Архітектура мікросервісів: Особливості, переваги, реальні приклади

​Хмарна архітектура з'явилася як фундаментальний підхід до програмних додатків. Водночас були запроваджені мікросервіси для того, щоб зробити процес розробки більш продуктивним.

Необхідність мікросервісів очевидна, але є так багато випадків, коли користувачі бачать цей термін, але навряд чи розуміють його значення. Існує дуже багато плутанини, пов'язаної з мікросервісами, тому давайте обговоримо їх у цій статті.

Тут ви отримаєте всю необхідну інформацію про мікросервісну архітектуру (МА), реальні додатки з МА, а також деякі плюси/мінуси її використання.

Особливості мікросервісів

MA - це підхід до розробки додатків, де сервіси мають невеликий розмір і розгортаються незалежно. Іншими словами, цей тип архітектури об'єднує сервіси та організовує їх в одному фреймворку.

Сервіси об'єднуються за допомогою API, який допомагає взаємодіяти між елементами системи. Кожен сервіс в рамках фреймворку має незалежність, що суттєво впливає на легкість обслуговування та розробки.

Архітектура мікросервісів є ідеальним вибором для тих компаній, які шукають більшої масштабованості та гнучкості. Незалежність мікросервісів практично спрощує оновлення кожного сервісу без злиття з усією системою додатку.

​Поняття мікросервісів

Основною концепцією мікросервісів є декомпозиція. Це величезна робота, яку необхідно виконати для того, щоб визначити структуру мікросервісів. Отже, давайте зануримося в підходи до декомпозиції трохи глибше:

• Декомпозиція варіантів використання. В даному конкретному випадку в якості прикладу можна використати компанію Amazon. Так, він застосовує певні мікросервіси для доставки замовлень.
• Декомпозиція бізнес-можливостей. Тут кожен окремий мікросервіс відповідає за певну частину бізнес-операції. Наприклад, Enterprise resource planning або ERP може використовуватися для автоматизації процесів у HR, фінансових системах, закупівлях, виробництві тощо.
• Декомпозиція ресурсів. У цьому сценарії всі операції певних сфер охоплюються мікросервісами. Якщо взяти за приклад Spotify, то їхній мікросервіс застосовується для управління акаунтами користувачів. Таким чином, можна досягти значного рівня персоналізації.

Стратегії забезпечення узгодженості даних

Архітектура мікросервісів вигідна для стійкості та масштабованості, проте узгодженість даних може бути величезною проблемою в цій системі. Щоб усвідомити деякі ризики, ви повинні краще розуміти, як все функціонує, і мати уявлення про практичні стратегії.

Отже, кожен сервіс в рамках фреймворку має власну базу даних. Під час роботи відбувається синхронізація всіх баз даних.

Щоб досягти узгодженості всередині системи, можна використовувати SAGA. Послідовність агрегованих дій функціонує шляхом розбиття транзакцій на різні менші. Вони є ізольованими, тому у випадку збою однієї з них, інші транзакції компенсуються. Існує 2 підходи до оркестрування та хореографії. У першому випадку є центральна служба, яка відповідає за координацію операцій та їх упорядкування. У хореографії всі служби приймають рішення про дії самостійно.

Ще одна чудова стратегія - використання розподілених замків. Коли кілька сервісів мають спільні ресурси, можуть виникнути деякі потенційні проблеми. Щоб вирішити цю проблему, ви можете використовувати такі системи, як ZooKeeper або Redis. З розподіленими блокуваннями лише один сервіс може вносити певні зміни до ресурсу в певний момент часу.

Реальні приклади, що демонструють архітектуру мікросервісів

Walmart

Хорошим прикладом використання архітектури мікросервісів є Walmart. Архітектура була впроваджена ще у 2012 році після постійних проблем під час піків клієнтської активності. Робочий процес був недосконалим, і через системні проблеми відбувалося помітне зниження доходів.

Після аудиту існуючої системи бізнес вирішив перейти на мікросервіси. За допомогою такого підходу вдалося перерозподілити завдання і таким чином спростити робочий процес.

Ось деякі результати після переходу:

• Використання комп'ютерної потужності зменшилося до 40 відсотків.
• Завдяки зміні архітектури витрати на апаратне забезпечення зменшилися до мінімум 20, а в деяких випадках до максимум 50 відсотків.
• Стало можливим використання мобільних додатків в повному обсязі. Таким чином, мікросервіси збільшили кількість конверсій за рахунок іншого потоку покупок.
• Уникнути простоїв вдалося під час різдвяних розпродажів, "чорної п'ятниці" та інших піків купівельної активності.

​Підхід Spotify

Ще один бізнес, який обрав архітектуру мікросервісів - це Spotify. Згідно з останніми статистичними даними, у них понад 75 мільйонів активних користувачів, і складна монолітна система може принести більше проблем, ніж допомогти з безперебійним функціонуванням сервісу.

