Než učiníte rozhodnutí o migraci monolitické aplikace na ekvivalent mikroslužeb, musíte moudře přemýšlet. Přehlédnutí správného času k provedení migračního kroku vás může posunout daleko za konkurencí.
V posledních letech se posun od monolitické k architektuře mikroslužeb stal populárním trendem ve vývoji softwaru. Vzhledem k tomu, že organizace usilují o zlepšení škálovatelnosti a flexibility svých aplikací, stává se přechod od monolitické k architektuře mikroslužeb stále oblíbenější možností. Ale co přesně je tento přechod a proč by mohl být tou správnou volbou pro vaši organizaci?
Tento článek zkoumá rozdíly mezi monolitickými architekturami, architekturami N-tier a mikroslužbami. Také popisuje, kdy a jak migrovat na architekturu mikroslužeb.
Pojďme se ponořit! 😀
Table of Contents
Co je to monolitická architektura?
Monolitická architektura je softwarový návrhový vzor, ve kterém je celá aplikace postavena jako jediná samostatná jednotka. V monolitické architektuře jsou všechny součásti aplikace, včetně uživatelského rozhraní, obchodní logiky a úložiště dat, sloučeny do jediné kódové základny.
Klady 👍
- Jednoduchost: Monolitická architektura je snadno pochopitelná a snadno se s ní pracuje.
- Snadné nasazení: Monolitická aplikace je jedna jednotka, což usnadňuje nasazení.
- Zlepšený výkon: Komunikace mezi komponentami v monolitické aplikaci je rychlejší, což vede ke zlepšení výkonu.
- Úspora nákladů: Vývoj monolitické architektury může být levnější než jiné architektury.
- Znalost: Mnoho vývojářů je obeznámeno s monolitickými architekturami a mohou preferovat tento přístup.
Zápory 👎
- Problémy s flexibilitou: Změna jedné komponenty může ovlivnit celý systém v monolitické architektuře.
- Potíže se škálováním: Škálování monolitické aplikace vyžaduje škálování celého systému.
- Vyšší náklady na údržbu: Údržba monolitické architektury může být nákladná a časově náročná, protože aplikace roste a stává se složitější.
- Omezené opětovné použití kódu: V monolitické architektuře nemusí být snadné znovu použít kód v různých aplikačních částech.
Co je vícevrstvá architektura?
Ve vícevrstvé architektuře rozdělujeme systém na několik vrstev nebo vrstev. Tyto vrstvy spolupracují při provádění konkrétní funkce. Za prvé, každá vrstva je zodpovědná za jeden konkrétní aspekt systému. Poté spolu komunikují, aby splnili úkol.
Celkově tato architektura funguje na oddělení problémů a používá vrstvy pro každý konkrétní úkol. Například následující obrázek ukazuje 3vrstvou architekturu pro typickou aplikaci MVC. Vrstva modelu zpracovává zdroje dat a pohled slouží jako prezentační vrstva. Ovladač funguje jako manipulátor mezi modelem a vrstvami pohledu.
Typická 3vrstvá architektura MVC
Klady 👍
- Vylepšené zabezpečení: Různé úrovně aplikací ztěžují útočníkům přístup k citlivým datům nebo funkcím.
- Lepší škálovatelnost: Vrstvy lze škálovat nezávisle, což usnadňuje zvládnutí nárůstu využití nebo zatížení systému.
- Vylepšená udržovatelnost: Oddělení problémů ve vícevrstvé architektuře zjednodušuje údržbu a aktualizace různých částí aplikace.
- Vylepšená flexibilita: Modulární architektura umožňuje větší flexibilitu při přidávání nebo změnách funkcí. Navíc je také jednodušší integrace s jinými systémy.
- Vylepšené opětovné použití kódu: Vrstvený design podporuje modularitu. Můžete použít stejnou vrstvu obchodní logiky s různými vrstvami prezentace.
Zápory 👎
- Zvýšená složitost: Použití více vrstev může zvýšit složitost systému a ztížit jeho pochopení a údržbu.
- Delší doba vývoje: Vytvoření vícevrstvé architektury může trvat déle než jednovrstvá architektura kvůli dalším vrstvám a komunikaci mezi nimi.
- Zvýšené nasazení a konfigurace: Nasazení a konfigurace vícevrstvého systému může být časově náročnější a složitější než jednovrstvý systém.
