Building Microservices

1. Microservizi: Piccoli servizi autonomi che lavorano insieme

I microservizi sono piccoli servizi autonomi che collaborano tra loro.

Fondamenti dei microservizi. L'architettura a microservizi si basa sul principio di sviluppare software come una suite di piccoli servizi indipendenti. Ogni servizio è focalizzato su un compito specifico, opera nel proprio processo e comunica tramite meccanismi leggeri come le API HTTP/REST. