Microservices-arkitektur er en fleksibel, skalerbar og modulær stil til udvikling af softwareapplikationer. Det involverer at opdele store applikationer i små uafhængige dele, der udfører specifikke funktioner.
Generelt giver arkitekturen en ramme til at skabe, opdatere, teste, implementere og vedligeholde hver service uafhængigt. Som sådan giver det udviklere mulighed for at bygge applikationer som en samling af flere autonome tjenester.
De fleste moderne cloud-native applikationer er gode eksempler på mikrotjenester bygget ved hjælp af containere. Beholderne omfatter et sæt af alle koder, biblioteker, eksekverbare filer, filer og andre ressourcer, som en mikroservice kræver for at køre. Derfor kan udviklere bygge applikationer uden at bekymre sig om afhængigheder.
Kilde: microsoft.com
I dag har virksomheder som Netflix, Amazon, Uber, eBay og andre skiftet fra traditionelle monolitiske applikationer til mikrotjenester. Ændringen har resulteret i mere kundevenlige applikationer og pålidelige og forbedrede tjenester.
Indholdsfortegnelse
Oversigt
Da virksomheder fortsætter med at lede efter måder at forblive konkurrencedygtige i et usikkert og komplekst miljø, leder de efter måder at forbedre effektiviteten på. Især softwareudviklere vedtager nye metoder til at bygge og vedligeholde applikationer, tilføje funktioner og mere.
Hen imod dette skifter de fra den monolitiske til mikroservicearkitekturen. Og dette giver dem mulighed for at bygge applikationer og nye funktioner hurtigere og mere pålideligt. Udviklere og virksomheder kan også opdatere applikationer regelmæssigt ved hjælp af mindre, tværfunktionelle og løst koblede teams.
Mikroservicearkitekturen understøtter kontinuerlig udvikling og implementering af software. Hvert team kan bygge en række små ændringer og teste applikationen og nye funktioner hurtigere ved hjælp af en automatiseret implementeringspipeline.
Kilde: aws.amazon.com
Ideelt set overvinder arkitekturen de fleste udfordringer og begrænsninger ved monolitisk arkitektur. Ved at opdele de store og komplekse applikationer i mindre enheder, gør det det nemmere at udvikle store og komplekse applikationer som en samling af flere uafhængige underenheder.
Hvordan fungerer Microservices-arkitekturen
Microservices-arkitektur er en stil, der giver udviklere mulighed for at bygge en applikation som en samling af løst koblede, uafhængigt deployerbare tjenester. Hver tjeneste, der ejes af et lille specialiseret team, er selvstændig og fokuserer på at adressere en specifik forretningsfunktion.
Teams kan bygge, implementere, ændre, teste og vedligeholde hver af enhederne uafhængigt uden at påvirke de andre tjenester. I modsætning til en monolitisk applikation, hvor alle tjenester er samlet i én enhed uden nogen grænser, opdeler mikroservicearkitekturen enhver virksomhedsfunktionalitet i en enkelt uafhængig enhed.
Hver mikroservice fokuserer på en bestemt funktion, såsom logning, fakturering, søgning, meddelelser osv. Kombination af de flere mikrotjenester resulterer i en enkelt applikation med forskellige funktioner. Mens nogle mikrotjenester kan udføre en bestemt forretningsfunktion individuelt, er der tidspunkter, hvor to eller flere tjenester arbejder sammen for at udføre en større kompleks opgave.
I arkitekturen kan udviklere nedbryde en stor kompleks applikation baseret på forretningsmæssige eller funktionelle krav (lodret). Dette resulterer i mindre uafhængigt deployerbare underenheder.
Nogle operationer kræver kun en enkelt mikroservice. Nogle komplekse eller krævende operationer er dog fordelt på flere mikrotjenester. I et sådant tilfælde kommunikerer underenhederne med hinanden ved hjælp af letvægtssynkrone eller asynkrone, sprogagnostiske netværksopkald, såsom REST, gRPC eller meddelelser.
Derudover taler klienter ikke direkte til mikrotjenesterne. I stedet bruger de API-gateways, der videresender anmodningen til den relevante mikrotjeneste.
Karakteristika for en mikroservicearkitektur
Hver mikroservice eller ansøgningsproces fungerer som en løst koblet, separat service med dens logik og afhængigheder. Og teams kan ændre, teste, opdatere, implementere og skalere mikrotjenesten uden at påvirke de andre i den samme applikation.
Nogle karakteristika ved en mikroservicearkitektur er:
- Applikationen indeholder flere separate uafhængigt implementerbare processer. Systemet kan dog kalde flere mikrotjenester for at betjene en enkelt brugeranmodning.
- Arkitekturen understøtter granulær og horisontal skalering.