- Zvýšené požadavky na hardware a infrastrukturu: Vícevrstvá architektura může vyžadovat více zdrojů hardwaru a infrastruktury, aby správně fungovala.
- Zvýšené úsilí při testování: Testování vícevrstvého systému může být složitější a časově náročnější kvůli dalším vrstvám a komunikaci mezi nimi.
Co je architektura Microservices?
Architektura mikroslužeb rozděluje aplikaci na malé, nezávislé služby, které komunikují prostřednictvím rozhraní API.
Mikroslužby
Tento přístup umožňuje větší flexibilitu a škálovatelnost, protože každou službu lze vyvinout a nasadit nezávisle. Navíc je škálování nahoru nebo dolů podle potřeby jednodušší. Proto je architektura mikroslužeb obzvláště vhodná pro cloudová prostředí, kde lze zdroje rychle alokovat a rozdělit podle potřeby.
Klady 👍
- Škálovatelnost: Microservices lze škálovat nezávisle, což vám umožňuje škálovat konkrétní části vaší aplikace podle potřeby.
- Odolnost: Pokud jedna mikroslužba selže, ostatní služby mohou nadále fungovat. To zlepšuje celkovou odolnost aplikace.
- Modularita: Každou mikroslužbu můžete vyvíjet, testovat a nasazovat nezávisle. Úprava nebo aktualizace jednotlivých služeb se tak stává lépe zvládnutelnou.
- Flexibilita: S mikroslužbami máte flexibilitu při výběru různých technologií pro různé služby. Díky tomu můžete pro každou práci používat ty nejlepší nástroje.
- Snadné nasazení: Mikroslužby můžete nasadit nezávisle, což usnadňuje nasazení nových verzí aplikace.
Zápory 👎
- Vyšší složitost: Správa více nezávislých služeb může být složitější.
- Vyšší požadavky na zdroje: Provoz mnoha služeb může vyžadovat více zdrojů a infrastruktury.
- Zvýšená režie komunikace: Komunikace mezi službami vyžaduje rozhraní API.
- Zvýšená složitost testování a nasazení: Testování a nasazování mnoha služeb může být složité.
Monolitické vs. vícevrstvé vs. mikroslužby
Následující tabulka shrnuje všechny hlavní rozdíly: –
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 úroveňNízkáNízkáVysokáÚroveň modularityNízkáStředníVysoká Úroveň nezávislosti nasazeníNízkáNízkáVysoká Porovnání Monolitické, vícevrstvé a architektury mikroslužeb
Monolitic to Microservices: Jaký je správný čas na přechod
Na tuto otázku neexistuje žádná univerzální odpověď, protože rozhodnutí o migraci z monolitické na architekturu mikroslužeb bude záviset na konkrétních potřebách a cílech vaší aplikace. Zde je několik faktorů, které je třeba vzít v úvahu při rozhodování, zda provést přechod:
- Velikost a složitost aplikace: Architektura mikroslužeb může usnadnit vývoj a údržbu, pokud je vaše aplikace velká a složitá a obsahuje mnoho vzájemně propojených komponent. Monolitická architektura však může stačit, pokud je vaše aplikace relativně malá a jednoduchá.
- Požadovaná úroveň škálovatelnosti: Pokud vaše aplikace potřebuje rychle a snadno škálovat, aby vyhovovala měnícím se požadavkům, může být lepší volbou architektura mikroslužeb. Jelikož se mikroslužby mohou škálovat nezávisle, můžete škálovat konkrétní části své aplikace podle svých potřeb.
- Požadovaná úroveň flexibility: Pokud potřebujete být schopni upravovat nebo aktualizovat jednotlivé součásti vaší aplikace, aniž by to ovlivnilo celou aplikaci, může být lepší volbou architektura mikroslužeb. Je to proto, že každou mikroslužbu lze vyvíjet, testovat a nasazovat nezávisle.
- Dostupné zdroje pro vývoj a údržbu: Pokud máte velký tým s dovednostmi a zdroji pro vývoj a údržbu architektury mikroslužeb, může to být dobrá volba pro vaši aplikaci. Monolitická architektura však může být lépe zvládnutelná, pokud je váš tým malý nebo postrádá potřebné dovednosti.
