Мікросервіси — це архітектурний підхід до розробки програмних додатків як набору невеликих незалежних сервісів, які спілкуються один з одним через мережу. Замість створення монолітної програми, де всі функції тісно інтегровані в єдину кодову базу, мікросервіси розбивають програму на менші, слабко пов’язані служби.

alter додати стовпець oracle

Важливі теми для мікросервісів

• Що таке мікросервіси?
• Як працюють мікросервіси?
• Які основні компоненти архітектури мікросервісів?
• Які шаблони проектування мікросервісів?
• Що таке антишаблони в мікросервісах?
• Реальний приклад мікросервісів
• Мікросервіси проти монолітної архітектури?
• Як перейти від монолітних до мікросервісів?
• Сервісно-орієнтована архітектура (SOA) проти архітектури мікросервісів
• Хмарні мікросервіси
• Роль мікросервісів у DevOps
• Переваги використання архітектури мікросервісів
• Проблеми використання архітектури мікросервісів
• Реальні приклади компаній, які використовують архітектуру мікросервісів
• Технології, що забезпечують архітектуру мікросервісів

1. Що таке мікросервіси?

Мікросервіс — це невеликий, слабко пов’язаний розподілений сервіс. Кожен мікросервіс призначений для виконання певної бізнес-функції, і його можна розробляти, розгортати та масштабувати незалежно. Це дозволяє взяти велику програму та декомпонувати або розбити її на легко керовані малі компоненти з вузько визначеними обов’язками. Він вважається будівельним блоком сучасних програм. Мікросервіси можуть бути написані на різних мовах програмування та фреймворках, і кожен сервіс діє як міні-додаток самостійно.

2. Як працюють мікросервіси?

Мікросервіси працюють, розбиваючи складну програму на менші незалежні частини, які взаємодіють і працюють разом, забезпечуючи гнучкість, масштабованість , і простіше технічне обслуговування, схоже на побудову міста з модульних, взаємопов’язаних компонентів.

Розберемося, як працюють мікросервіси:

• Модульна структура:
  • Архітектура мікросервісів розбиває великі монолітні програми на менші незалежні служби.
  • Кожна служба є самодостатнім модулем із певною бізнес-можливістю чи функцією.
  • Ця модульна структура забезпечує гнучкість, легкість розробки та спрощене обслуговування.
• Незалежні функції:
  • Кожна мікрослужба розроблена для обробки певної бізнес-функції чи функції.
  • Наприклад, одна служба може керувати автентифікацією користувачів, а інша обробляє функції каталогу продуктів.
  • Ця незалежність дозволяє спеціалізовано розробляти та підтримувати кожну послугу.
• Зв'язок:
  • Мікросервіси спілкуються один з одним через чітко визначені інтерфейси прикладного програмування (API).
  • API служать інтерфейсами, через які служби обмінюються інформацією та запитами.
  • Цей стандартизований зв’язок забезпечує взаємодію та гнучкість інтеграції послуг.
• Гнучкість:
  • Архітектура мікросервісів підтримує використання різноманітних технологій для кожного сервісу.
  • Це означає, що різні мови програмування, фреймворки та бази даних можна вибирати на основі конкретних вимог кожного мікросервісу.
  • Команди мають гнучкість у використанні найкращих інструментів для своїх відповідних функцій.
• Незалежність і оновлення:
  • Мікросервіси працюють незалежно, дозволяючи оновлювати або модифікувати один сервіс, не впливаючи на всю систему.
  • Таке відокремлення служб зменшує ризик збоїв у системі під час оновлень, полегшуючи впровадження змін і вдосконалень.
  • Крім того, мікросервіси сприяють відмовостійкості системи, гарантуючи, що якщо одна служба стикається з проблемами або збоями, це не виводить із ладу всю систему.
• Масштабованість:
  • Мікросервіси пропонують масштабованість, дозволяючи додавати екземпляри певних сервісів.
  • Якщо певна функція вимагає більше ресурсів, можна розгорнути додаткові екземпляри цього мікросервісу, щоб задовольнити підвищений попит.
  • Ця масштабованість має вирішальне значення для адаптації до різних навантажень.
• Постійне вдосконалення:
  • Модульний характер мікросервісів сприяє постійному вдосконаленню.
  • Групи розробників можуть самостійно працювати над оновленнями для своїх відповідних служб і випускати їх.
  • Така гнучкість дозволяє системі швидко розвиватися та реагувати на зміну вимог або потреб користувачів.

3. Які основні компоненти архітектури мікросервісів?

Архітектура мікросервісів складається з кількох компонентів, які працюють разом, щоб створити модульну, масштабовану та незалежно розгорнуту систему.

Основні компоненти мікросервісів включають :

• Мікросервіси: Це індивідуальні, автономні послуги, які інкапсулюють конкретні бізнес-можливості. Кожен мікросервіс зосереджений на окремій функції чи функції.
• Шлюз API: Шлюз API є центральною точкою входу для взаємодії зовнішніх клієнтів із мікросервісами. Він керує запитами, обробляє автентифікацію та направляє запити до відповідних мікросервісів.
• Реєстр послуг і виявлення: Цей компонент відстежує місцезнаходження та мережеві адреси всіх мікросервісів у системі. Виявлення служб гарантує, що служби можуть динамічно знаходити та спілкуватися одна з одною.
• Балансувальник навантаження: Балансувальники навантаження розподіляють вхідний мережевий трафік між кількома екземплярами мікросервісів. Це забезпечує рівномірний розподіл робочого навантаження, оптимізує використання ресурсів і запобігає перетворенню будь-якої окремої служби на вузьке місце.
• Контейнерізація: Контейнери, такі як Docker, інкапсулюють мікросервіси та їхні залежності. Інструменти оркестровки, такі як Kubernetes, керують розгортанням, масштабуванням і роботою контейнерів, забезпечуючи ефективне використання ресурсів.
• Посередник шини подій/повідомлень: Шина подій або посередник повідомлень полегшує спілкування та координацію між мікросервісами. Це дозволяє службам публікувати події та підписуватися на них, забезпечуючи асинхронне спілкування та відокремлення.
• Централізована реєстрація та моніторинг: Інструменти централізованого журналювання та моніторингу допомагають відстежувати продуктивність і працездатність мікросервісів. Вони дають уявлення про поведінку системи, виявляють проблеми та допомагають у вирішенні проблем.
• База даних на мікросервіс: Кожен мікросервіс зазвичай має власну базу даних, що забезпечує автономність даних. Це дозволяє службам самостійно керувати та масштабувати зберігання даних відповідно до своїх конкретних вимог.
• Кешування: Механізми кешування можуть бути реалізовані для підвищення продуктивності шляхом зберігання даних, до яких часто звертаються, ближче до мікросервісів. Це зменшує потребу багаторазово отримувати ті самі дані з баз даних.
• Компоненти відмовостійкості та стійкості: Впровадження компонентів для відмовостійкості, таких як автоматичні вимикачі та механізми повторних спроб, гарантує, що система зможе витончено обробляти збої в мікросервісах і відновлюватися без впливу на загальну функціональність.

4. Що таке шаблони проектування мікросервісів?

Коли проблема виникає під час роботи в системі, є певні практики, яких слід дотримуватися, і в мікросервісах ці практики є шаблонами проектування. Шаблони проектування мікросервісів — це такі практики, які при дотриманні призводять до ефективних архітектурних шаблонів, що призводить до подолання таких проблем, як неефективне адміністрування цих сервісів, а також максимізації продуктивності. Працюючи над програмою, необхідно знати, який шаблон дизайну використовувати для створення ефективної програми.

