Преимущества микросервисной архитектуры. Переходить ли с монолита к микросервисам?

В современном мире технологий и программного обеспечения термин «микросервисы» стал частым явлением. Но что это означает, какие преимущества это способно принести для вашего бизнеса и стоит ли переходить от проверенной временем монолитной архитектуры к новому подходу? На все эти вопросы мы постараемся дать ответы в нашей статье. 

^{Изображение: atlassian.com}

Что такое монолитная архитектура? 

Монолитная архитектура — это подход к разработке программного обеспечения, в котором все функциональные компоненты (сервисы, базы данных, пользовательский интерфейс и т.д.) объединяются в одну структуру или систему. В такой структуре все элементы взаимодействуют друг с другом и работают как единый механизм. Схематически монолит можно представить как большую коробку, внутри которой находятся все элементы приложения.

Основные особенности монолитной архитектуры

1. Единое развертывание: все компоненты монолитной архитектуры собираются и разворачиваются как единое целое. Если даже потребуется изменить одну маленькую часть приложения, необходимо вносить изменения во весь код и затем заново развертывать все приложение. 

2. Общие ресурсы: все компоненты приложения используют общие ресурсы, то есть — общую систему хранения, общую оперативную память, общую сеть и т.д.

3. Взаимодействие внутри процесса: компоненты взаимодействуют между собой непосредственно через внутренние механизмы взаимодействия (прямые вызовы функций и методов), не требуя внешних интерфейсов и протоколов. 

Практическим примером монолитной архитектуры может служить традиционное веб-приложение, такое как интернет-магазин. В этом случае весь функционал сайта, включая отображение каталога товаров, обработку заказов, управление пользовательские интерфейсами и т.д., обычно реализуется как единое приложение. И это приложение разрабатывается, тестируется и разворачивается как единый продукт. 

^{Изображение: atlassian.com}

Монолитная архитектура может быть эффективна для небольших и средних приложений, где все компоненты тесно связаны между собой. Однако, при росте приложения, увеличении сложности и нагрузки, монолит может стать серьезной проблемой, так как обеспечить его масштабируемость и стабильность становится все сложнее.

Преимущества монолитов

1. Простота развертывания: монолиты упрощают процесс развертывания и обновления приложений, поскольку все компоненты объединены в один процесс и могут быть развернуты на одном сервере или в интернете. 

2. Избегание сложностей, связанных с распределенными системами: в монолитных системах данных нет задержек или недоступности, связанных с использованием отдельных сервисов или баз данных.

3. Простота процессов разработки: благодаря централизованному коду и единому стеку технологий разработка в монолитной системе обычно более упорядочена и однообразна, что способствует эффективности и быстродействию. 

4. Упрощенный мониторинг и устранение неполадок: монолитные системы облегчают выявление и устранение проблем, поскольку весь код находится в одном месте и тестирование может проводиться в рамках одной системы.

5. Упрощение сквозного тестирования: в монолитах легче следить за тем, как данные и запросы передвигаются через разные части приложения, что облегчает процесс сквозного тестирования.

6. Базовая простота: все элементы монолитной системы находятся в одном месте, что упрощает поиск, использование и модификацию кода.

Недостатки монолитов

1. Высокая сопряженность: в монолите все функции и компоненты тесно связаны друг с другом, такая структура иногда может приводить к ситуациям, когда изменение или обновление одного компонента ведет к неожиданным проблемам в других областях системы. Это происходит из-за высокой степени сопряженности (связанности) компонентов. 

2. Проблемы масштабирования команды: когда одновременно над одной системой работают много людей возникают конфликты интересов. Разработчики могут хотеть изменить один и тот же код, а разные группы могут иметь разные планы и сроки развертывания.

3. Конфликты в собственности кода: когда несколько разработчиков или несколько команд работают над одним и тем же модулем или функциональностью программного обеспечения, могут возникать некоторые проблемы. Например, если у разных команд разные подходы к написанию кода или проектированию функциональности, это может привести к несогласованности в стиле кода или структуре приложения. 

4. Конкуренция за доставку: при одновременном изменении разных частей монолита несколькими командами может возникнуть ряд проблем, таких как проблемы координации, отсутствие единообразия в коде и управлении проектом, конфликт интересов, непродуктивная конкуренция и т.д. 

Что такое микросервисная архитектура? 

В отличие от монолитной архитектуры, микросервисная представляет собой небольшие независимые сервисы, каждый из которых решает свои конкретные задачи в контексте большого бизнеса. Каждый сервис занимается своей областью и предлагает свои возможности другим сервисам посредством сети — получается, что мы создаем более сложную систему из маленьких частей. 

Основные особенности микросервисной архитектуры

1. Разделение на отдельные службы: каждый микросервис служит для выполнения строго определенной функции и может быть разработан в своей собственной среде. Например, один микросервис может управлять запасами на складе, другой — обрабатывать заказы, третий — отвечает за доставку, но, работая вместе, они могут обслуживать полноценную систему онлайн-продаж. 

2. Независимое развертывание и масштабирование: микросервисы могут разворачиваться, обновляться и масштабироваться независимо друг от друга. Это значит, что если вам нужно изменить какую-то одну часть системы, или если у вас возрастает нагрузка на одну конкретную службу, вы можете внести изменения только для одного конкретного сервиса, не затрагивая остальные. 

3. Распределенное управление данными: в микросервисах каждый сервис имеет свою собственную базу данных, которую он использует для работы. Это помогает избежать проблем с общим доступом к данным и позволяет эффективнее управлять информацией.

4. Свобода в выборе технологии: так как каждый микросервис разрабатывается отдельно, разработчики могут выбирать технологии и языки программирования, которые они считают наиболее подходящими для определенной задачи, а не быть привязанными к одной технологии на весь проект. 

^{Изображение: atlassian.com}

Микросервисы — это отличный способ управления развитием больших и сложных приложений. Они позволяют более гибко настраивать систему под конкретные нужды, ускоряют разработку и упрощают масштабирование. Впрочем, они также создают новые сложности в виде координации между сервисами, безопасности и управления данными. 

Преимущества микросервисов

Модульность

Модульность означает, что большие, сложные системы разбиваются на меньшие, управляемые части. Эти части, или модули, могут быть разработаны, протестированы и внедрены независимо. 

Несколько основных преимуществ модульности в микросервисах:

1. Добавление новых функций: когда вам нужно добавить новую функцию в ваше приложение, вы можете просто создать новый микросервис. Это значительно упрощает процесс разработки, поскольку вы не должны изменять и тестировать всю систему — только новый сервис.

2. Удаление или замена сервисов: если некоторые аспекты приложения становятся устаревшими, вы можете легко удалить соответствующие микросервисы. Аналогично, если вы хотите обновить какую-то часть приложения, вы можете просто заменить старый микросервис новым.

3. Повторное использование: отдельные сервисы могут быть разработаны так, чтобы они могли быть использованы в разных приложениях. Это может привести к значительной экономии времени и усилий.

В целом, модульность позволяет создать более простую, интуитивно понятную и управляемую структуру системы.

Масштабируемость

Масштабирование — это процесс адаптации вашей системы к увеличивающемуся количеству работы, выполняемой ей. 

В отличие от монолитных систем, где для увеличения производительности одного компонента придется масштабировать все приложение целиком, что может быть довольно затратным и малоэффективным, микросервисы позволяют фокусировать усилия на конкретных сегментах, которым действительно необходимо увеличение мощности.

Примером может служить ситуация, когда один из сервисов сталкивается с резким увеличением нагрузки. В таком случае не нужно расширять весь функционал, достаточно будет увеличить мощность именно этого сервиса. Это приводит к значительной экономии ресурсов и повышению общей эффективности для многих компаний. 

Независимость команд разработки

Микросервисы обеспечивают высокий уровень независимости для команд разработки, которые работают над разными аспектами системы. Каждая команда может разрабатывать, тестировать и развертывать свои сервисы независимо от других команд.

Эта изоляция обеспечивает несколько ключевых преимуществ: 

1. Свобода в выборе технологий: каждая команда может выбирать технологии, которые лучше всего подходят для решения специфических задач своего микросервиса. Не нужно согласовывать выбор языков программирования, инструментов разработки микросервисов или данных с другими командами. Каждый микросервис может быть написан на своем собственном языке программирования и использовать свою собственную базу данных, если это необходимо.

2. Быстрое внедрение изменений: поскольку каждый микросервис разрабатывается независимо, изменения можно внедрять быстро, нет необходимости ждать, когда другие команды завершат свою работу. Это может значительно ускорить время вывода продукта на рынок и позволить быстрее реагировать на изменения требований или условий рынка.

3. Более эффективное использование ресурсов: когда каждая команда специализируется на определенном микросервисе, они могут посвящать больше времени совершенствованию этого сервиса, вместо того, чтобы тратить время на координацию с другими командами. 

Ускорение процессов интеграции и обновления

В традиционных монолитно-архитектурных системах для любый изменений или обновлений необходимо перекомпилировать и перезапустить всю систему. Однако, при использовании микросервисной архитектуры приложений, каждый сервис может быть развернут и обновлен независимо от остальных компонентов. 

Когда готовы изменения или новая функциональность в одном из сервисов, нет необходимости ожидать завершения работы над другими частями приложения — обновление применяется только к этому конкретному микросервису. 

Такой подход позволяет сократить время между релизами. Кроме того, он снижает риски, связанные с обновлениями, поскольку в случае проблемы будет затронут только один микросервис, а не вся система.

Упрощенный процесс отладки и обслуживания

Архитектура, основанная на микросервисах, значительно облегчает задачи технического обслуживания и диагностики. В случае с монолитной системой, если возникает какая-либо неисправность, это может повлиять на работу всей системы, затрудняя процесс нахождения и устранения дефекта. В микросервсивной архитектуре возможные проблемы обычно касаются лишь одного сервиса, что позволяет оперативно локализовать и исправить проблему без влияния на остальные компоненты системы. 

Более того, каждый сервис можно мониторить и логировать независимо, обеспечивая более явную прозрачность поведения каждого сервиса. Это упрощает процесс поиска и устранения неполадок. 

Недостатки микросервисов

Технологическая сложность

Одна из проблем, с которой часто сталкиваются разработчики при переходе на микросервисную архитектуру, — это технологическая сложность. Это связано с тем, что микросервисы обычно предполагают использование более сложных и разнообразных технологий по сравнению с монолитной архитектурой. Каждый микросервис может использовать различные языки программирования, базы данных и инструменты, что требует от команды расширения своих знаний и навыков в этих направлениях. 

Кроме того, для каждого микросервиса потребуется своя инфраструктура и средства мониторинга, тестирования и развертывания, что может значительно усложнить процесс разработки и поддержки. 

Важно понимать, что это не только увеличивает сложность технического стека, но также влияет на скорость и эффективность работы. Это может привести к увеличению времени разработки и замедлению темпов выпуска новых версий продукта. 

Сложность координации

В микросервисной архитектуре каждый сервис должен успешно взаимодействовать с другими сервисами, чтобы обеспечить полноценное функционирование системы. Это взаимодействие должно быть точным и согласованным, что порой может стать непростой задачей.

Стоимость

Разработка микросервисов может требовать больших начальных инвестиций по сравнению с монолитной архитектурой, особенно если требуется обучение команды новым технологиям. Кроме того, может понадобиться более мощная сеть и системы хранения данных для обработки большего объема взаимодействий между сервисами.

Микросервисы также могут потребовать более сложного и дорогого обслуживания, поскольку каждый сервис должен быть отдельно контролируем и поддерживаем. Непрерывный мониторинг и оптимизация работы микросервисов — это трудоемкий и потенциально дорогой процесс. 

Тестирование

Тестирование в микросервисной архитектуре приносит свои уникальные сложности. Чем шире охват тестирования, тем больше уверенности мы имеем в быстродействии и стабильности системы. Однако, широкий охват тестирования означает увеличение сложностей в настройке тестовых данных и вспомогательных инструментов, увеличение времени на выполнение тестов и сложности в определении источника сбоя в случае его возникновения. 

С ростом архитектуры микросервисов объем тестирования может стать внушительным. Тесты могут достигать таких размеров, что их потребуется запускать в нескольких процессах, каждый из которых необходимо правильно развернуть и настроить. Возрастает и риск ложного срабатывания тестов, когда отказы оборудования или экземпляров сервиса, сетевые задержки или другие проблемы с развертывающейся средой приводят к ошибкам. 

Безопасность

В монолитной системе все данные и функциональность обрабатываются в рамках одного процесса, что делает передачу и обмен данными относительно безопасными. Однако, при переходе от монолита к микросервисам больше данных передается через сеть, что увеличивает риск их утечки или возможности кибератак.  Также возрастает риск атаки “человек посередине”, когда злоумышленник перехватывает и, возможно, изменяет информацию, передаваемую между двумя сторонами.

Переходить ли с монолита к микросервисам?

Сегодня переход на микросервисы стал словно тенденцией в мире IT. Но стоит понимать, что шаг в сторону микросервисной архитектуры — это не вопрос моды. Это должно быть обдуманное решение, направленное на достижение конкретной цели, которую ваша текущая архитектура не может выполнить.