Щоб надати клієнтам найкращий можливий досвід, цей бізнес зумів досягти своїх цілей, реалізувавши наступне:

• Кожен мікросервіс має певну мету. Наприклад, аналітика поведінки користувачів допомагає автогенерувати плейлисти.
• Вся система розділена на окремі та автономні мікросервіси, якими керують окремі команди розробників.
• Будь-яка ймовірна проблема знаходиться в конкретному сервісі, щоб вона не впливала на загальне навантаження.
• Всі сервіси ізольовані, тому вони мінімально залежні один від одного. Завдяки цьому стало можливим досягти узгодженості в обслуговуванні клієнтів.

Passport Scan

Архітектура мікросервісів також використовується в PassportScan. Цей тип архітектури створив структурований робочий процес і, як результат, користувачі отримують кращий досвід роботи з сервісом. Наступні елементи були покриті мікросервісами:

• Розпізнавання зображень
• Зберігання конфіденційної інформації
• Компоненти оплати
• Елементи бронювання
• Управління обліковим записом користувача

Такий підхід до структур даних значно вплинув на всі процеси та підвищив рівень безпеки на всіх етапах. Він також спростив робочий процес, щоб не виникало питань щодо послідовності дій.

Переваги та виклики впровадження архітектури мікросервісів

Ось деякі переваги архітектури мікросервісів:

• Найвигідніша річ у мікросервісах - це їх розмір. Кожен мікросервіс відносно невеликий і виконує лише одну функцію. Це значно мінімізує кількість необхідного коду. Тому, коли хтось новий приходить в команду, йому може знадобитися менше часу, щоб зрозуміти невеликий додаток, ніж величезну розширену систему з безліччю особливостей.   
• Мікросервісна архітектура базується на принципі ізоляції, що дозволяє розділяти проекти на декілька автономних частин. Кожна окрема частина відповідає за розгортання, розробку, тестування та масштабування частини програми. Це робить результати та прогрес набагато швидшими.
• З таким робочим середовищем весь процес стає швидшим і продуктивнішим. Мінімізований обсяг допомагає зменшити кількість помилок, що також економить час.
• Ізольований підхід архітектури мікросервісів також спрощує процес виправлення проблем, що виникають. Наприклад, у випадку витоку інформації, стандартним наслідком є зупинка роботи всієї системи. При виборі мікросервісної архітектури ця проблема виникне лише в одному сервісі і не вплине на інші.
• Безперервна доставка додатку - ще одна перевага, про яку варто згадати. Додаток розділений на кілька частин - стає набагато простіше змінити деякі компоненти, не впливаючи на весь робочий процес. Таким чином, додаток постійно працює і водночас розвивається.
• Гнучкість технологічного стеку. Чудово, що кожен мікросервіс має свій власний технологічний стек, і він не має впливу на інші частини. Це ідеальне середовище для інновацій та експериментів команди.
• Окрім розгортання та обслуговування, архітектура мікросервісів значно спрощує тестування. Для завершення послідовності тестування потрібно менше часу. Що в довгостроковій перспективі також впливає на весь цикл розробки.
• Оскільки всі елементи є самодостатніми, підтримувати додаток дуже легко. Немає жодної залежності елементів, яка б негайно впливала на систему.
• І звичайно, не забуваймо, наскільки простим є процес розгортання з архітектурою мікросервісів. Всі сервіси розгортаються індивідуально, і, як і у всіх інших процесах, проблеми, що виникають, не вплинуть на систему в цілому.

Проблеми, пов'язані з мікросервісами

Всі типи архітектури мають певні проблеми, мікросервіси також мають кілька особливостей:

• Як ми вже обговорювали, мікросервіси невеликі і їх може бути дуже багато, тому вони створюють складну розподілену систему з'єднань. Ось чому розгортання стає набагато складнішим. Операційна складність збільшується через численні рухомі частини в системі. У розробників з'являється набагато більше роботи, пов'язаної з взаємодією численних сервісів.
• Тестування різних взаємодій між сервісами стає набагато складнішим. Воно стає не тільки складнішим, але й більш тривалим через складну структуру системи.
• Розробникам потрібно більше часу на реалізацію механізмів взаємодії для вирішення деяких можливих проблем.
• Для реалізації мультисервісних запитів комунікація всередині команди має бути прозорою. Кожен член команди повинен бути повністю присутнім і глибоко розуміти процеси, інакше буде складно отримати ідеальний робочий процес.

​Висновок

Мікросервісна архітектура поступово стає все більш популярним способом створення додатків. Багато компаній з різних ринків приймають її як ідеальний вибір для своєї галузі. Ми вже обговорювали приклади таких компаній, як Walmart, Spotify та Passport Scan.

Цей метод вважається дешевшим і гнучкішим для розробки додатків. Крім того, він може поступово розвиватися і рости разом із зростанням потреб бізнесу. Основними перевагами, які виділяють мікросервісну архітектуру серед інших варіантів, є ізоляція, вищий рівень функціональності, простота тестування та розгортання.