• Агрегатор
  • Він викликав служби, щоб отримати необхідну інформацію (пов’язані дані) від різних служб, застосувати певну логіку та отримати результат.
  • Зібрані дані можуть бути використані відповідними службами. Кроки, які виконуються в шаблоні агрегатора, включають запит, отриманий службою, а потім запит, зроблений до кількох інших служб, об’єднує кожен результат і, нарешті, відповідає на початковий запит.
• Шлюз API
  • API Gateway діє як рішення для запиту, зробленого до мікросервісів.
  • Він служить точкою входу для всіх мікросервісів і створює детальні API для різних клієнтів.
  • Зроблені запити передаються до шлюзу API, а балансувальник навантаження допомагає перевірити, чи запит оброблено та надіслано до відповідної служби.
• Пошук подій
  • Цей шаблон проектування створює події щодо змін (даних) у стані програми.
  • Використовуючи ці події, розробники можуть відстежувати записи внесених змін.
• Душитель
  • Душитель також відомий як візерунок виноградної лози, оскільки він працює так само, як виноградна лоза душить дерево навколо нього. Для кожного виклику URI (уніфікований ідентифікатор ресурсу) виклик повертається вперед і назад, а також розбивається на різні домени.
  • Тут дві окремі програми залишаються поруч в одному просторі URI, і тут одночасно буде враховано один домен. Таким чином, нова оновлена ​​програма замінює оригінальну програму.
• розкладання
  • Шаблон дизайну декомпозиції розбиває програму на менші мікросервіси, які мають власну функціональність.
  • Виходячи з бізнес-вимог, ви можете розбити програму на підкомпоненти. Наприклад, Amazon має окремі сервіси для продуктів, замовлень, клієнтів, платежів тощо.

5. Що таке антишаблони в мікросервісах?

Вивчення антишаблонів у мікросервісах має вирішальне значення для уникнення типових помилок. Він надає інформацію про потенційні проблеми, які можуть поставити під загрозу масштабованість системи, незалежність і придатність до обслуговування. Розуміючи ці антишаблони, розробники можуть приймати обґрунтовані рішення, впроваджувати найкращі практики та сприяти успішному проектуванню та розгортанню надійних архітектур мікросервісів.

Нижче наведено 5 основних антишаблонів у мікросервісах

• Моноліт даних: Спільне використання централізованої бази даних мікросервісами, що підриває незалежність і масштабованість.
• Сервіси чату: Мікросервіси надміру спілкуються для невеликих завдань, що призводить до збільшення накладних витрат на мережу та затримки.
• Надмірне використання мікросервісів: Створення занадто великої кількості мікросервісів для тривіальних функціональних можливостей, що створює непотрібну складність.
• Неадекватні межі обслуговування: Погано визначені межі мікросервісів, що призводить до двозначності та нечіткої відповідальності.
• Ігнорування безпеки: Нехтування проблемами безпеки в мікросервісах, ризик уразливості та витоку даних.

6. Реальний приклад мікросервісів

Давайте розберемося з Miscroservices на реальному прикладі Amazon E-Commerce Application:

Інтернет-магазин Amazon схожий на гігантський пазл, складений із багатьох маленьких спеціалізованих частин, які називаються мікросервісами. Кожен мікросервіс виконує певну роботу, щоб переконатися, що все працює гладко. Разом ці мікросервіси працюють за лаштунками, щоб надати вам чудові враження від покупок.

Нижче наведено мікросервіси, задіяні в додатку електронної комерції Amazon:

