Este esențial să evaluezi cu prudență înainte de a decide migrarea unei aplicații monolitice către o structură bazată pe microservicii. O evaluare incorectă a momentului optim pentru această tranziție poate duce la un dezavantaj competitiv semnificativ.
În ultimii ani, tranziția de la arhitectura monolitică la cea de microservicii a devenit un trend important în dezvoltarea de software. Pe măsură ce organizațiile caută modalități de a spori scalabilitatea și adaptabilitatea aplicațiilor lor, această schimbare a devenit o opțiune tot mai populară. Dar ce presupune exact această transformare și de ce ar putea fi benefică pentru organizația ta?
Acest articol analizează diferențele dintre arhitecturile monolitice, cele pe nivele (N-tier) și microserviciile. De asemenea, examinează când și cum să efectuezi o migrare către o arhitectură de microservicii.
Să explorăm acest subiect! 😀
Ce reprezintă arhitectura monolitică?
Arhitectura monolitică este un model de proiectare software în care întreaga aplicație este construită ca o entitate singulară, autonomă. Într-o astfel de arhitectură, toate componentele aplicației, de la interfața cu utilizatorul până la logica de afaceri și stocarea datelor, sunt integrate într-o singură bază de cod.
Avantaje 👍
- Simplitate: O arhitectură monolitică este ușor de înțeles și de administrat.
- Implementare facilă: Aplicația monolitică fiind o singură unitate, implementarea este simplificată.
- Performanță optimizată: Comunicarea între componente într-o aplicație monolitică este mai rapidă, ceea ce se traduce printr-o performanță îmbunătățită.
- Costuri reduse: Dezvoltarea unei arhitecturi monolitice poate fi mai economică decât a altor tipuri de arhitecturi.
- Familiaritate: Majoritatea dezvoltatorilor sunt familiarizați cu arhitecturile monolitice, preferând această abordare.
Dezavantaje 👎
- Flexibilitate limitată: Modificarea unei componente poate afecta întregul sistem într-o arhitectură monolitică.
- Scalabilitate dificilă: Scalarea unei aplicații monolitice presupune scalarea întregului sistem.
- Costuri de întreținere ridicate: Întreținerea unei arhitecturi monolitice poate deveni costisitoare și consumatoare de timp pe măsură ce aplicația crește și se complică.
- Reutilizare limitată a codului: Reutilizarea codului în diferite părți ale unei aplicații monolitice poate fi dificilă.
Ce este arhitectura pe nivele?
În arhitectura pe nivele, un sistem este divizat în mai multe straturi sau niveluri. Aceste straturi cooperează pentru a realiza o funcție specifică. În esență, fiecare strat este responsabil pentru un anumit aspect al sistemului și comunică cu celelalte pentru a finaliza o sarcină.
Această arhitectură se bazează pe separarea preocupărilor, alocând straturi pentru fiecare activitate distinctă. De exemplu, o aplicație MVC tipică (Model-View-Controller) utilizează o arhitectură pe trei niveluri. Stratul de model gestionează sursele de date, vizualizarea reprezintă stratul de prezentare, iar controlerul servește ca intermediar între model și vizualizare.
Arhitectura tipică MVC pe 3 niveluri
Avantaje 👍
- Securitate îmbunătățită: Separarea aplicațiilor pe straturi îngreunează accesul atacatorilor la date sau funcționalități sensibile.
- Scalabilitate superioară: Straturile pot fi scalate independent, facilitând gestionarea creșterilor de trafic sau de încărcare a sistemului.
- Întreținere simplificată: Separarea responsabilităților într-o arhitectură pe nivele simplifică întreținerea și actualizarea diferitelor părți ale aplicației.
- Flexibilitate crescută: Arhitectura modulară permite o mai mare flexibilitate în adăugarea sau modificarea funcționalităților și ușurează integrarea cu alte sisteme.
- Reutilizarea codului eficientă: Designul stratificat favorizează modularitatea, permițând utilizarea aceluiași strat de logică de afaceri cu diverse straturi de prezentare.
Dezavantaje 👎
- Complexitate sporită: Utilizarea mai multor niveluri poate adăuga complexitate sistemului, îngreunând înțelegerea și întreținerea.
- Durată mai mare de dezvoltare: Construirea unei arhitecturi pe nivele poate dura mai mult decât una cu un singur nivel, din cauza straturilor suplimentare și a comunicării între ele.
