Du skal tænke klogt, før du træffer beslutninger om at migrere en monolitisk applikation til en tilsvarende mikroservice. At overse det rigtige tidspunkt at tage migreringstrinnet kan skubbe dig langt bagud i forhold til konkurrenterne.
I de senere år er skiftet fra monolitisk til mikroservicearkitektur blevet en populær trend inden for softwareudvikling. Efterhånden som organisationer søger at forbedre skalerbarheden og fleksibiliteten af deres applikationer, er overgangen fra en monolitisk til en mikroservicearkitektur blevet en stadig mere populær mulighed. Men hvad er denne overgang helt præcist, og hvorfor kan det være det rigtige valg for din organisation?
Denne artikel udforsker forskellene mellem monolitiske, N-tier og mikroservicearkitekturer. Det diskuterer også, hvornår og hvordan man migrerer til en mikroservicearkitektur.
Lad os dykke ned! 😀
Indholdsfortegnelse
Hvad er den monolitiske arkitektur?
Monolitisk arkitektur er et softwaredesignmønster, hvor en hel applikation er bygget som en enkelt, selvstændig enhed. I en monolitisk arkitektur er alle applikationens komponenter, inklusive brugergrænsefladen, forretningslogikken og datalagring, kombineret i en enkelt kodebase.
Fordele 👍
- Enkelhed: En monolitisk arkitektur er nem at forstå og arbejde med.
- Nem implementering: En monolitisk applikation er en enkelt enhed, hvilket gør den nem at implementere.
- Forbedret ydeevne: Kommunikation mellem komponenter i en monolitisk applikation er hurtigere, hvilket fører til forbedret ydeevne.
- Omkostningsbesparelser: En monolitisk arkitektur kan være billigere at udvikle end andre arkitekturer.
- Kendskab: Mange udviklere er fortrolige med monolitiske arkitekturer og foretrækker måske denne tilgang.
Ulemper 👎
- Fleksibilitetsproblemer: Ændring af én komponent kan påvirke hele systemet i en monolitisk arkitektur.
- Skaleringsproblemer: Skalering af en monolitisk applikation kræver skalering af hele systemet.
- Højere vedligeholdelsesomkostninger: Vedligeholdelse af en monolitisk arkitektur kan være dyrt og tidskrævende, efterhånden som applikationen vokser og bliver mere kompleks.
- Begrænset kodegenbrug: Det er måske ikke nemt at genbruge kode på tværs af forskellige applikationsdele i en monolitisk arkitektur.
Hvad er multi-tier arkitekturen?
I flerlagsarkitektur opdeler vi et system i flere lag eller lag. Disse lag arbejder sammen for at udføre en bestemt funktion. For det første er hvert lag ansvarlig for et bestemt aspekt af systemet. Derefter kommunikerer de med hinanden for at udføre en opgave.
Samlet set arbejder denne arkitektur på at adskille bekymringerne og bruger lag til hver specifik opgave. For eksempel viser følgende billede en 3-lags arkitektur for en typisk MVC-applikation. Modellaget håndterer datakilderne, og visningen fungerer som præsentationslaget. Controlleren fungerer som en handler mellem modellen og visningslagene.
En typisk 3-lags MVC-arkitektur
Fordele 👍
- Forbedret sikkerhed: Forskellige applikationsniveauer gør det sværere for angribere at få adgang til følsomme data eller funktionalitet.
- Bedre skalerbarhed: Lagene kan skaleres uafhængigt, hvilket gør det nemmere at håndtere stigninger i brug eller belastning på systemet.
- Forbedret vedligeholdelse: Adskillelsen af bekymringer i en flerlagsarkitektur forenkler vedligeholdelse og opdateringer af forskellige applikationsdele.
- Forbedret fleksibilitet: Den modulære arkitektur giver større fleksibilitet ved tilføjelse eller ændring af funktionaliteter. Derudover er integrationer med andre systemer også nemmere.
- Forbedret genbrug af kode: Det lagdelte design understøtter modularitet. Du kan bruge det samme forretningslogiklag med forskellige præsentationslag.
Ulemper 👎
- Øget kompleksitet: Brug af flere niveauer kan tilføje kompleksitet til systemet, hvilket gør det sværere at forstå og vedligeholde.
- Øget udviklingstid: Opbygning af en flerlagsarkitektur kan tage længere tid end en enkeltlagsarkitektur på grund af de ekstra lag og kommunikationen mellem dem.
- Øget implementerings- og konfigurationsindsats: Implementering og konfiguration af et multi-tier-system kan være mere tidskrævende og komplekst end et single-tier-system.
