Архитектура микросервисов: Особенности, преимущества, и реальные примеры

​Облачная архитектура появилась как фундаментальный подход к программным приложениям. В то же время в ней появились микросервисы, чтобы сделать процесс разработки более продуктивным.

Необходимость микросервисов очевидна, но есть много случаев, когда пользователи сталкиваются со словом, и с трудом понимают его значение. С микросервисами связано очень много путаницы, поэтому давайте обсудим их в этой статье.

Здесь вы получите всю необходимую информацию о микросервисной архитектуре (МА), реальных приложениях с МА и некоторых плюсах/минусах ее использования.

О микросервисах

MA - это подход к разработке приложений, при котором сервисы имеют небольшие размеры и развертываются независимо друг от друга. Другими словами, этот тип архитектуры объединяет сервисы в единый фреймворк.

Сервисы объединены с помощью API, который помогает взаимодействовать между элементами системы. Каждый сервис в рамках фреймворка обладает независимостью, что существенно влияет на простоту обслуживания и разработки.

Архитектура микросервисов - идеальный выбор для компаний, которые стремятся к большей масштабируемости и гибкости. Независимость микросервисов практически упрощает обновление каждого сервиса без сливания со всей системой приложения.

Определение концепции микросервисов

Основной концепцией микросервисов является декомпозиция. Это основная задача, которую необходимо выполнить, чтобы определить структуру микросервисов. Итак, давайте немного подробнее рассмотрим подходы к декомпозиции:

• Декомпозиция сценариев использования. В данном конкретном случае в качестве примера можно использовать Amazon: компания применяет конкретные микросервисы для доставки заказов.
• Декомпозиция бизнес-возможностей. Здесь каждый конкретный микросервис отвечает за определенную часть бизнес-операций. Например, планирование ресурсов предприятия (ERP) может использоваться для автоматизации процессов в HR, финансовых системах, закупках, производстве и т. д.
• Декомпозиция ресурсов. В этом сценарии все операции определенных областей покрываются микросервисами. Если взять в качестве примера Spotify, то их микросервис применяется для управления учетными записями пользователей. Таким образом, можно достичь многогранности функций и высокого уровня персонализации.

Стратегии обеспечения согласованности данных

Архитектура микросервисов выгодна с точки зрения стойкости и масштабируемости, однако согласованность данных в такой системе может стать огромной проблемой. Чтобы снизить подобные риски, необходимо лучше понимать, как все функционирует, и иметь практические стратегии.

Итак, каждый сервис в рамках фреймворка имеет свою собственную базу данных. Во время работы происходит синхронизация всех баз данных.

Для достижения высокой согласованности внутри системы можно использовать SAGA. Последовательность агрегированных действий (Sequence of Aggregated Actions) функционирует путем расслоения транзакций на несколько более мелких. Они изолированы, поэтому в случае сбоя одной транзакции другие транзакции ее компенсируют. Существует два подхода - оркестровка и хореография. В первом случае есть центральный сервис, который отвечает за координацию операций и их порядок. При хореографии все сервисы принимают решения о действиях независимо друг от друга.

Еще одна замечательная стратегия - использование распределенных замков. Когда несколько сервисов имеют общие ресурсы, могут возникнуть некоторые потенциальные проблемы. Для решения этой проблемы можно использовать такие системы, как ZooKeeper или Redis. С помощью распределенных замков только один сервис может вносить изменения в ресурс в определенный момент времени.

​Примеры использования архитектуры микросервисов в реальной жизни

Walmart

Хорошим примером использования архитектуры микросервисов является компания Walmart. Архитектура была внедрена еще в 2012 году после постоянных проблем во время пиков активности покупателей. Рабочий процесс был несовершенен, и из-за проблем с системой заметно снижалась выручка.

После аудита существующей системы бизнес решил перейти на микросервисы. С помощью этого подхода стало возможным перераспределить задачи и таким образом упростить рабочий процесс.

Вот некоторые результаты после перехода:

• Использование компьютерной мощности снизилось до 40 %.
• Благодаря смене архитектуры расходы на аппаратное обеспечение снизились до 20 и максимум 50 процентов в некоторых случаях.
• Стало возможным достичь полного использования мобильных приложений. Таким образом, микросервисы увеличили конверсию за счет еще одного потока покупок.
• Удалось избежать простоев во время рождественских распродаж, "черной пятницы" и других всплесков активности клиентов.

​Подход Spotify

Еще один бизнес, выбравший архитектуру микросервисов, - Spotify. Согласно последним статистическим данным, число активных пользователей сервиса составляет более 75 миллионов человек, и сложная монолитная система может принести больше проблем, чем помочь бесперебойному функционированию сервиса.

Чтобы предоставить клиентам наилучший опыт, этот бизнес сумел достичь своих целей, реализовав следующее:

• У каждого микросервиса есть определенная цель. Например, аналитика поведения пользователей помогает автогенерировать плейлисты.
• Вся система разделена на отдельные и самодостаточные микросервисы, которые управляются отдельными командами разработчиков.
• Любая возможная проблема возникает в конкретном сервисе, чтобы не влиять на общую нагрузку.
• Все сервисы изолированы и поэтому минимально зависимы. Благодаря этому стало возможным добиться последовательности в обслуживании клиентов.

Сканирование паспортов

В PassportScan также используется архитектура микросервисов. Этот тип архитектуры позволил создать структурированный рабочий процесс, в результате чего пользователи получают лучший опыт работы с сервисом. Следующие элементы были охвачены микросервисами:

• Распознавание изображений
• Хранение конфиденциальной информации
• Компоненты оплаты
• Элементы бронирования
• Управление учетной записью пользователя

Такой подход к структуре данных значительно повлиял на все процессы и повысил уровень безопасности на всех этапах. Он также упростил рабочий процесс, чтобы не возникало проблем с последовательностью действий.

Преимущества и вызовы внедрения архитектуры микросервисов

Вот некоторые преимущества архитектуры микросервисов:

• Самое выгодное в микросервисах - это их размер. Каждый микросервис относительно небольшой и выполняет только одну задачу. Это значительно минимизирует количество необходимого кода. Поэтому, когда в команду приходит новый человек, ему может потребоваться меньше времени, чтобы разобраться в небольшом приложении, чем в огромной разветвленной системе с множеством особенностей.
• Микросервисная архитектура основана на принципе изоляции, что позволяет разделить проект на несколько автономных частей. Каждая отдельная часть отвечает за развертывание, разработку, тестирование и масштабирование части приложения. Благодаря этому результаты и прогресс достигаются гораздо быстрее.
• С такой рабочей средой весь процесс становится быстрее и продуктивнее. Минимизация масштаба помогает уменьшить количество ошибок, а это тоже экономия времени.
• Изолированный подход архитектуры микросервисов также упрощает процесс устранения возникающих проблем. Например, в случае утечки памяти стандартным последствием является остановка работы всей системы. При выборе микросервисной архитектуры эта проблема будет возникать только в одном сервисе, поэтому другие не будут затронуты.
• Непрерывная доставка приложения - еще одно преимущество, о котором стоит упомянуть. Когда приложение разделено на несколько частей, становится гораздо проще изменить некоторые компоненты, не затрагивая весь рабочий процесс. Таким образом, приложение постоянно работает и в то же время развивается.
• Гибкость технологического стека. Очень важно, что каждый микросервис имеет свой собственный технологический стек и не влияет на другие части. Это идеальная среда для инноваций и экспериментов команды.
• Кроме развертывания и обслуживания, микросервисная архитектура значительно упрощает тестирование. Для завершения последовательности тестирования требуется меньше времени. А это в конечном итоге влияет на весь цикл разработки.
• Поскольку все элементы являются самодостаточными, поддерживать приложение очень просто. Нет никаких зависимостей между элементами, которые сразу же повлияют на работу системы.
• И, конечно, не стоит забывать о том, насколько прост процесс развертывания при использовании архитектуры микросервисов. Все сервисы развертываются по отдельности, и, как и во всех остальных процессах, возникающие проблемы не будут влиять на систему в целом.

Проблемы, связанные с микросервисами

Все типы архитектуры имеют определенные проблемы, и у микросервисов тоже есть несколько:

• Как мы уже говорили, микросервисы маленькие, и их может быть много, так что это создает сложную распределенную систему связей. Поэтому развертывание становится намного сложнее. Операционная сложность повышается из-за множества движущихся частей внутри системы. У разработчиков появляется гораздо больше работы, связанной с взаимодействием многочисленных сервисов.
• Тестирование различных взаимодействий между сервисами становится намного сложнее. Оно становится не только более сложным, но и требует больше времени из-за сложной структуры системы.
• Разработчикам требуется больше времени на реализацию механизмов взаимодействия для решения некоторых возможных проблем.
• Коммуникации внутри команды должны быть прозрачными, чтобы реализовать мультисервисные запросы. Каждый член команды должен полностью присутствовать и глубоко понимать процессы, иначе будет сложно добиться идеального рабочего процесса.

​Заключение

Микросервисная архитектура постепенно становится все более популярным способом создания приложений. Многие компании с разных рынков признают ее идеальным выбором для своей отрасли. Мы уже обсуждали примеры таких компаний, как Walmart, Spotify и Passport Scan.

Этот метод считается более дешевым и гибким для разработки приложения. Кроме того, оно может постепенно развиваться и расти вместе с ростом потребностей бизнеса. Основные преимущества, которые отличают микросервисную архитектуру от других вариантов, - это изоляция, более высокий уровень производительности, простота тестирования и развертывания.