- Implementare și configurare complexe: Implementarea și configurarea unui sistem pe nivele poate fi mai complexă și consumatoare de timp.
- Cerințe hardware și de infrastructură crescute: O arhitectură pe nivele poate necesita mai multe resurse hardware și infrastructură pentru a funcționa corect.
- Testare mai complexă: Testarea unui sistem pe nivele poate fi mai dificilă și consumatoare de timp, din cauza straturilor suplimentare și a interacțiunilor dintre ele.
Ce este arhitectura de microservicii?
Arhitectura de microservicii descompune o aplicație în servicii mici, independente, care comunică prin intermediul API-urilor.
Această abordare oferă o flexibilitate și scalabilitate superioare, deoarece fiecare serviciu poate fi dezvoltat și implementat separat. În plus, scalarea în sus sau în jos, în funcție de cerere, devine mai ușoară. Prin urmare, arhitectura de microservicii este ideală pentru mediile bazate pe cloud, unde resursele pot fi alocate și eliberate rapid, după necesități.
Avantaje 👍
- Scalabilitate: Microserviciile pot fi scalate independent, permițând scalarea anumitor părți ale aplicației în funcție de nevoi.
- Rezistență: Dacă un microserviciu eșuează, celelalte servicii pot continua să funcționeze, sporind rezistența generală a aplicației.
- Modularitate: Fiecare microserviciu poate fi dezvoltat, testat și implementat independent, simplificând modificarea sau actualizarea serviciilor individuale.
- Flexibilitate: Microserviciile permit utilizarea diferitelor tehnologii pentru diverse servicii, alegându-se cele mai adecvate instrumente pentru fiecare sarcină.
- Implementare facilă: Implementarea independentă a microserviciilor facilitează lansarea noilor versiuni ale aplicației.
Dezavantaje 👎
- Complexitate crescută: Gestionarea unui număr mare de servicii independente poate fi complexă.
- Cerințe crescute de resurse: Rularea multor servicii poate necesita mai multe resurse și infrastructură.
- Suprafață de comunicare mărită: Comunicarea între servicii necesită API-uri.
- Complexitate în testare și implementare: Testarea și implementarea unui număr mare de servicii pot fi complexe.
Comparație: Monolitic vs. Multi-nivel vs. Microservicii
Următorul tabel prezintă o comparație a principalelor diferențe dintre aceste arhitecturi:
| Criteriu | Arhitectură Monolitică | Arhitectură Multi-nivel | Arhitectură Microservicii |
| Complexitate | Simplă | Mai complexă | Cea mai complexă |
| Trafic de rețea | Minim | Minim (când nivelurile sunt în aceeași rețea) | Maxim |
| Durata de dezvoltare | Mai scurtă | Mai lungă decât la arhitectura monolitică | Mai lungă decât la arhitectura multi-nivel |
| Reutilizarea codului | Mai puțină | Maximă | Minimă |
| Dependența de DevOps | Nu | Nu | Ridicata |
| Dificultatea testării și depanării globale | Nu | Nu | Da |
| Scalabilitatea | Redusă | Medie | Ridicata |
| Timp de implementare | Mai scurt | Mai lung | Mai scurt |
| Mentenanța și actualizarea | Redusă | Medie | Ridicata |
| Timpul de lansare pe piață | Mai lent | Mai lent | Mai rapid |
| Toleranța la erori | Redusă | Redusă | Ridicata |
| Modularitate | Redusă | Medie | Ridicata |
| Independența implementării | Redusă | Redusă | Ridicata |
Comparație între arhitecturile monolitice, pe nivele și de microservicii
Migrarea de la monolitic la microservicii: Când este momentul potrivit?
Nu există un răspuns unic, deoarece decizia de a migra la o arhitectură de microservicii depinde de nevoile și obiectivele specifice ale aplicației. Iată câteva aspecte de analizat atunci când decizi dacă este momentul potrivit pentru această tranziție:
- Dimensiunea și complexitatea aplicației: O arhitectură de microservicii poate simplifica dezvoltarea și întreținerea unei aplicații mari și complexe, cu numeroase componente interconectate. În schimb, o arhitectură monolitică poate fi suficientă pentru o aplicație relativ mică și simplă.
- Gradul necesar de scalabilitate: Dacă aplicația trebuie să se scaleze rapid și ușor pentru a răspunde cerințelor variabile, microserviciile pot fi o alegere mai bună, permițând scalarea independentă a diferitelor părți ale aplicației.
- Nivelul de flexibilitate dorit: Dacă trebuie să modifici sau să actualizezi componente individuale ale aplicației fără a afecta întreaga aplicație, arhitectura de microservicii este mai avantajoasă. Aceasta oferă posibilitatea de a dezvolta, testa și implementa fiecare microserviciu independent.
- Resursele disponibile pentru dezvoltare și întreținere: Dacă echipa ta are abilitățile și resursele necesare pentru a dezvolta și întreține o arhitectură de microservicii, aceasta poate fi o alegere bună. Dacă echipa este mică sau nu are expertiza necesară, o arhitectură monolitică ar putea fi mai ușor de gestionat.
De la monolitic la microservicii: Studii de caz
Decizia de a migra de la o arhitectură monolitică la una de microservicii trebuie să se bazeze pe analiza atentă a avantajelor și dezavantajelor fiecărui stil arhitectural, alegându-se soluția care se aliniază cel mai bine cu cerințele aplicației.
Analiza studiilor de caz practice oferă o perspectivă asupra modului în care companiile mari iau decizii de migrare. Vom discuta despre exemplele Amazon și Netflix pentru a vedea cum au identificat momentul optim pentru această transformare.
Studiul de caz Amazon
Amazon, un gigant al comerțului online, a folosit inițial o arhitectură monolitică pentru site-ul său web. Pe măsură ce baza de cod a crescut și numărul de dezvoltatori care lucrau la platformă s-a mărit, a devenit tot mai dificil să gestioneze dependențele și să efectueze modificări sau actualizări ale platformei. Acest lucru a generat întârzieri în dezvoltare, provocări în codificare și dificultăți în scalarea platformei pentru a satisface cerințele unei baze de clienți în continuă creștere.
Pentru a depăși aceste probleme, Amazon a divizat aplicațiile monolitice în aplicații mai mici, independente, specifice serviciilor. Acest proces a implicat analiza codului sursă, extragerea unităților de cod care serveau unui singur scop funcțional, împachetarea lor într-o interfață de serviciu web și atribuirea fiecărui serviciu unei echipe de dezvoltatori.
Abordarea bazată pe microservicii a permis Amazon să efectueze modificări și actualizări ale platformei cu ușurință, precum și să scaleze la cerere componentele specifice. În ciuda provocărilor inițiale, beneficiile arhitecturii de microservicii au fost semnificative. În prezent, platforma de comerț electronic Amazon gestionează peste 2,5 miliarde de căutări de produse zilnic și include milioane de produse de la sute de mii de vânzători.
Studiul de caz Netflix
Netflix este o companie foarte populară și cunoscută la nivel mondial, disponibilă în 190 de țări, cu peste 223 de milioane de abonați plătitori în 2022.
În 2008, Netflix s-a confruntat cu o defecțiune majoră a bazei de date care a persistat timp de trei zile. Această problemă a evidențiat riscul de defecțiuni unice al designului monolitic. În consecință, Netflix a migrat treptat de la arhitectura monolitică la o arhitectură de microservicii bazată pe cloud, folosind serviciile web Amazon.
Migrarea aplicațiilor destinate clienților și a celor interne a durat câțiva ani, dar beneficiile au fost semnificative. Numărul de ore lunare de vizionare a crescut de 1000 de ori între 2008 și 2015, generând venituri și profituri considerabile.
Cum să migrezi manual aplicația de la arhitectura monolitică la cea de microservicii
Următorii pași pot ghida migrarea manuală a aplicației tale de la o arhitectură monolitică la una de microservicii:
În general, migrarea de la o arhitectură monolitică la una de microservicii este un proces complex și consumator de timp. O planificare și o execuție atentă sunt esențiale pentru succes.
Instrumente utile pentru migrarea de la monolitic la microservicii
Există mai multe instrumente care facilitează procesul de descompunere a unei aplicații monolitice în microservicii. Instrumente precum Mono2Micro, Decomposition Tool și Decomposer de la IBM oferă mecanisme automate sau semi-automate pentru a identifica microserviciile și a refactoriza codul, facilitând configurarea și gestionarea infrastructurii necesare pentru a găzdui microserviciile.