Monolitic to Microservices: Úspěšné cesty
Rozhodnutí přejít z monolitické na architekturu mikroslužeb bude nakonec záviset na konkrétních potřebách a cílech vaší aplikace. Je nezbytné pečlivě zhodnotit klady a zápory každého architektonického stylu a vybrat ten, který nejlépe odpovídá potřebám vaší aplikace.
Můžete očekávat praktické případové studie, které vyhodnotí, jak velké společnosti přijímají rozhodnutí o migraci. Pojďme diskutovat o případových studiích Amazon a Netflix, abychom věděli, jak identifikovali správný čas pro migraci.
Případová studie Amazon
Amazon je známý maloobchodní gigant, který původně používal pro své webové stránky monolitickou architekturu. Jak se však kódová základna rozrůstala a počet vývojářů pracujících na platformě rostl, bylo stále obtížnější rozmotat závislosti a provádět změny nebo aktualizace platformy. To vedlo ke zpoždění ve vývoji a problémům s kódováním a také znesnadnilo společnosti škálovat platformu tak, aby vyhovovala potřebám její rychle rostoucí zákaznické základny.
Aby se vypořádal s těmito výzvami, Amazon rozdělil své monolitické aplikace na menší, nezávisle běžící aplikace specifické pro službu. To zahrnovalo analýzu zdrojového kódu a vytažení jednotek kódu, které sloužily jedinému funkčnímu účelu, jejich zabalení do rozhraní webové služby a přiřazení vlastnictví každé služby týmu vývojářů.
Zdroj: Graf závislosti služby Amazon v reálném čase
Přístup mikroslužeb umožnil Amazonu snadno provádět změny a aktualizace své platformy. Navíc to umožnilo škálování konkrétních komponent na vyžádání. Navzdory výzvám spojeným s přechodem byly výhody architektury mikroslužeb významné. Platforma elektronického obchodu Amazon nyní zpracovává více než 2,5 miliardy vyhledávání produktů denně a zahrnuje miliony produktů od stovek tisíc prodejců.
Případová studie Netflix
Netflix je v dnešní době velmi populární a známá společnost. Je k dispozici ve 190 zemích a od roku 2022 má více než 223 milionů platících uživatelů.
V roce 2008 čelil Netflix velkému poškození databáze a problém přetrvával dlouhé 3 dny. To byl bod, kdy si společnost uvědomila problémy jednobodových poruch monolitického návrhu. Netflix tedy postupně migroval z monolitické architektury na cloudové mikroslužby pomocí webových služeb Amazon.
Netflixu trvalo roky, než migroval své aplikace pro zákazníky i bez nich. Přesto jsou přínosy obrovské. Mezi roky 2008 a 2015 se měsíční sledované hodiny společnosti zvýšily 1000krát prudce, což vedlo k vysokým výnosům a ziskům.
Jak ručně migrovat vaši aplikaci z Monolithic na Microservices Architecture
Existuje několik kroků, které můžete provést při migraci (manuálu) vaší aplikace z monolitické na architekturu mikroslužeb:
Celkově může být migrace z monolitické na architekturu mikroslužeb složitá a časově náročná. Pro zajištění úspěchu je nezbytné migraci pečlivě naplánovat a provést.
Praktické nástroje pro migraci z monolitických na mikroslužby
Existuje několik nástrojů, které mohou pomoci s procesem rozkladu monolitické aplikace na mikroslužby. Například IBM Mono2Micro, Decomposition Tool a Decomposer jsou nejoblíbenějšími nástroji, které pomáhají v procesu rozkladu.
Tyto nástroje poskytují sadu automatických nebo poloautomatizovaných mechanismů pro identifikaci mikroslužeb a refaktorování kódu. Kromě toho pomáhají nastavit a spravovat infrastrukturu potřebnou k hostování mikroslužeb.
Auto-dekompozice pro migraci z monolitických na mikroslužby: futuristický trend
Nejnovější boom umělé inteligence a strojového učení způsobil revoluci v tradičních přístupech k plnění našich úkolů. Nebylo by úžasné, kdyby stroje dokázaly provádět komplexní úlohy rozkladu monolitických až mikroslužeb?
I když se může zdát snadné použít AI, aby pomohla rozložit monolitickou aplikaci na mikroslužby. Přesto je to cesta plná výzev. Proto k tomuto úkolu najdete jen několik úplných studií.
Abdullah et. al. navrhla nekontrolovaný učební přístup pro auto-dekompozici webových aplikací na mikroslužby. Následující koncepční diagram ukazuje celkové fungování procesu auto-dekompozice.
Zdroj: Abdullah, M., Iqbal, W., & Erradi, A. (2019). Přístup bez dozoru pro auto-dekompozici webových aplikací na mikroslužby. Journal of Systems and Software, 151, 243-257.
Proces automatického rozkladu probíhá ve třech jednoduchých krocích.
Krok 01: Přístup k protokolům přístupu URI
Každá webová stránka na webu má jedinečný jednotný identifikátor zdroje (URI). Naštěstí webové servery hostující takové aplikace udržují přístupové protokoly (např. doba odezvy a velikost dokumentu) k těmto URI. Prvním krokem je shromáždit tyto přístupové protokoly.
Krok 02: Aplikujte shlukovací ML algoritmus
Algoritmus shlukování je metoda strojového učení bez dozoru, která při dané sadě datových bodů vytváří K clustery s datovými body podobné povahy. Tento shlukovací algoritmus, když je napájen daty historických přístupových protokolů, vytváří shluky URI s podobnou dobou přístupu a velikostí dokumentu odpovědi.
Krok 03: Nasazení klastrů do mikroslužeb
Pro každý cluster identifikátorů URI můžete vytvořit mikroslužbu. Poté můžete tyto mikroslužby nasadit do jakékoli cloudové infrastruktury.
Poznámka: Tato technika automatického rozkladu je specifická pro monolitické webové aplikace a je prezentována pouze proto, aby vám poskytla představu o nejnovějších trendech v této éře.
Nejlepší postupy pro migraci z monolitické na architekturu mikroslužeb
Zde je několik osvědčených postupů, které je třeba dodržovat při migraci z monolitické na architekturu mikroslužeb:
- Začněte v malém: Často je nejlepší začít migrací malé, samostatné části aplikace do architektury mikroslužeb. To vám umožní poučit se z procesu a provést nezbytné úpravy, než se pustíte do větších částí aplikace.
- Identifikujte správné mikroslužby: Pečlivě identifikujte obchodní možnosti vaší aplikace. Vyžaduje také určení, zda jsou tyto schopnosti implementovatelné jako nezávislé mikroslužby.
- Navrhněte jasná rozhraní: Zajistěte, aby byla rozhraní mezi mikroslužbami dobře definovaná a snadno použitelná. To usnadní vývoj a údržbu mikroslužeb.
- Použití kontejnerů: Kontejnery mohou usnadnit nasazení a správu mikroslužeb, což vám umožní sbalit mikroslužbu a její závislosti do jediné samostatné jednotky.
- Použijte infrastrukturu přátelskou k mikroslužbám: Pro podporu architektury mikroslužeb budete potřebovat infrastrukturu, která zvládne zvýšenou složitost a provoz generovaný mikroslužbami. To může zahrnovat použití technologií, jako jsou sítě služeb, brány API a distribuované trasování.
- Důkladně otestujte: Důkladně otestujte mikroslužby, abyste se ujistili, že fungují podle očekávání a že rozhraní mezi nimi fungují správně.
- Monitorujte a spravujte mikroslužby: Je důležité monitorovat jejich výkon a stav a v případě problémů přijmout vhodná opatření. To může zahrnovat použití nástrojů, jako je analýza protokolů, sledování výkonu a sledování chyb.
Stručně řečeno, pečlivé plánování a provádění je klíčem k úspěšné migraci. Dodržováním těchto osvědčených postupů můžete zajistit, že migrace proběhne hladce a splní samotný účel.
Závěr
Architektura mikroslužeb je nejflexibilnější a nejškálovatelnější architektura pro moderní éru cloud computingu. Umožňuje škálovat konkrétní části aplikace podle potřeby a upravovat nebo aktualizovat jednotlivé služby, aniž by to ovlivnilo celou aplikaci. Jeho vývoj a údržba však může být také složitější.
V konečném důsledku bude výběr stylu architektury záviset na konkrétních potřebách a cílech vaší aplikace. Mezi faktory, které je třeba vzít v úvahu, patří velikost a složitost aplikace, požadovaná úroveň škálovatelnosti a flexibility a zdroje dostupné pro vývoj a údržbu.