Hvordan Microservices-arkitektur fungerer

Microservices-arkitektur er en fleksibel, skalerbar og modulær stil for utvikling av programvareapplikasjoner. Det innebærer å dele opp store applikasjoner i små uavhengige deler som utfører spesifikke funksjoner.

Generelt gir arkitekturen et rammeverk for å opprette, oppdatere, teste, distribuere og vedlikeholde hver tjeneste uavhengig. Som sådan lar det utviklere bygge applikasjoner som en samling av flere autonome tjenester.

De fleste moderne skybaserte applikasjoner er gode eksempler på mikrotjenester bygget ved hjelp av containere. Beholderne består av et sett med alle koder, biblioteker, kjørbare filer, filer og andre ressurser som en mikrotjeneste krever for å kjøre. Følgelig kan utviklere bygge applikasjoner uten å bekymre seg for avhengigheter.

Kilde: microsoft.com

I dag har selskaper som Netflix, Amazon, Uber, eBay og andre gått fra tradisjonelle monolittiske applikasjoner til mikrotjenester. Endringen har resultert i mer kundevennlige applikasjoner og pålitelige og forbedrede tjenester.

Oversikt

Ettersom bedrifter fortsetter å lete etter måter å forbli konkurransedyktige i et usikkert og komplekst miljø, leter de etter måter å forbedre effektiviteten på. Spesielt programvareutviklere tar i bruk nye metoder for å bygge og vedlikeholde applikasjoner, legge til funksjoner og mer.

Mot dette skifter de fra den monolittiske til mikrotjenestearkitekturen. Og dette lar dem bygge applikasjoner og nye funksjoner raskere og pålitelig. Utviklere og bedrifter kan også oppdatere applikasjoner regelmessig ved å bruke mindre, tverrfunksjonelle og løst koblede team.

Mikrotjenester-arkitekturen støtter kontinuerlig utvikling og distribusjon av programvare. Hvert team kan bygge en serie små endringer og teste applikasjonen og nye funksjoner raskere ved hjelp av en automatisert distribusjonspipeline.

Kilde: aws.amazon.com

Ideelt sett overvinner arkitekturen de fleste utfordringene og begrensningene til monolitisk arkitektur. Ved å bryte ned de store og komplekse applikasjonene i mindre enheter, gjør det det lettere å utvikle store og komplekse applikasjoner som en samling av flere uavhengige underenheter.

Hvordan fungerer Microservices-arkitekturen

Microservices-arkitektur er en stil som lar utviklere bygge en applikasjon som en samling av løst koblede, uavhengig distribuerbare tjenester. Hver tjeneste, eid av et lite spesialisert team, er selvstendig og fokuserer på å adressere en spesifikk forretningsfunksjon.

Team kan bygge, distribuere, modifisere, teste og vedlikeholde hver av enhetene uavhengig uten å påvirke de andre tjenestene. I motsetning til en monolitisk applikasjon der alle tjenester er samlet i én enhet uten noen grenser, deler mikrotjenestearkitekturen hver forretningsfunksjonalitet i en enkelt uavhengig enhet.

Hver mikrotjeneste fokuserer på en bestemt funksjon, for eksempel logging, fakturering, søk, meldinger osv. Kombinering av de flere mikrotjenestene resulterer i en enkelt applikasjon med forskjellige funksjoner. Mens noen mikrotjenester kan utføre en bestemt forretningsfunksjon individuelt, er det tider når to eller flere tjenester jobber sammen for å utføre en større kompleks oppgave.

  12 beste globale delte hosting for nybegynnere

I arkitekturen kan utviklere bryte ned en stor kompleks applikasjon basert på forretningsmessige eller funksjonelle krav (vertikalt). Dette resulterer i mindre uavhengig distribuerbare underenheter.

Noen operasjoner krever bare en enkelt mikrotjeneste. Noen komplekse eller krevende operasjoner er imidlertid fordelt på flere mikrotjenester. I et slikt tilfelle kommuniserer underenhetene med hverandre ved å bruke lette synkrone eller asynkrone, språkagnostiske nettverksanrop, som REST, gRPC eller meldingstjenester.

