В чем разница между сервис-ориентированной архитектурой и микросервисами?

В современных информационных технологиях существует множество архитектурных подходов к разработке и управлению программными системами. Среди них сервис-ориентированная архитектура (SOA) и микросервисная архитектура являются одними из самых популярных. Оба подхода имеют свои особенности, преимущества и недостатки, и важно понимать, в чем их ключевые различия и как выбрать наиболее подходящий для конкретного проекта.

Сервис-ориентированная архитектура (SOA)

Сервис-ориентированная архитектура — это архитектурный стиль, при котором функции приложения предоставляются в виде независимых сервисов. Эти сервисы могут взаимодействовать друг с другом через стандартизированные интерфейсы и протоколы. Основная цель SOA — обеспечить возможность повторного использования и гибкость в разработке и интеграции программных компонентов. Ключевыми характеристиками SOA являются:

• Автономность сервисов: Каждый сервис является независимым и может функционировать без вмешательства других сервисов.
• Переиспользуемость сервисов: Сервисы могут быть использованы повторно в различных приложениях и контекстах.
• Стандартизированные контракты: Взаимодействие между сервисами осуществляется через стандартизированные интерфейсы и протоколы, такие как SOAP и REST.
• Интероперабельность: Сервисы могут работать на различных платформах и быть написаны на разных языках программирования.

Микросервисная архитектура

Микросервисная архитектура представляет собой метод создания программного обеспечения, при котором приложение разделяется на маленькие, автономные сервисы, каждый из которых отвечает за выполнение одной конкретной функции. Каждый микросервис может быть создан, внедрен и масштабирован вне зависимости от статуса разработки других микросервисов.

Ключевые характеристики микросервисной архитектуры включают в себя:

• Независимость развертывания: Каждый микросервис можно развернуть и обновить без необходимости изменения других частей системы.
• Малые размеры и ограниченная область ответственности: Каждый микросервис выполняет одну конкретную функцию, что упрощает его разработку и тестирование.
• Легковесные компоненты: Микросервисы взаимодействуют друг с другом через легковесные протоколы, такие как HTTP или REST.
• Автономные команды: Разработка и поддержка каждого микросервиса может осуществляться отдельной командой, что ускоряет процесс разработки.

Об этих характеристиках мы поговорим подробнее в следующих главах. Понимание этих основных определений поможет глубже разобраться в принципах, структурах и управлении обеих архитектур.

Основные принципы сервис-ориентированной архитектуры

Сервис-ориентированная архитектура строится на нескольких ключевых принципах. Эти принципы служат фундаментом для создания и управления сервисами в рамках SOA и определяют, как именно сервисы взаимодействуют между собой и с внешними системами.

• Повторное использование сервисов

Один из основных принципов SOA заключается в возможности повторного использования сервисов. Это означает, что один и тот же сервис может быть использован в различных приложениях и контекстах без необходимости его модификации. Например, сервис аутентификации может быть задействован как в веб-приложении, так и в мобильном приложении, обеспечивая единое решения для управления доступом

• Автономность

Принцип автономности подразумевает, что каждый сервис должен быть независимым и самодостаточным. Сервисы способны работать обособленно друг от друга и не должны зависеть от конкретной реализации других сервисов. Такая независимость позволяет разработчикам обновлять и изменять сервисы без риска нарушения работы всей системы.

• Стандартизированные контракты

Сервисы в SOA взаимодействуют друг с другом через стандартизированные контракты. Эти контракты определяют, какие данные могут передаваться между сервисами и как эти данные должны быть структурированы. Стандартизация упрощает интеграцию сервисов и обеспечивает согласованность во взаимодействии. Часто используются протоколы и стандарты, такие как SOAP и REST.

• Композиция сервисов

Принцип композиции сервисов предполагает возможность объединения нескольких сервисов для создания более сложных бизнес-процессов и приложений. Композиция позволяет гибко настраивать и изменять функциональность системы без необходимости переписывания отдельных компонентов. Например, можно создать бизнес-процесс, который использует сервисы для обработки заказов, управления клиентами и управления складом.