- Øgede hardware- og infrastrukturkrav: En flerlagsarkitektur kræver muligvis flere hardware- og infrastrukturressourcer for at køre korrekt.
- Øget testindsats: Test af et multi-tier-system kan være mere komplekst og tidskrævende på grund af de ekstra lag og kommunikationen mellem dem.
Hvad er Microservices Architecture?
Microservices-arkitektur opdeler en applikation i små, uafhængige tjenester, der kommunikerer gennem API’er.
Mikrotjenester
Denne tilgang giver mulighed for større fleksibilitet og skalerbarhed, da hver service kan udvikles og implementeres uafhængigt. Derudover bliver det nemmere at skalere op eller ned efter behov. Derfor er mikroservicearkitektur særligt velegnet til cloud-baserede miljøer, hvor ressourcer hurtigt kan allokeres og deallokeres efter behov.
Fordele 👍
- Skalerbarhed: Microservices kan skalere uafhængigt, hvilket giver dig mulighed for at skalere specifikke dele af din applikation efter behov.
- Modstandsdygtighed: Hvis en mikrotjeneste fejler, kan de andre tjenester fortsætte med at fungere. Dette forbedrer applikationens overordnede modstandsdygtighed.
- Modularitet: Du kan udvikle, teste og implementere hver mikroservice uafhængigt. Derfor bliver ændring eller opdatering af de enkelte tjenester mere overskuelig.
- Fleksibilitet: Med mikrotjenester har du fleksibiliteten til at vælge forskellige teknologier til forskellige tjenester. Derved giver det dig mulighed for at bruge de bedste værktøjer til hver opgave.
- Nem implementering: Du kan implementere mikrotjenester uafhængigt, hvilket gør det nemmere at implementere nye versioner af applikationen.
Ulemper 👎
- Øget kompleksitet: Det kan være mere komplekst at administrere flere uafhængige tjenester.
- Højere ressourcekrav: At køre mange tjenester kan kræve flere ressourcer og infrastruktur.
- Øget kommunikationsomkostninger: Kommunikation mellem tjenesterne kræver API’er.
- Øget kompleksitet af test og implementering: Test og implementering af mange tjenester kan være komplekst.
Monolitisk vs. Multi-tier vs. Microservices
Følgende tabel opsummerer alle de store forskelle: –
Comparison MetricMonolithic ArchitectureMulti-tier ArchitectureMicroservices ArchitectureComplexitySimplestMore ComplexMost ComplexNetwork TrafficMinimalMinimal (as long as tiers are on the same network)MaximumDevelopment TimeLesserMore than monolithicMore than multi-tierReuse of CodeLesserMaximumMinimumDependency on DevOpsNoNoHighDifficulty in Global Testing & DebuggingNoNoYesEase Level in ScalabilityLowMediumHighDeployment TimeLessHighLessEase level in maintenance and updatingLowMediumHighTime to MarketSlowerSlowerFasterFault tolerance niveauLavLavHøjModularitetsniveauLavMellemHøj DeployeringsuafhængighedsniveauLavLavHøjSammenligning Monolitisk, Multi-tier og Microservices-arkitekturer
Monolitisk til mikrotjenester: Hvad er det rigtige tidspunkt at tage en overgang
Der er ikke noget entydigt svar på dette spørgsmål, da beslutningen om en migrering fra en monolitisk til en mikroservicearkitektur vil afhænge af din applikations specifikke behov og mål. Her er et par faktorer, du skal overveje, når du beslutter dig for, om du vil foretage overgangen:
- Applikationens størrelse og kompleksitet: En mikroservicearkitektur kan gøre det nemmere at udvikle og vedligeholde, hvis din applikation er stor og kompleks med mange indbyrdes forbundne komponenter. En monolitisk arkitektur kan dog være tilstrækkelig, hvis din ansøgning er relativt lille og enkel.
- Påkrævet niveau af skalerbarhed: Hvis din applikation skal skaleres hurtigt og nemt for at imødekomme skiftende krav, kan en mikroservicearkitektur være et bedre valg. Da mikrotjenester kan skalere uafhængigt, kan du skalere specifikke dele af din applikation efter dit behov.
- Påkrævet grad af fleksibilitet: Hvis du har brug for at kunne ændre eller opdatere individuelle komponenter i din applikation uden at påvirke hele applikationen, kan en mikroservicearkitektur være et bedre valg. Dette skyldes, at hver mikroservice kan udvikles, testes og implementeres uafhængigt.
