие, уеб сървърите, хостващи такива приложения, поддържат регистрационни файлове за достъп (напр. време за отговор и размер на документа) до тези URI. Първата стъпка е да съберете тези регистрационни файлове за достъп.
Стъпка 02: Приложете клъстерен ML алгоритъм
Алгоритъмът за клъстериране е неконтролиран метод за машинно обучение, който при даден набор от точки от данни създава K клъстера с точки от данни от подобен характер. Този алгоритъм за клъстериране, когато се захранва с данните от регистрационните файлове за исторически достъп, създава клъстери от URI с подобно време за достъп и размер на документа за отговор.
Стъпка 03: Внедряване на клъстери към микроуслуги
Можете да направите микроуслуга за всеки клъстер от URI. След това можете да внедрите тези микроуслуги във всяка облачна инфраструктура.
Забележка: Тази техника за автоматично разлагане е специфична за монолитни уеб приложения и е представена само за да ви даде представа за най-новите тенденции в ерата.
Най-добри практики за мигриране от монолитна към микросервизна архитектура
Ето някои най-добри практики, които да следвате, когато мигрирате от монолитна към микросервизна архитектура:
- Започнете с малко: Често е най-добре да започнете с мигриране на малка, самостоятелна част от приложението към архитектура на микроуслуги. Това ви позволява да се поучите от процеса и да направите всички необходими корекции, преди да се заемете с по-големите части на приложението.
- Идентифицирайте правилните микроуслуги: Внимателно идентифицирайте бизнес възможностите на вашето приложение. Това също изисква определяне дали тези възможности могат да бъдат приложени като независими микроуслуги.
- Проектирайте ясни интерфейси: Уверете се, че интерфейсите между микроуслугите са добре дефинирани и лесни за използване. Това ще улесни разработването и поддържането на микроуслугите.
- Използвайте контейнери: Контейнерите могат да улеснят внедряването и управлението на микроуслуги, като ви позволяват да опаковате микроуслугата и нейните зависимости заедно в една самостоятелна единица.
- Използвайте удобна за микроуслуги инфраструктура: За да поддържате архитектура на микроуслуги, ще ви трябва инфраструктура, която може да се справи с увеличената сложност и трафик, генериран от микроуслугите. Това може да включва използване на технологии като сервизни мрежи, API шлюзове и разпределено проследяване.
- Тествайте щателно: Тествайте щателно микроуслугите, за да сте сигурни, че функционират според очакванията и че интерфейсите между тях работят правилно.
- Наблюдавайте и управлявайте микроуслугите: Важно е да наблюдавате тяхната производителност и здраве и да предприемате подходящи действия, ако възникнат проблеми. Това може да включва използване на инструменти като анализ на регистрационни файлове, наблюдение на производителността и проследяване на грешки.
Накратко, внимателното планиране и изпълнение е ключът към успешната миграция. Като следвате тези най-добри практики, можете да гарантирате, че миграцията протича гладко, изпълнявайки самата цел.
Заключение
Архитектурата на микроуслугите е най-гъвкавата и мащабируема архитектура за съвременната ера на облачните изчисления. Тя ви позволява да мащабирате конкретни части от приложението според нуждите и да променяте или актуализирате отделни услуги, без да засягате цялото приложение. Въпреки това, той може да бъде и по-сложен за разработване и поддържане.
В крайна сметка изборът на стил на архитектура ще зависи от специфичните нужди и цели на вашето приложение. Факторите, които трябва да се имат предвид, включват размера и сложността на приложението, необходимото ниво на мащабируемост и гъвкавост и наличните ресурси за разработка и поддръжка.