Auto-descompunerea pentru migrarea monolitică la microservicii: O tendință viitoare
Progresele recente în inteligența artificială și învățarea automată au revoluționat modul în care ne îndeplinim sarcinile. Nu ar fi ideal dacă mașinile ar putea gestiona complexa descompunere a aplicațiilor monolitice în microservicii?
Deși utilizarea inteligenței artificiale pentru a descompune o aplicație monolitică în microservicii poate părea simplă, realitatea este mai complexă. Din acest motiv, există relativ puține studii cuprinzătoare pe acest subiect.
Abdullah și colab. au propus o abordare de învățare nesupravegheată pentru descompunerea automată a aplicațiilor web în microservicii. Următoarea diagramă prezintă funcționarea generală a procesului de auto-descompunere.
Sursa: Abdullah, M., Iqbal, W. și Erradi, A. (2019). Abordare de învățare nesupravegheată pentru descompunerea automată a aplicațiilor web în microservicii. Journal of Systems and Software, 151, 243-257.
Procesul de auto-descompunere include trei etape:
Pasul 1: Colectarea jurnalele de acces URI
Fiecare pagină web de pe un site web are un identificator unic de resurse (URI). Serverele web mențin jurnale de acces la aceste URI-uri (de exemplu, timpul de răspuns și dimensiunea documentului). Primul pas este colectarea acestor jurnale de acces.
Pasul 2: Aplicarea algoritmului de grupare ML
Un algoritm de grupare este o metodă de învățare automată nesupravegheată care, având un set de puncte de date, creează K grupuri de puncte de date similare. Când este aplicat pe datele istorice ale jurnalele de acces, acest algoritm creează grupuri de URI-uri cu timp de acces și dimensiune a documentului de răspuns similare.
Pasul 3: Implementarea clusterelor în microservicii
Pentru fiecare grup de URI-uri poate fi creat un microserviciu, care apoi poate fi implementat în orice infrastructură cloud.
Notă: Această tehnică de auto-descompunere este specifică aplicațiilor web monolitice și este prezentată doar ca o ilustrare a tendințelor actuale.
Cele mai bune practici pentru migrarea de la arhitectura monolitică la microservicii
Iată câteva recomandări de urmat în timpul migrării de la o arhitectură monolitică la microservicii:
- Începe cu o mică parte a aplicației: Este recomandat să începi cu migrarea unei părți mici și autonome a aplicației, pentru a învăța din proces și a face ajustările necesare înainte de a aborda părțile mai mari.
- Identifică microserviciile potrivite: Analizează cu atenție funcționalitățile aplicației și determină dacă acestea pot fi implementate ca microservicii independente.
- Proiectează interfețe clare: Asigură-te că interfețele dintre microservicii sunt bine definite și ușor de utilizat, simplificând dezvoltarea și întreținerea.
- Utilizează containere: Containerele facilitează implementarea și gestionarea microserviciilor, permițând împachetarea fiecărui microserviciu și a dependențelor sale într-o singură unitate autonomă.
- Utilizează o infrastructură adaptată microserviciilor: Pentru a susține o arhitectură de microservicii, vei avea nevoie de o infrastructură care poate gestiona complexitatea și traficul sporit, folosind tehnologii precum rețele de servicii, gateway-uri API și urmărirea distribuită.
- Testează riguros: Testează cu atenție microserviciile pentru a te asigura că funcționează conform așteptărilor și că interfețele dintre ele funcționează corect.
- Monitorizează și gestionează microserviciile: Este important să monitorizezi performanța și starea lor de sănătate, luând măsuri adecvate în cazul apariției problemelor, prin intermediul instrumentelor precum analiza jurnalelor, monitorizarea performanței și urmărirea erorilor.
O planificare atentă și o execuție corectă sunt esențiale pentru succesul migrației. Urmând aceste recomandări, poți asigura o migrare lină și eficientă.
Concluzie
Arhitectura de microservicii este cea mai flexibilă și scalabilă opțiune pentru era modernă a cloud computing-ului, permițând scalarea anumitor părți ale aplicației și modificarea sau actualizarea serviciilor individuale fără a afecta întreaga aplicație. Cu toate acestea, poate fi mai complexă de dezvoltat și întreținut.
Alegerea stilului arhitectural depinde de nevoile și obiectivele specifice ale aplicației. Factorii de luat în considerare includ dimensiunea și complexitatea aplicației, nivelul de scalabilitate și flexibilitate necesar, precum și resursele disponibile pentru dezvoltare și întreținere.