I tillegg snakker ikke klienter direkte med mikrotjenestene. I stedet bruker de API-gatewayer som videresender forespørselen til den aktuelle mikrotjenesten.

Kjennetegn ved en mikroservicearkitektur

Hver mikrotjeneste eller søknadsprosess fungerer som en løst koblet, separat tjeneste med sin logikk og avhengigheter. Og team kan modifisere, teste, oppdatere, distribuere og skalere mikrotjenesten uten å påvirke de andre i samme applikasjon.

Noen kjennetegn ved en mikrotjenestearkitektur er:

  • Applikasjonen inneholder flere separate, uavhengig distribuerbare prosesser. Imidlertid kan systemet kalle flere mikrotjenester for å betjene en enkelt brukerforespørsel.
  • Arkitekturen støtter granulær og horisontal skalering.
  • Mikrotjenestene har ytre grenser og kommuniserer ikke internt med hverandre. I stedet snakker de med hverandre via lette nettverksanrop som RPC og meldinger.
  • Den består av spesialiserte og enkle enheter, som hver tar for seg en spesifikk forretningsfunksjon eller problemstilling. Oftest har hvert utviklingsteam ekspertise på en bestemt komponent.
  • Etter hvert som etterspørselen etter flere funksjoner øker, kan utviklere legge til mer kode som vil gjøre applikasjonen mer kompleks. I et slikt tilfelle kan team videre dele det ned i mer uavhengige og enklere å administrere tjenester.

Monolitisk vs. Mikrotjenester arkitekturer

I en monolitisk arkitektur, hvis etterspørselen etter én funksjon øker, må utviklerne skalere hele arkitekturen. Å legge til nye funksjoner eller endre en eksisterende applikasjon er komplekst, tidkrevende og kostbart.

Virkningen av en feil i én komponent kan også påvirke tilgjengeligheten til hele applikasjonen, spesielt når komponentene eller prosessene er avhengige av hverandre.

Noen av de største ulempene med en monolittisk applikasjon inkluderer:

  • Lav pålitelighet siden hvis en enkelt komponent svikter, vil ikke hele applikasjonen fungere
  • Ikke lett fleksibel
  • Vanskelig å skalere
  • Sakte utvikling siden en funksjon må bygges først før du går til neste trinn
  • Ikke egnet for store og komplekse applikasjoner på grunn av sin ufleksibilitet og langsomme utvikling

I en mikrotjenestearkitektur brukes forskjellige og uavhengige komponenter for å bygge applikasjonen. Hver funksjon eller mikrotjeneste kjører som en uavhengig tjeneste, og når det er behov for å legge til eller endre funksjoner, trenger du ikke å oppgradere hele arkitekturen. I stedet bygger du bare de nødvendige komponentene.

Kilde: ibm.com

Dette lar deg oppdatere, distribuere eller skalere eller kjøre hver tjeneste uavhengig basert på dine forretningsbehov. I tillegg er virkningen av en feil i én komponent mindre sammenlignet med en monolittisk applikasjon der alt går ned.

Fordeler med Microservices Architecture

De største fordelene med en mikrotjenestearkitektur er:

  Verktøy for enkel kommunikasjon og holde virksomheter kompatible

#1. Enkel og fleksibel skalering av tjenester

Mikrotjenestearkitekturen gjør det mulig for utviklere å skalere hver tjeneste uavhengig for å møte unike krav til den spesifikke funksjonen.

Med dette slipper teamene å skalere hele søknaden. I stedet fokuserer de kun på enheten som har større etterspørsel og skalerer den følgelig sammen med tilhørende infrastruktur.

#2. Bedre motstandskraft

Siden mikrotjenestene er uavhengige og selvstendige, vil et problem med én tjeneste bare forringe applikasjonen og ikke resultere i en total feil. De andre gode mikrotjenestene vil fortsette å fungere, og bare den berørte funksjonen vil være utilgjengelig.