- Ressourcer til rådighed til udvikling og vedligeholdelse: Hvis du har et stort team med færdigheder og ressourcer til at udvikle og vedligeholde en mikroservicearkitektur, kan det være et godt valg til din applikation. En monolitisk arkitektur kan dog være mere overskuelig, hvis dit team er lille eller mangler de nødvendige færdigheder.
Monolitisk til mikrotjenester: De vellykkede rejser
I sidste ende vil beslutningen om at skifte fra en monolitisk til en mikroservicearkitektur afhænge af din applikations specifikke behov og mål. Det er vigtigt omhyggeligt at vurdere fordele og ulemper ved hver arkitektonisk stil og vælge den, der bedst opfylder behovene i din applikation.
Du kan forvente praktiske casestudier til at evaluere, hvordan store virksomheder træffer migrationsbeslutninger. Lad os diskutere casestudierne af Amazon og Netflix for at vide, hvordan de identificerede det rigtige tidspunkt for migreringen.
Amazon casestudie
Amazon er en velkendt detailgigant, der oprindeligt brugte en monolitisk arkitektur til sin hjemmeside. Men efterhånden som kodebasen voksede, og antallet af udviklere, der arbejdede på platformen, steg, blev det stadig sværere at løse afhængigheder og foretage ændringer eller opdateringer til platformen. Dette førte til udviklingsforsinkelser og kodningsudfordringer og gjorde det også svært for virksomheden at skalere platformen til at imødekomme behovene hos dens hurtigt voksende kundebase.
For at løse disse udfordringer opdelte Amazon sine monolitiske applikationer i mindre, uafhængigt kørende, servicespecifikke applikationer. Dette indebar at analysere kildekoden og trække kodeenheder ud, der tjente et enkelt funktionelt formål, pakke dem ind i en webservicegrænseflade og tildele ejerskabet af hver tjeneste til et team af udviklere.
Kilde: Realtime Amazon service afhængighedsgraf
Mikroservicetilgangen gjorde det muligt for Amazon at foretage ændringer og opdateringer til sin platform nemt. Derudover gav det mulighed for on-demand-skalering af specifikke komponenter. På trods af de udfordringer, der er forbundet med overgangen, har fordelene ved mikroservicearkitekturen været betydelige. Amazons e-handelsplatform håndterer nu over 2,5 milliarder produktsøgninger dagligt og inkluderer millioner af produkter fra hundredtusindvis af sælgere.
Netflix casestudie
Netflix er et meget populært og kendt selskab i dag. Den er tilgængelig i 190 lande og har over 223 millioner betalte brugere i 2022.
I 2008 stod Netflix over for en større databasekorruption, og problemet varede i 3 lange dage. Dette var det punkt, hvor virksomheden indså problemer med enkeltpunktsfejl i monolitisk design. Så Netflix migrerede gradvist fra monolitisk til cloud-mikrotjenester-arkitektur ved hjælp af Amazons webtjenester.
Netflix tog årevis at migrere sine kundevendte og ikke-kundevendte apps. Alligevel er fordelene enorme. Virksomhedens månedlige vagttimer steg 1000 gange kraftigt mellem 2008 og 2015 ~ hvilket resulterede i høje indtægter og overskud.
Sådan migrerer du din applikation fra monolitisk til mikroservicearkitektur manuelt
Der er flere trin, du kan følge for migreringen (manualen) af din applikation fra en monolitisk til en mikroservicearkitektur:
Overordnet set kan det være komplekst og tidskrævende at migrere fra en monolitisk til en mikroservicearkitektur. Det er vigtigt omhyggeligt at planlægge og udføre migreringen for at sikre succes.
Praktiske værktøjer til migrering af monolitisk til mikrotjenester
Der er flere værktøjer, der kan hjælpe med processen med at dekomponere en monolitisk applikation til mikrotjenester. For eksempel er IBM’s Mono2Micro, Decomposition Tool og Decomposer de mest populære værktøjer, der hjælper i nedbrydningsprocessen.
Disse værktøjer giver et sæt automatiserede eller semi-automatiserede mekanismer til at identificere mikrotjenester og refaktorisere koden. Derudover hjælper de med at opsætte og administrere den nødvendige infrastruktur til at være vært for mikrotjenesterne.
Auto-dekomponering for monolitisk til mikroservice-migrering: En futuristisk trend
Det seneste boom inden for kunstig intelligens og maskinlæring har revolutioneret traditionelle tilgange til at udføre vores opgaver. Ville det ikke være vidunderligt, hvis maskiner kunne udføre de komplekse monolitiske til mikrotjenesters nedbrydningsopgaver?