- Mikrotjenesterne har ydre grænser og kommunikerer ikke internt med hinanden. I stedet taler de med hinanden via lette netværksopkald som RPC og beskeder.
- Den består af specialiserede og enkle enheder, som hver især adresserer en specifik forretningsfunktion eller problemstilling. Oftest har hvert udviklingsteam ekspertise inden for en bestemt komponent.
- Efterhånden som efterspørgslen efter flere funktionaliteter stiger, kan udviklere tilføje mere kode, hvilket vil gøre applikationen mere kompleks. I et sådant tilfælde kan teams yderligere opdele det i mere uafhængige og nemmere at administrere tjenester.
Monolitisk vs. Mikroservicearkitekturer
I en monolitisk arkitektur, hvis efterspørgslen efter én funktion stiger, skal udviklerne skalere hele arkitekturen. Tilføjelse af nye funktioner eller ændring af en eksisterende applikation er kompleks, tidskrævende og dyr.
Virkningen af en fejl i én komponent kan også påvirke tilgængeligheden af hele applikationen, især når komponenterne eller processerne er afhængige af hinanden.
Nogle af de største ulemper ved en monolitisk applikation inkluderer:
- Lav pålidelighed, da hvis en enkelt komponent fejler, vil hele applikationen ikke fungere
- Ikke let fleksibel
- Svært at skalere
- Langsom udvikling, da en funktion skal bygges først, før du går videre til næste trin
- Ikke egnet til store og komplekse applikationer på grund af dens ufleksibilitet og langsomme udvikling
I en mikroservicearkitektur bruges forskellige og uafhængige komponenter til at bygge applikationen. Hver funktion eller mikroservice kører som en uafhængig service, og når der er behov for at tilføje eller ændre funktioner, behøver du ikke at opgradere hele arkitekturen. I stedet bygger du kun de nødvendige komponenter.
Kilde: ibm.com
Dette giver dig mulighed for at opdatere, implementere eller skalere eller køre hver service uafhængigt baseret på dine forretningsbehov. Derudover er virkningen af en fejl i en komponent mindre sammenlignet med en monolitisk applikation, hvor alt går ned.
Fordele ved Microservices Architecture
De største fordele ved en mikroservicearkitektur er:
#1. Nem og fleksibel skalering af tjenester
Mikroservices-arkitekturen gør det muligt for udviklere at skalere hver tjeneste uafhængigt for at imødekomme unikke krav til den specifikke funktion.
Hermed behøver holdene ikke at skalere hele ansøgningen. I stedet fokuserer de kun på den enhed, der har en større efterspørgsel og skalerer den derfor sammen med dens tilhørende infrastruktur.
#2. Bedre modstandsdygtighed
Da mikrotjenesterne er uafhængige og selvstændige, vil et problem med én tjeneste kun forringe applikationen og ikke resultere i en total fejl. De andre gode mikrotjenester vil fortsætte med at fungere, og kun den berørte funktion vil være utilgængelig.
I en monolitisk arkitektur vil et problem i én funktion sandsynligvis forårsage fejl i hele applikationen.
#3. Genanvendelig kode
Udviklere kan bruge nogle moduler til at udføre flere processer. For eksempel kan en mikrotjeneste, der udfører en bestemt opgave, også fungere som en byggesten for en anden tjeneste.
Som sådan kan udviklerne bygge yderligere funktioner uden at skrive ny kode fra bunden. I stedet kan de genbruge en del af koden til en anden tjeneste.
Andre fordele er:
- Mikroservices-arkitekturen udnytter containere, serverløs computing, DevOps og andre moderne softwareudviklingsteknologier.
- Det giver udviklere mulighed for at skabe og levere flere tjenester samtidigt.
- Mulighed for at teste, fejlfinde, opdatere eller fjerne visse funktioner uden at påvirke andre.
- Kortere udviklingscyklusser og hurtigere implementering.
- Mindre udviklingsteams
Ulemper ved Microservices-arkitekturen
Mikroservicearkitektur giver fordele såsom at muliggøre hurtig, hyppig og pålidelig udvikling af store og komplekse applikationer. Det har dog også nogle ulemper og begrænsninger.
- For store applikationer kan der være komplekse kodningsudfordringer mellem mikrotjenesterne.
- Administration af sikkerhed er en udfordring, da antallet af mikrotjenester stiger, og applikationen vokser. I praksis resulterer arkitekturen i et bredt distribueret system med en større angrebsflade, komplekse adgangsregler og mere netværkstrafik at overvåge. For eksempel er der mange udsatte porte, API’er og andre komponenter, sådan at traditionelle sikkerhedsværktøjer og firewalls ikke kan sikre tilstrækkeligt. Dette gør mikrotjenesterne sårbare over for DDoS, man-in-the-midten, cross-site scripting og andre angreb.
- Fejlfinding af store og komplekse applikationer bliver sværere, efterhånden som de vokser. Et stort antal moduler, der kommunikerer med hinanden, kan resultere i kommunikationsomkostninger på grund af øget netværkstrafik og RPC-opkald.
- Et stort antal tjenester, processer, containere, databaser og andre bevægelige dele bringer kompleksiteten og udfordringerne i et distribueret system ind.
- Efterhånden som applikationer vokser sig større og mere komplekse, er det vanskeligt at sikre transaktionssikkerhed.
Kilde: developers.redhat.com
Microservices-arkitektur gør det muligt for mindre teams at udvikle individuelle løst koblede tjenester. For at forblive konkurrencedygtige skal holdene bruge forskellige værktøjer til at understøtte rammerne, automatisere nogle gentagne opgaver og fremskynde implementeringen af apps og nye funktioner.
Mikroserviceværktøjerne adskiller sig i egenskaber og andre funktioner. Som sådan afhænger valget af de specifikke behov og hvad udviklerne ønsker at opnå.
Nogle almindelige værktøjer omfatter:
Microservices Architecture Use Cases
Mikrotjenester er ideelle til forskellige industrier og applikationer, hvor de forbedrer ydeevne og effektivitet. Nedenfor er nogle af de almindelige anvendelsestilfælde:
#1. Datastreaming
Når der er behov for at streame og behandle store mængder data fra enkelte eller flere kilder, kan mikrotjenester hjælpe med at forbedre effektiviteten og ydeevnen.
#2. Skalerbare webapplikationer
Selvom nogle webapplikationer normalt er monolitiske, kan brug af mikroservicearkitekturen forbedre skalerbarheden og ydeevnen.
#3. Internet of Things (IoT) applikationer
IoT-applikationsudviklere kan bruge mikroservicearkitekturen til at bygge applikationerne. Dette giver dem mulighed for at bygge små, lette, uafhængigt implementerbare og håndterbare applikationer.
ETL er s teknologi, der udtrækker data fra enkelte eller flere kilder, transformerer dem til det ønskede format og indlæser dem i et andet datalager eller database. Mikrotjenesterne kan hjælpe med at forbedre skalerbarheden og ydeevnen af sådanne ETL-processer.
Eksempler på virksomheder, der bruger Microservices-arkitekturen
Nogle af de store teknologivirksomheder, der har taget mikroservices til sig, omfatter;
Amazon
Amazon er en af de største promotører af mikroservicearkitektur. Efterhånden som virksomheden og kundebasen voksede, blev den monolitiske applikation, de havde, ustabil og upålidelig.
For at løse dette, flyttede de til mikrotjenesterne, som nu sikrer lettere vedligeholdelse, tilføjelse af nye funktioner og vedligeholdelse af individuelle uafhængige tjenester, og dermed forhindrer fuldstændige udfald.
Udover at bruge mikrotjenester på Amazons shoppingwebsted tilbyder de også en infrastruktur, Amazon Web Services (AWS), hvor virksomheder kan bygge, hoste og administrere mikrotjenesterne.
Uber
Til at begynde med stolede Uber på en monolitisk applikation, der var passende til en by, hvor den tilbød tjenester. Men da virksomheden trådte ind på nye markeder og regioner, kunne applikationen ikke understøtte brugerne effektivt.
For at sikre pålidelige tjenester skiftede Uber til den mikroservice-baserede arkitektur for visse funktioner såsom rejsestyring, passagestyring osv.
Kilde: uber.com
Netflix
Med mikrotjenester har Netflix formået at overvinde de skalerbarhedsudfordringer, det oplevede, efterhånden som kundebasen voksede.
Det bruger over 500 cloud-baserede mikrotjenester til at behandle omkring 2 milliarder anmodninger dagligt. Udover at forbedre pålideligheden og tilgængeligheden har mikroservicearkitekturen reduceret omkostningerne ved streaming.
Afsluttende ord
Mikroservicearkitekturen giver flere fordele sammenlignet med de monolitiske systemer. Disse omfatter hurtigere implementering af applikationer og funktioner, høj fleksibilitet og skalerbarhed, robusthed og meget mere.
Det har dog også nogle ulemper og er muligvis ikke egnet til alle applikationer. For eksempel er det måske ikke omkostningseffektivt til mindre applikationer.
Derudover, efterhånden som applikationerne vokser i størrelse og funktioner, er det sværere og mere omkostningsfuldt at bygge, implementere og teste underenhederne, især hvis de er fordelt på tværs af forskellige skyer og netværksmiljøer.
Som sådan er det afgørende at evaluere og forstå fordelene og ulemperne ved mikroservicearkitekturen, før teknologien tages i brug.
Tjek derefter den bedste API-administrationsløsning for en lille virksomhed til virksomhed.