• Интероперабельность

Интероперабельность означает, что сервисы могут взаимодействовать друг с другом, независимо от платформы, языка программирования или технологии, на которых они построены. Это достигается за счет использования общепринятых стандартов и протоколов, что позволяет интегрировать сервисы, разработанные различными командами и работающие в различных средах.

Эти принципы обеспечивают основу для разработки гибких, масштабируемых и легко поддерживаемых программных систем в рамках сервис-ориентированной архитектуры. Внедрение и соблюдение этих принципов позволяет организациям создавать устойчивые решения, способные быстро адаптироваться к изменяющимся бизнес-требованиям и технологическим изменениям. 

Схема SOA

Схема SOA обычно включает в себя следующие основные компоненты: сервисы, потребители сервисов, корпоративная сервисная шина, репозиторий сервисов, а также различные инструменты для управления и мониторинга. Рассмотрим каждый из этих компонентов более подробно:

• Сервисы. Являются основными строительными блоками SOA. Каждый сервис представляет собой автономную функциональную единицу, которая предоставляет определенные возможности или данные. Сервисы могут быть разного типа, включая бизнес-сервисы, инфраструктурные сервисы и композитные сервисы, которые объединяют несколько других сервисов для выполнения более сложных задач.
• Потребители сервисов — это приложения или другие сервисы, которые используют функциональность, предоставляемую сервисами. Потребители могут взаимодействовать с сервисами через стандартизированные интерфейсы и протоколы. Например, это веб-приложения, мобильные приложения, другие бизнес-сервисы или внешние системы.
• Корпоративная сервисная шина (ESB). Является важным компонентом SOA, который обеспечивает взаимодействие между сервисами. Она выполняет функции маршрутизации сообщений, трансформации данных, оркестрации сервисов и управления интеграцией. ESB обеспечивает надежную доставку сообщений и управление транзакциями.
• Репозиторий сервисов хранит метаданные о сервисах, такие как их описания, контракты, схемы и политики. Это позволяет легко находить и повторно использовать существующие сервисы. Репозиторий помогает управлять версиями сервисов, отслеживать их зависимости и обеспечивать соответствие стандартам и политикам.
• Управление и мониторинг. Инструменты управления и мониторинга играют ключевую роль в SOA, обеспечивая контроль за состоянием и производительностью сервисов, а также управление конфигурацией.

Эта схема иллюстрирует, как различные компоненты SOA взаимодействуют друг с другом для формирования гибкой и масштабируемой системы. Осознание этих компонентов и их взаимодействий позволяет разработчикам и архитекторам использовать преимущества сервис-ориентированной архитектуры и строить надежные, крепкие системы. 

Основные принципы микросервисной архитектуры

Микросервисная архитектура основывается на нескольких ключевых принципах, которые направлены на повышение гибкости, масштабируемости и независимости компонентов системы. Эти принципы являются фундаментом для проектирования, разработки и управления микросервисами, обеспечивая их эффективное взаимодействие и интеграцию в рамках сложных программных систем.

• Однозначная ответственность

Каждый микросервис выполняет одну конкретную функцию или задачу и отвечает за определенную область бизнес-логики. Это позволяет достичь высокой степени модульности и четкого разделения ответственности. Например, микросервис для управления пользователями отвечает только за создание, обновление и удаление пользовательских учетных записей, не вмешиваясь в обработку заказов или управление продуктами.

• Независимое развертывание

Микросервисы разрабатываются и развертываются независимо друг от друга. Это позволяет обновлять и масштабировать каждый микросервис без необходимости останавливать всю систему. Обновление микросервиса для обработки платежей не требует остановки микросервиса для управления пользователями, что минимизирует время простоя и снижает риски. 

• Автономность

Микросервисы должны быть автономными, что означает, что каждый из них может работать независимо от других. Это достигается за счет минимизации взаимозависимостей и использования четко определенных интерфейсов для взаимодействия. Микросервис для управления продуктами может работать независимо от микросервиса для обработки заказов, взаимодействуя с ним только через REST API или другие протоколы.

• Центричность на задачах для бизнеса

Каждый микросервис фокусируется на реализации конкретной бизнес-задачи, что позволяет лучше соответствовать требованиям и быстро адаптироваться к изменениям. Микросервис для управления скидками реализует только функциональность, связанную с созданием и применением скидок, что упрощает его разработку и поддержку. 