Исключительно важно задать себе вопрос: «чего мы хотим достичь с переходом на микросервисы?». Без ясного понимания целей и преимуществ такого перехода, он может стать источником неожиданных проблем и дополнительных затрат.

Конечно, в рамках этой статьи мы не можем узнать и понять, какие уникальные задачи и цели есть в вашей компании. Тем не менее, мы можем рассказать о том, когда использование микросервисов приносит наибольшую выгоду.

Почему стоит выбрать микросервисы?

Повышение автономности

Проекты, основанные на микросервисной архитектуре, позволяют командам работать над различными частями системы независимо друг от друга, что дает возможность быстрее и эффективнее справляться с задачами. Каждая команда фокусируется на конкретном сервисе и настраивает процесс работы так, чтобы он максимально соответствовал требованиям конкретного сервиса. 

Например, большой веб-сервис для онлайн-шопинга. Одна команда может работать над сервисом управления каталогом товаров, используя Ruby, другая — над обработкой платежей с помощью Python, и еще одна — над отслеживанием доставки с помощью Java. Каждая команда выбирает собственные методологии, технологии, устанавливает свой график работы и управляет своими ресурсами, не затрагивая другие команды и общую систему.

Быстрое время выхода на рынок

Эффективность микросервисов заключается в том, что они разбивают ваше приложение на множество независимых компонентов, которые можно разрабатывать и тестировать отдельно. Это означает, что вы больше не привязаны к длительным и сложным процессам согласования релизов. Вместо этого вы можете выбрать конкретное улучшение или новую функциональность и быстро внедрить ее, не затрагивая остальную часть системы. 

Представьте, что у вас есть приложение для продажи билетов на мероприятия. Вы хотите добавить функцию «рекомендации». В монолитной архитектуре, скорее всего, придется дождаться очередного крупного обновления, чтобы внедрить эту функцию. Это может занять несколько месяцев. Однако, в микросервисной архитектуре вы можете создать новый микросервис для этой функции и запустить его в релиз значительно быстрее. 

Эффективное по стоимости масштабирование

Масштабирование — еще одна сфера, где микросервисы проявляют свои преимущества. Уникальность микросервисов заключается в том, что каждый каждый из них вы можете промасштабировать отдельно в соответствии с текущими потребностями. Это позволяет более гибко управлять ресурсами и контролировать затраты. 

Так, например, у вас есть микросервис, отвечающий за обработку платежей. Во время распродажи количество транзакций резко увеличивает, и от микросервиса требуется больше ресурсов. Вместо того, чтобы масштабировать всю систему и затратить огромные средства, вы можете просто увеличить мощности данного микросервиса. Это работает и в обратную сторону. Допустим, микросервис, который обрабатывает заявки на подписку на рассылку. Вы видите, что его нагрузка невелика, так что можно снизить его мощность. Таким образом, использование микросервисов дает вам больше контроля над операционными затратами. 

Повышение устойчивости системы

Стабильность и устойчивость к неожиданным сбоям или ошибкам — важный элемент успешной работы любой системы. И в этом контексте микросервисы играют важную роль. За устойчивостью микросервисов стоит принцип независимости. Если один микросервис столкнется с проблемой или сбоем, то это не повлияет на работу остальных сервисов. В монолитной архитектуре, напротив, ошибка в одной части кода может вызвать сбой во всем приложении. 

Допустим, у вас есть онлайн-магазин, разделенный на множество микросервисов, отвечающих за разные функции — корзину, каталог товаров, обработку платежей и т.д. Вдруг корзина перестает работать из-за технической проблемы. Но благодаря архитектуре микросервисов, ваши клиенты смогут продолжить просматривать товары, искать информацию о них или даже совершать покупки напрямую — все остальные функции вашего онлайн-магазина будут продолжать работать нормально.

Внедрение новых технологий

Монолиты, как правило, сильно ограничивают выбор технологий. С архитектурой на основе микросервисов возникает возможность разнообразить опции для каждого отдельного сервиса. Введение новой технологии ограничивается границами одного сервиса, что позволяет безболезненно опробовать все преимущества новой технологии и ограничить негативное влияние, если эта технология принесет с собой некоторые трудности.

Представьте веб-сервис, который отслеживает погоду в определенной геолокации. Первоначально весь сервис написан на Java, но затем принимается решение внедрить Python для обработки статистических данных, так как он обладает удобными инструментами для этих целей. Благодаря использованию микросервисов можно внедрить Python, но только на микросервисе, отвечающем за обработку статистических данных, — это не затронет работу остальных сервисов, которые продолжат функционировать в привычном режиме. 