Selvom det kan virke nemt at anvende AI til at hjælpe med at nedbryde en monolitisk applikation til mikrotjenester. Alligevel er det en vej fuld af udfordringer. Derfor finder du kun få komplette undersøgelser om denne opgave.
Abdullah et. al. foreslået en uovervåget læringstilgang til automatisk nedbrydning af webapplikationer til mikrotjenester. Det følgende konceptuelle diagram viser den overordnede funktion af auto-dekomponeringsprocessen.
Kilde: Abdullah, M., Iqbal, W., & Erradi, A. (2019). Uovervåget læringstilgang til automatisk nedbrydning af webapplikationer til mikrotjenester. Journal of Systems and Software, 151, 243-257.
Auto-nedbrydningsprocessen følger tre enkle trin.
Trin 01: Få adgang til URI-adgangslogfiler
Hver webside på et websted har en unik ensartet ressource-id (URI). Heldigvis opretholder webservere, der hoster sådanne applikationer, adgangslogfiler (f.eks. responstid og dokumentstørrelse) til disse URI’er. Det første skridt er at samle disse adgangslogfiler.
Trin 02: Anvend clustering ML-algoritme
En klyngealgoritme er en uovervåget maskinlæringsmetode, der, givet et sæt af datapunkter, skaber K-klynger med datapunkter af lignende karakter. Denne klyngealgoritme, når den fødes med de historiske adgangslogdata, skaber klynger af URI’er med lignende adgangstid og svardokumentstørrelse.
Trin 03: Klynger til implementering af mikrotjenester
Du kan lave en mikroservice for hver klynge af URI’er. Derefter kan du implementere disse mikrotjenester til enhver cloud-infrastruktur.
Bemærk: Denne auto-dekomponeringsteknik er specifik for monolitiske webapplikationer og præsenteres kun for at give dig en idé om de seneste trends i æraen.
Bedste praksis til at migrere fra monolitisk til mikroservicearkitektur
Her er nogle bedste fremgangsmåder, du skal følge, når du migrerer fra en monolitisk til en mikroservicearkitektur:
- Start i det små: Det er ofte bedst at starte med at migrere en lille, selvstændig del af applikationen til en mikroservicearkitektur. Dette giver dig mulighed for at lære af processen og foretage de nødvendige justeringer, før du tager fat på de større dele af ansøgningen.
- Identificer de rigtige mikrotjenester: Identificer omhyggeligt de forretningsmæssige muligheder i din applikation. Det kræver også at bestemme, om disse funktioner er implementerbare som uafhængige mikrotjenester.
- Design klare grænseflader: Sørg for, at grænsefladerne mellem mikrotjenesterne er veldefinerede og nemme at bruge. Dette vil gøre det lettere at udvikle og vedligeholde mikrotjenesterne.
- Brug containere: Containere kan gøre implementering og administration af mikrotjenester lettere, så du kan pakke mikrotjenesten og dens afhængigheder sammen i en enkelt, selvstændig enhed.
- Brug en mikroservicevenlig infrastruktur: For at understøtte en mikroservicearkitektur har du brug for en infrastruktur, der kan håndtere den øgede kompleksitet og trafik genereret af mikrotjenesterne. Dette kan involvere brug af teknologier såsom service mesh, API-gateways og distribueret sporing.
- Test grundigt: Test mikrotjenesterne grundigt for at sikre, at de fungerer som forventet, og at grænsefladerne mellem dem fungerer korrekt.
- Overvåg og administrer mikrotjenesterne: Det er vigtigt at overvåge deres ydeevne og sundhed og træffe passende foranstaltninger, hvis der opstår problemer. Dette kan involvere brug af værktøjer som loganalyse, præstationsovervågning og fejlsporing.
Kort sagt, omhyggelig planlægning og udførelse er nøglen til en vellykket migrering. Ved at følge disse bedste fremgangsmåder kan du sikre, at migreringen forløber gnidningsløst og opfylder selve formålet.
Konklusion
Microservices-arkitektur er den mest fleksible og skalerbare arkitektur til den moderne cloud computing-æra. Det giver dig mulighed for at skalere specifikke dele af applikationen efter behov og ændre eller opdatere individuelle tjenester uden at påvirke hele applikationen. Det kan dog også være mere komplekst at udvikle og vedligeholde.
I sidste ende vil valget af arkitekturstil afhænge af de specifikke behov og mål for din ansøgning. Faktorer, der skal tages i betragtning, omfatter applikationens størrelse og kompleksitet, det krævede niveau af skalerbarhed og fleksibilitet og de tilgængelige ressourcer til udvikling og vedligeholdelse.