1. Обслуговування користувачів: Керує обліковими записами користувачів, автентифікацією та налаштуваннями. Він обробляє реєстрацію користувачів, вхід і керування профілями, забезпечуючи персоналізований досвід для користувачів.
2. Служба пошуку: Забезпечує функцію пошуку на платформі, дозволяючи користувачам швидко знаходити продукти. Він індексує інформацію про продукт і надає відповідні результати пошуку на основі запитів користувачів.
3. Сервіс каталогу: Керує каталогом продуктів, включаючи деталі продуктів, категорії та зв’язки. Це гарантує, що інформація про продукт є точною, актуальною та легко доступною для користувачів.
4. Сервіс кошика : керує кошиком для покупок користувача, дозволяючи йому додавати, видаляти та змінювати товари перед оформленням замовлення. Він забезпечує безперешкодний досвід покупок, відстежуючи вибрані товари.
5. Сервіс списку бажань : Керує списками бажань користувачів, дозволяючи їм зберігати продукти для майбутніх покупок. Це забезпечує зручний спосіб для користувачів відстежувати та керувати своїми бажаними елементами.
6. Служба прийому замовлень : приймає та обробляє замовлення клієнтів. Він перевіряє замовлення, перевіряє наявність товару та ініціює процес виконання замовлення.
7. Служба обробки замовлень: Керує обробкою та виконанням замовлень. Він координує роботу зі службами інвентаризації, доставки та оплати, щоб забезпечити своєчасну та точну доставку замовлення.
8. Платіжна служба : Керує обробкою платежів для замовлень. Він безпечно обробляє платіжні транзакції, інтегрується з платіжними шлюзами та керує даними, пов’язаними з платежами.
9. Служба логістики : Координує логістику доставки замовлень. Він розраховує вартість доставки, призначає перевізників, відстежує відправлення та керує маршрутами доставки.
10. Складська служба: Керує запасами на складах. Він відстежує рівень запасів, оновлює наявність запасів і координує поповнення запасів.
11. Служба сповіщень : надсилає сповіщення користувачам щодо їхніх замовлень, акцій та іншої відповідної інформації. Він інформує користувачів про статус їхньої взаємодії з платформою.
12. Служба рекомендацій : надає користувачам персоналізовані рекомендації щодо продуктів. Він аналізує поведінку та вподобання користувачів, щоб пропонувати релевантні продукти, покращуючи взаємодію з користувачем і стимулюючи продажі.

7. Мікросервіси проти монолітної архітектури?

Нижче наведено табличне порівняння між мікросервісами та монолітною архітектурою за різними аспектами:

8. Як перейти від монолітних до мікросервісів?

Нижче наведено основні ключові кроки для переходу від монолітної архітектури до мікросервісів:

• Оцініть Monolith: Зрозумійте існуючу монолітну програму, визначте компоненти для міграції.
• Визначення мікросервісів: Розбийте моноліт на окремі бізнес-можливості для мікросервісів.
• Викрійка душителя: Поступово замінюйте монолітні частини мікросервісами, використовуючи підхід поступової міграції.
• Визначення API: Чітко визначте API і контракти для безперебійного спілкування мікросервісів.
• Реалізація CI/CD: Налаштуйте постійну інтеграцію/безперервне розгортання (CI/CD) для автоматизованого тестування та розгортання.
• Децентралізація даних: Перехід до підходу бази даних на послугу, зменшення залежності від центральної бази даних.
• Виявлення служби: Запровадити механізми виявлення служб для динамічного зв’язку між мікросервісами.
• Логування та моніторинг: Реалізуйте централізоване ведення журналів і моніторинг для видимості продуктивності мікросервісів.
• Наскрізні проблеми: Послідовно керуйте міжсекторальними проблемами, такими як безпека та автентифікація в мікросервісах.
• Ітераційне вдосконалення: Використовуйте ітеративний підхід, постійно вдосконалюючи та розширюючи мікросервіси на основі зворотного зв’язку та потреб, що змінюються.

9. Сервісно-орієнтована архітектура (SOA) проти архітектури мікросервісів

Нижче наведено табличне порівняння між сервісно-орієнтованою архітектурою (SOA) і мікросервісами за різними аспектами:

10. Хмарні мікросервіси

Мікросервіси та хмара один одного, забезпечуючи гнучке, ефективне середовище для спільної роботи для створення та запуску програмних додатків

• Спрощені операції Хмарні постачальники займаються обслуговуванням інфраструктури та безпекою, що спрощує роботу команд мікросервісів. Вони можуть зосередитися на своїх конкретних завданнях, не турбуючись про основні технічні нюанси.
• Економічність Поєднання мікросервісів із хмарними ресурсами — це все одно, що платити за ті інструменти та робочий простір, які ви використовуєте. Це рентабельно, оскільки ви не застрягли в непотрібному обладнанні чи просторі.
• Гнучкість Потрібні додаткові команди чи хочете змінити свій виробничий процес? Хмара дозволяє вам швидко адаптуватися, як перегрупування робочих станцій у гнучкому робочому просторі.

11. Роль мікросервісів у DevOps

DevOps і мікросервіси тісно пов’язані між собою і часто йдуть рука об руку, щоб покращити аспекти розробки, розгортання та функціонування сучасних програмних систем. Ось короткий огляд того, як DevOps і мікросервіси працюють разом:

1. Безперервна інтеграція/безперервне розгортання (CI/CD):
   • В архітектурі мікросервісів кожна служба може бути незалежно розроблена, протестована та розгорнута. Конвеєри CI/CD мають вирішальне значення для ефективного керування постійними оновленнями та випусками, пов’язаними з мікросервісами.
   • Практики DevOps наголошують на конвеєрах CI/CD, які включають автоматизацію створення, тестування та розгортання програмного забезпечення.
2. Гнучка розробка:
   • Мікросервіси за своєю суттю підтримують гнучку розробку, дозволяючи командам працювати незалежно над конкретними службами, сприяючи швидкій ітерації та розгортанню нових функцій.
   • DevOps сприяє співпраці між командами розробки та операцій, сприяючи гнучким практикам розробки.
3. Постійний моніторинг і журналювання
   • Архітектура мікросервісів вимагає надійного моніторингу для відстеження працездатності та взаємодії між різними службами, допомагаючи ранньому виявленню та вирішенню проблем. DevOps наголошує на безперервному моніторингу та веденні журналів для аналізу продуктивності додатків у реальному часі.

12. Переваги використання архітектури мікросервісів

1. Модульність і роз'єднання:
   • Самостійна розробка: Мікросервіси розробляються та розгортаються незалежно, що дозволяє різним командам працювати над різними сервісами одночасно.
   • Ізоляція збоїв: Збої в одній мікрослужбі не обов’язково впливають на інші, забезпечуючи підвищену ізоляцію помилок.
2. Масштабованість:
   • Детальне масштабування: Кожен мікросервіс можна масштабувати незалежно залежно від конкретних потреб у ресурсах, що забезпечує ефективне використання ресурсів.
   • Еластичність: Архітектури мікросервісів можуть легко адаптуватися до різних навантажень шляхом динамічного масштабування окремих сервісів.
3. Різноманітність технологій:
   • Свобода технологій: Кожен мікросервіс можна реалізувати за допомогою стека технологій, який найбільше відповідає його конкретним вимогам, сприяючи технологічній різноманітності.
4. Автономні команди:
   • Розширення можливостей команди: Мікросервіси часто дозволяють невеликим міжфункціональним командам працювати незалежно над конкретними сервісами, сприяючи автономії та швидшому прийняттю рішень.
   • Зменшені витрати на координацію: Команди можуть випускати та оновлювати свої служби, не вимагаючи інтенсивної координації з іншими командами.
5. Швидке розгортання та безперервна доставка:
   • Швидші цикли вивільнення: Мікросервіси можна розробляти, тестувати та розгортати незалежно, сприяючи швидшим циклам випуску.
   • Безперервна інтеграція та розгортання (CI/CD): Інструменти автоматизації підтримують безперервну інтеграцію та практику розгортання, підвищуючи швидкість розробки та надійність.
6. Легке обслуговування:
   • Ізольовані кодові бази: Менші, цілеспрямовані кодові бази легше зрозуміти, підтримувати та виправляти неполадки.
   • Поточні оновлення: Окремі мікросервіси можна оновити або відкотити, не впливаючи на всю програму.

13. Проблеми використання архітектури мікросервісів

1. Складність розподілених систем: Мікросервіси створюють складність розподілених систем. Управління зв’язком між службами, усунення затримки мережі та забезпечення узгодженості даних між службами може бути складним завданням.
2. Збільшення витрат на розробку та операційні витрати: Декомпозиція програми на мікросервіси вимагає додаткових зусиль щодо розробки, тестування, розгортання та моніторингу. Командам потрібно керувати більшою кількістю служб, кожна з яких має власну кодову базу, залежності та процес розгортання.
3. Накладні витрати на зв’язок між службами: Мікросервіси повинні спілкуватися один з одним через мережу. Це може призвести до збільшення затримки та додаткової складності в управлінні протоколами зв’язку, обробці помилок і передачі даних.
4. Узгодженість даних і керування транзакціями: Підтримка узгодженості даних у мікросервісах може бути складною. Впровадження розподілених транзакцій і забезпечення цілісності даних стає складним, і традиційні транзакції ACID можуть бути нелегкими.
5. Проблеми розгортання: Координація розгортання кількох мікросервісів, особливо коли між ними існують залежності, може бути складною. Забезпечення узгодженості та уникнення простою служби під час оновлень вимагає ретельного планування.
6. Складність моніторингу та налагодження: Моніторинг і налагодження стають складнішими в середовищі мікросервісів. Виявлення першопричини проблем може включати відстеження запитів у кількох службах, а централізоване журналювання стає вирішальним для ефективного налагодження.