I en monolittisk arkitektur vil et problem i en funksjon sannsynligvis forårsake feil i hele applikasjonen.

#3. Gjenbrukbar kode

Utviklere kan bruke noen moduler til å utføre flere prosesser. For eksempel kan en mikrotjeneste som utfører en bestemt oppgave også fungere som en byggestein for en annen tjeneste.

Som sådan kan utviklerne bygge tilleggsfunksjoner uten å skrive ny kode fra bunnen av. I stedet kan de gjenbruke deler av koden for en annen tjeneste.

Andre fordeler er:

  • Mikrotjenestearkitekturen drar fordel av containere, serverløs databehandling, DevOps og andre moderne programvareutviklingsteknologier.
  • Det lar utviklere lage og levere flere tjenester samtidig.
  • Evne til å teste, feilsøke, oppdatere eller fjerne visse funksjoner uten å påvirke andre.
  • Kortere utviklingssykluser og raskere distribusjon.
  • Mindre utviklingsteam

Ulemper med Microservices-arkitekturen

Mikrotjenestearkitektur gir fordeler som å muliggjøre rask, hyppig og pålitelig utvikling av store og komplekse applikasjoner. Det har imidlertid også noen ulemper og begrensninger.

  • For store applikasjoner kan det være komplekse kodingsutfordringer mellom mikrotjenestene.
  • Å administrere sikkerhet er en utfordring ettersom antallet mikrotjenester øker og applikasjonen vokser. I praksis resulterer arkitekturen i et vidt distribuert system med større angrepsflate, komplekse tilgangsregler og mer nettverkstrafikk å overvåke. For eksempel er det mange utsatte porter, APIer og andre komponenter, slik at tradisjonelle sikkerhetsverktøy og brannmurer ikke kan sikre tilstrekkelig. Dette gjør mikrotjenestene sårbare for DDoS, man-in-the-midten, cross-site scripting og andre angrep.
  • Feilsøking av store og komplekse applikasjoner blir vanskeligere etter hvert som de vokser. Et stort antall moduler som kommuniserer med hverandre kan føre til kommunikasjonskostnader på grunn av økt nettverkstrafikk og RPC-anrop.
  • Et stort antall tjenester, prosesser, containere, databaser og andre bevegelige deler bringer inn kompleksiteten og utfordringene til et distribuert system.
  • Ettersom applikasjoner vokser seg større og mer komplekse, er det vanskelig å sikre transaksjonssikkerhet.

Kilde: developers.redhat.com

Microservices-arkitektur gjør det mulig for mindre team å utvikle individuelle løst koblede tjenester. For å forbli konkurransedyktige, må teamene bruke ulike verktøy for å støtte rammeverket, automatisere noen repeterende oppgaver og øke hastigheten på utrullingen av apper og nye funksjoner.

Mikrotjenester-verktøyene varierer i muligheter og andre funksjoner. Som sådan avhenger valget av de spesifikke behovene og hva utviklerne ønsker å oppnå.

Noen vanlige verktøy inkluderer:

  • Operativsystemer som Linux og Windows
  • Programmeringsspråk – Spring Boot, Elixir, Java, Golang, Python, Node JS
  • API-administrasjon og testverktøy API Fortress, Postman, Tyk
  • Meldingsverktøy – RabbitMQ, Amazon Simple Queue Service (SQS), Apache Kafka, Google Cloud Pub/Sub
  • Verktøysett – Seneca, fabric8, Google Cloud Functions
  • Arkitektoniske rammer – Kong, Goa, Helidon, Quarkus, Molecular
  • Orkestreringsverktøy – Dirigent, Kurbenetes, Azure Kurbenetes-tjenesten (AKS), Apache Mesos, Amazon Elastic Container Service.
  • Overvåkingsverktøy – Logstash, Graylog Elastic Stack, Middleware
  • Serverløse verktøy – Kubeless, Claudia, Apache Openwhisk
  •   Hvordan lage et Venn-diagram i PowerPoint

    Microservices Architecture Use Cases

    Mikrotjenester er ideelle for ulike bransjer og applikasjoner der de forbedrer ytelse og effektivitet. Nedenfor er noen av de vanligste brukstilfellene:

    #1. Datastrømming

    Når det er behov for å strømme og behandle store mengder data fra én eller flere kilder, kan mikrotjenester bidra til å forbedre effektiviteten og ytelsen.