Когда микросервисы будут плохой идеей? 

Неясный домен

В контексте микросервисов «домен» — это часть бизнес-процесса, которую обслуживает конкретный микросервис. Если эта область не определена правильно и ясно, создание отдельного микросервиса может оказаться плохой идеей. 

Представьте предприятие, которое использует микросервисы, но домен каждого сервиса не ясно определен. В результате может сложиться ситуация, когда разные сервисы выполняют схожие или даже повторяющиеся функции, или наоборот, необходимые функции остаются не охваченными. Это неэффективно и увеличивает сложность взаимодействия между сервисами. 

Следующий момент — неправильное понимание границ сервисов. Если границы между сервисами определены нечетко и неправильно, то это может привести к перекрестным зависимостям и сложности координации работы сервисов. Это влечет за собой дополнительные издержки на поддержку и разработку, а также приводит к ошибкам и путанице в системе.

Если вы понимаете, что у вас еще нет полного представления о вашем домене, то правильнее будет решить этот вопрос до того, как приступить к разделению монолитного приложения на микросервисы. 

Стартапы

Здесь царит некоторая спорная ситуация относительно использования микросервисов. Многие известные компании, которые сегодня активно используют микросервисы, перешли к ним уже после того, как достигли определенного уровня успеха и развития. 

Стартап по определению — это небольшая организация с ограниченными ресурсами, которая стремится найти подходящую бизнес-модель для своего продукта на рынке. Эта задача требует гибкости, способности быстро адаптироваться в соответствии с откликом рынка. В этой ситуации микросервисы могут быть не самым оптимальным выбором из-за сложности их внедрения и поддержки.

Микросервисы — это отличное решение проблем, возникающих при росте успешного стартапа, когда нужно эффективно масштабировать продукт, управлять сложностью и поддерживать активное развитие. Однако, если первоначальная идея не дает желаемых результатов, то не играет роли, использовались ли микросервисы или нет. Переход на микросервисы следует проводить только там, где границы доменов и взаимодействий между ними ясны и стабильны. 

Управление и обслуживание на стороне клиента

Если ваша компания разрабатывает программное обеспечение с целью его последующей поставки клиентам для самостоятельного управления, использование микросервисов может создавать проблемы.

Для установки и настройки микросервисов требуется определенная степень технической экспертизы. Если ваши клиенты не располагают необходимыми навыками и знаниями, то им может быть трудно развернуть и настроить каждый из микросервисов. 

Кроме того, микросервисы обычно требуют больше компьютерных ресурсов по сравнению с монолитными приложениями. Если ваш клиенты работают с ограниченными ресурсами, они могут столкнуться с проблемами при запуске и управлении микросервисами.

В связи с этим, если программное обеспечение предполагается устанавливать на стороне клиента, монолитная архитектура часто является более предпочтительным вариантом. 

Отсутствие четкого понимания цели перехода

Принятие решения о переходе на микросервисы должно быть обдуманным и основываться на конкретных бизнес-требованиях и целях. Если вам сложно ответить на вопрос: «зачем нам это нужно?», то, вероятно, вам еще рано переходить на микросервисную архитектуру.

^{Изображение: сенла.рф}

Решение о переходе на микросервисы должно быть принято с учетом специфики вашего бизнеса и технического задания. Переход может потребовать значительных затрат времени и ресурсов на обучение персонала и для разработки и поддержки новых процессов и инструментов. 

Заключение

В рамках данной статьи мы рассмотрели преимущества и недостатки как традиционных монолитных архитектур, так и современного микросервисного подхода, а также попытались найти ответ на вопрос: «Стоит ли переходить с монолита на микросервисы?».

Микросервисы привлекают внимание своей потрясающей гибкостью. Они предоставляют нам широкий выбор технологий, улучшение надежности и масштабируемости. Эта гибкость микросервисов — одна из причин, почему они набирают популярность. 

Но с переходом на микросервисы связаны и свои трудности. Да, они подходят для множества ситуаций, но их использование влечет за собой существенные затраты, и перед принятием решения стоит тщательно оценить, будут ли эти затраты компенсированы. 

Многие выбирают архитектуру микросервисов по умолчанию, считая, что это подходит для любого проекта. Однако, важно помнить, что иногда простые решения могут оказаться более эффективными для достижения поставленных целей.

Если подойти к вопросу грамотно, микросервисы способны стать больше, чем просто результатом сложения отдельных частей системы. Именно в этом заключается их настоящий потенциал.