14. Реальні приклади компаній, які використовують архітектуру мікросервісів

Під час використання мікросервісів у своїх програмах організації зазнали величезних змін, і саме тут відбувся перехід від монолітного до мікросервісу. Ви можете переглянути кілька прикладів із реального життя в програмах, які використовують мікросервіс:

• Amazon: Спочатку Amazon був монолітним додатком, але коли з’явився мікросервіс, Amazon став першою платформою, яка розбила свій додаток на невеликі компоненти, таким чином адаптувавши мікросервіс. Завдяки здатності змінювати окремі функції та ресурси функціональність сайту значно покращилася.
• Netflix: Netflix є однією з таких компаній, яка використовує мікросервіси з API . У 2007 році, коли Netflix почав свій рух до сервісу потокової передачі фільмів, він зазнав величезних збоїв і проблем, а потім з’явилася архітектура мікросервісу, яка стала благословенням для платформи.
• Uber: Коли Uber перейшов від монолітної природи до мікросервісу, це сталося легко. Використовуючи мікросервісну архітектуру, кількість переглядів веб-сторінок і пошукових запитів зросла в більшій мірі.

15. Технології, що забезпечують архітектуру мікросервісів

• Докер:
  • Docker — це платформа контейнеризації, яка дозволяє розробникам пакувати програми та їхні залежності в легкі портативні контейнери. Ці контейнери інкапсулюють усе, що потрібно для запуску програми, включаючи код, середовище виконання, бібліотеки та системні інструменти, забезпечуючи узгодженість у різних середовищах.
• Kubernetes:
  • Kubernetes — це платформа оркестровки контейнерів з відкритим кодом, спочатку розроблена Google. Він автоматизує розгортання, масштабування та керування контейнерними програмами, надаючи функції для планування контейнерів, виявлення служб, балансування навантаження тощо.
• Сервісна сітка:
  • Меш-технології сервісів, такі як Istio та Linkerd, забезпечують виділений інфраструктурний рівень для обробки зв’язку між послугами, керування трафіком і можливості спостереження в архітектурах мікросервісів. Вони пропонують такі функції, як балансування навантаження, виявлення служб, розрив ланцюга та збір показників.
• Шлюзи API :
  • Шлюзи API, такі як Kong і Tyk, служать точками входу для зовнішніх клієнтів для доступу до програм на основі мікросервісів. Вони забезпечують такі функції, як маршрутизація, автентифікація, обмеження швидкості та перетворення запитів/відповідей.
• Архітектура, керована подіями :
  • Архітектура, керована подіями, полегшує зв’язок між мікросервісами, дозволяючи їм створювати та споживати події асинхронно. Такі технології, як Apache Kafka, RabbitMQ і Amazon SNS/SQS, забезпечують масштабовані надійні системи обміну повідомленнями для створення керованих подіями мікросервісів.
• Безсерверні обчислення:
  • Хоча безсерверні платформи, як-от AWS Lambda, Azure Functions і Google Cloud Functions, не є винятковими для мікросервісів, можна використовувати для розгортання окремих мікросервісів без керування основною інфраструктурою, подальшого відокремлення та масштабування сервісів.

16. Висновок

Тепер, коли ви знаєте Що таке мікросервіси , дуже важливо мати практичне уявлення про них, працюючи над ними. Ця стаття повністю відповість на всі ваші сумніви щодо мікросервісів, їхньої архітектури, роботи, функцій, реальних додатків тощо. Мікросервіси є обов’язковим терміном для створення програми. Тому дуже важливо добре ним володіти.