    #2. Skalerbare nettapplikasjoner

    Selv om noen nettapplikasjoner vanligvis er monolittiske, kan bruk av mikrotjenester-arkitekturen forbedre skalerbarheten og ytelsen.

    #3. Internet of Things (IoT)-applikasjoner

    IoT-applikasjonsutviklere kan bruke mikrotjenester-arkitekturen til å bygge applikasjonene. Dette lar dem bygge små, lette, uavhengig distribusjonsbare og håndterbare applikasjoner.

    ETL er en teknologi som trekker ut data fra én eller flere kilder, transformerer dem til ønsket format og laster dem inn i et annet datalager eller database. Mikrotjenestene kan bidra til å forbedre skalerbarheten og ytelsen til slike ETL-prosesser.

    Eksempler på selskaper som bruker Microservices-arkitekturen

    Noen av de store teknologiselskapene som har omfavnet mikrotjenester inkluderer;

    Amazon

    Amazon er en av de største promotørene av mikrotjenester-arkitektur. Etter hvert som selskapet og kundebasen vokste, ble den monolittiske applikasjonen de hadde ustabil og upålitelig.

    For å løse dette, flyttet de til mikrotjenestene, som nå sikrer enklere vedlikehold, tilføyelse av nye funksjoner og vedlikehold av individuelle uavhengige tjenester, og dermed forhindrer fullstendige driftsstans.

    I tillegg til å bruke mikrotjenester på Amazons shoppingnettsted, tilbyr de også en infrastruktur, Amazon Web Services (AWS), der bedrifter kan bygge, være vert for og administrere mikrotjenestene.

    Uber

    Til å begynne med stolte Uber på en monolitisk applikasjon som var tilstrekkelig for en by der de tilbød tjenester. Etter hvert som selskapet gikk inn i nye markeder og regioner, kunne imidlertid ikke applikasjonen støtte brukerne effektivt.

    For å sikre pålitelige tjenester, gikk Uber over til den mikrotjenestebaserte arkitekturen for visse funksjoner som reiseadministrasjon, passasjeadministrasjon, etc.

    Kilde: uber.com

    Netflix

    Med mikrotjenester har Netflix klart å overvinne skalerbarhetsutfordringene de opplevde etter hvert som kundebasen vokste.

    Den bruker over 500 skybaserte mikrotjenester for å behandle rundt 2 milliarder forespørsler daglig. I tillegg til å forbedre påliteligheten og tilgjengeligheten, har mikrotjenestearkitekturen redusert kostnadene ved strømming.

    Siste ord

    Mikrotjenestearkitekturen gir flere fordeler sammenlignet med de monolittiske systemene. Disse inkluderer raskere distribusjon av applikasjoner og funksjoner, høy fleksibilitet og skalerbarhet, robusthet og mer.

    Det har imidlertid også noen ulemper og er kanskje ikke egnet for alle bruksområder. Det kan for eksempel ikke være kostnadseffektivt for mindre applikasjoner.

    I tillegg, ettersom applikasjonene vokser i størrelse og funksjoner, er det vanskeligere og mer kostbart å bygge, distribuere og teste underenhetene, spesielt hvis de er distribuert på tvers av forskjellige skyer og nettverksmiljøer.

    Som sådan er det viktig å evaluere og forstå fordelene og ulempene med mikrotjenestearkitekturen før du tar i bruk teknologien.

    Deretter kan du sjekke ut den beste API-administrasjonsløsningen for en liten bedrift til bedrift.