• Децентрализованное управление данными

Каждый микросервис управляет своей собственной базой данных или хранилищем данных. Это обеспечивает независимость данных и улучшает производительность за счет уменьшения конкуренции за ресурсы. 

• Согласованность и устойчивость

Микросервисы должны обеспечивать согласованность данных и устойчивость к ошибкам. Это достигается за счет использования шаблонов проектирования.

Принципы микросервисной архитектуры направлены на создание гибких, масштабируемых и легко управляемых систем. Внедрение и соблюдение этих принципов позволяет организациям быстро адаптироваться к изменениям, масштабировать свои решения и поддерживать высокое качество программного обеспечения. Понимание и применение этих принципов является ключом к успешному внедрению микросервисной архитектуры и достижению ее преимуществ. 

Схема микросервисной архитектуры

Ниже описаны ключевые компоненты и схема микросервисной архитектуры

• Микросервисы — набор автономных сервисов, каждый из которых отвечает за выполнение одной бизнес-функции. Микросервисы взаимодействуют друг с другом через API, используя протоколы HTTP/REST или Message Brokers.

• API Gateway служит единой точкой входа для всех запросов к микросервисам. Он маршрутизирует запросы к соответствующим микросервисам, управляет аутентификацией и авторизацией, а также выполняет другие задачи, связанные с ограничением скорости и балансировкой нагрузки.

• Discovery. Механизм, позволяющий микросервисам находить друг друга в сети. Сервис Discovery отслеживает расположение и статус всех микросервисов.

• Балансировщик нагрузки распределяет входящие запросы между экземплярами микросервисов для обеспечения высокой доступности и масштабируемости.

• Хранилище данных. Каждый микросервис управляет своей собственной базой данных или хранилищем данных, что обеспечивает децентрализованное управление.

• Message Broker обеспечивает асинхронное взаимодействие между микросервисами, позволяя им обмениваться сообщениями и событиями.

• Инструменты для мониторинга и логирования, которые помогают отслеживать состояние, производительность и логи каждого микросервиса.

Микросервисная архитектура обеспечивает высокую гибкость, масштабируемость и независимость компонентов системы за счет разделения бизнес-логики на мелкие, автономные сервисы. Применение этих принципов позволяет создавать надежные и продуктивные системы, способные быстро адаптироваться к изменяющимся требованиям.

cloud

Сравнение архитектурных подходов

SOA и микросервисная архитектура являются двумя подходами к построению программных систем, которые часто сравнивают друг с другом. Несмотря на схожесть целей, они имеют ряд существенных различий, которые влияют на их применение в различных проектах. В этой главе мы рассмотрим основные различия между подходами, их преимущества и недостатки, а также примеры применения.

Ключевые различия подходов

Сравнительная таблица ниже поможет оценить ключевые различия двух подходов:

Преимущества и недостатки

Сравнительная таблица ниже поможет оценить преимущества и недостатки каждого подхода:

Сравнительная таблица ниже поможет оценить ключевые отличия двух систем:

Сравнение ESB и Message Broker

Enterprise Service Bus (ESB) — это архитектурный подход и программная платформа, предназначенная для интеграции различных систем, приложений и сервисов внутри компании. ESB действует как посредник между взаимодействующими системами, предоставляя единое место для управления их взаимодействием и координацией. 

Архитектура ESB состоит из нескольких ключевых компонентов:

• Каналы связи: обеспечивают взаимосвязь между компонентами, гибкость и масштабируемость.
• Адаптеры: программные модули, необходимые для подключения различных систем и приложений.
• Медиаторы: компоненты, осуществляющие маршрутизацию, трансформацию и оркестрацию сообщений.
• Регистрирование и мониторинг: инструменты для отслеживания состояния сообщений, контроля бизнес-процессов и ведения логов.

Принципы работы ESB:

• Маршрутизация сообщений: определение маршрута для сообщения на основе содержимого или определенных условий.
• Трансформация данных: преобразование данных из одного формата в другой.
• Оркестрация сервисов: управление многоступенчатыми бизнес-процессами, координация выполнения различных сервисов.
• Поддержка транзакций: обеспечение целостности и согласованности данных в распределенных системах.

Из преимуществ ESB можно выделить универсальность (поддержка множества протоколов и форматов данных, что позволяет интегрировать любой тип систем), централизованный контроль (единая среда управления всеми взаимодействиями между системами, упрощает мониторинг), гибкость и масштабируемость (возможность легко изменять и добавлять новые интеграции).

К недостаткам можно отнести сложность внедрения (требует значительных усилий для настройки, особенно в больших организация), требования к инфраструктуре (может потребоваться мощная и дорогостоящая инфраструктура для поддержания производительности и отказоустойчивости) и затраты (высокие начальные затраты на внедрение и обучение персонала).

Message Broker — это промежуточное программное обеспечение, которое предоставляет обмен данными между различными приложениями, системами и сервисами посредством сообщений. Брокеры сообщений играют роль посредника, который получает, сохраняет и передает сообщения между производителями (producers) и потребителями (consumers).

Архитектура брокера сообщений состоит из следующих ключевых компонентов:

• Производители (producers): источники сообщений, отправляющие данные на брокер.
• Потребители (consumers): получатели сообщений, которые обрабатывают данные.
• Очереди (queues): структуры данных, используемые для хранения сообщений до тех пор, пока они не будут обработаны потребителями.
• Топики (topics): механизмы для публикации и подписки, позволяющие нескольким потребителям получать одно и то же сообщение.
• Маршрутизация и фильтрация: логика маршрутизации, на основе которой сообщения направляются к соответствующим очередям или топикам.
• Гарантии доставки: механизмы для обеспечения надежной передачи сообщений, такие как подтверждения и повторные отправки.

Принципы работы Message Broker:

• Буферизация: временное хранение сообщений для балансировки нагрузки между производителями и потребителями.
• Маршрутизация и фильтрация: управление потоком сообщений на основе типа сообщения или содержимого.
• Гарантии доставки: обеспечение того, чтобы сообщения были доставлены только один раз и не терялись.
• Высокая доступность: обеспечение отказоустойчивости и возможности горизонтального масштабирования.

Из преимуществ Message Broker можно выделить высокую производительность (подходит для обработки больших объемов данных с низкой задержкой), надежность доставки (богатые механизмы для обеспечения гарантированной доставки сообщений), простоту настройки (обычно требуется меньше усилий для внедрения по сравнению с ESB), гибкость (легко интегрируется с различными типами систем и приложений).

К недостаткам можно отнести ограниченные возможности интеграции (менее универсален в сравнении с ESB, отсутствуют функции трансформации и оркестрации данных), расширяемость функционала (не всегда возможно расширить функционал за счет дополнительных сервисов и интеграций), управление (сложнее управлять бизнес-логикой, которые требуют транзакций и оркестраций)

Ключевые различия между ESB и Message Broker представлены в таблице ниже

Управление архитектурами в бизнесе

Внедрение в корпоративную среду

• Анализ существующей инфраструктуры: прежде чем внедрять архитектуру, необходимо провести тщательный анализ текущих систем и инфраструктуры, чтобы определить области, которые могут извлечь максимальную пользу от SOA или микросервисов.
• Разработка стратегии: важно разработать четкую стратегию внедрения, включающую этапы реализации, план миграции, оценку рисков и определение ключевых показателей эффективности.
• Обучение сотрудников: внедрение нового подхода требует навыков и знаний. Обучение команды основным принципам, инструментам и технологиям, используемым для разработки и управления сервисами, является критически важным.
• Создание центра компетенций может помочь в распространении лучших практик, стандартизации процессов и обеспечения качественной поддержки проектов.
• Идентификация сервисов: определение бизнес-функций, которые могут быть реализованы в виде автономных сервисов. Это включает в себя анализ бизнес-процессов и определение сервисных границ.
• Создание и развертывание сервисов: разработка сервисов с учетом принципов и их развертывание в корпоративной среде.

Стратегии управления и мониторинга сервисов

• Жизненный цикл сервисов: управление жизненным циклом сервисов включает в себя разработку, тестирование, развертывание, мониторинг и модернизацию сервисов. Использование инструментов для автоматизации этих процессов помогает поддерживать высокое качество и сокращать время разработки.
• Версионирование: важно обеспечить управление версиями сервисов, чтобы можно было поддерживать совместимость и избежать конфликтов при обновлении.
• Мониторинг сервисов: использование инструментов мониторинга для отслеживания состояния и производительности сервисов. Это включает в себя сбор метрик, анализ логов и мониторинг транзакций.
• Управление производительностью: оптимизация производительности сервисов путем анализа метрик и проведения профилирования. Это помогает выявлять узкие места и улучшать общую производительность системы.
• Аутентификация и авторизация: обеспечение надежной аутентификации и авторизации для защиты сервисов от несанкционированного доступа. Использование стандартов, таких как OAuth и SAML, для управления доступом.
• Шифрование и защита данных: защита данных, передаваемых между сервисами, с помощью шифрования и других методов защиты.

Примеры успешных внедрений

Сервис-ориентированная архитектура

• Сбербанк: использует SOA для интеграции различных систем и услуг. Это позволяет банку обеспечить масштабируемость, гибкость и высокую доступность своих сервисов.
• Федеральная налоговая служба: ФНС внедрила SOA для интеграции своих внутренних систем и автоматизации процессов налогового администрирования. 
• X5 Retail Group: использует SOA для интеграции различных систем управления цепочкой поставок, управления запасами и взаимодействия с клиентами. 

Микросервисная архитектура

• Т-банк: активно использует микросервисную архитектуру для разработки своих онлайн-услуг и мобильных приложений. 
• Wildberries: внедрили микросервисную архитектуру для управления своей платформой электронной коммерции.
• Онлайн-кинотеатр Иви: использует микросервисную архитектуру для управления своей платформой потокового видео.

Выгодные тарифы на облако в Timeweb Cloud

Заключение

Сравнение сервис-ориентированной архитектуры и микросервисной архитектуры позволяет лучше понять их преимущества и недостатки, а также определить, какой подход более целесообразен в зависимости от конкретных бизнес-потребностей и технических требований. Обе архитектуры направлены на создание гибких, масштабируемых и легко поддерживаемых программных систем, но различаются в подходах к реализации и управлению. Рекомендации по выбору подхода:

• Когда выбрать SOA

  • Сложные корпоративные системы: если ваша организация управляет сложными бизнес-процессами и требует интеграции множества разнородных систем, SOA может быть лучшим выбором.
  • Стандартизированные процессы: в случаях, когда необходимо соблюдать строгие стандарты и политики, SOA обеспечивает необходимые механизмы для управления и контроля.
  • Централизованное управление: Если важно иметь централизованное управление взаимодействием сервисов через ESB, SOA предоставляет все необходимые инструменты для этого.

• Когда выбирать микросервисную архитектуру

  • Быстрая разработка и развертывание: если приоритетом является быстрая разработка, частые обновления и независимое развертывание компонентов, микросервисы предлагают необходимую гибкость.
  • Масштабируемость: В проектах, где критически важно масштабировать отдельные компоненты в зависимости от нагрузки, микросервисная архитектура обеспечивает эту возможность.
  • Автономные команды: если в вашей организации работают автономные команды, каждая из которых отвечает за отдельный компонент или сервис, микросервисная архитектура позволяет организовывать работу таким образом, чтобы команды могли работать независимо друг от друга.

Обе архитектуры имеют свои сильные стороны и будут продолжать играть важную роль в разработке программного обеспечения. С развитием технологий и увеличением требований к гибкости и масштабируемости систем, возможно, что элементы обеих архитектур будут комбинироваться для достижения наилучших результатов. Например, использование микросервисов в рамках более широкой SOA может обеспечить гибкость и автономность, одновременно сохраняя централизованное управление и стандартизацию.

Тенденции, такие как DevOps, контейнеризация и облачные технологии, также будут оказывать влияние на эволюцию этих архитектурных подходов. Инструменты для оркестрации контейнеров могут играть важную роль в управлении микросервисами, а интеграционные платформы продолжат развиваться, чтобы поддерживать новые стандарты и протоколы.

В конечном итоге, выбор архитектурного подхода должен основываться на конкретных потребностях и целях проекта. Понимание сильных и слабых сторон SOA и микросервисов поможет вам сделать осознанный выбор и построить производительную, устойчивую систему, способную адаптироваться к изменяющимся условиями и требованиям бизнеса.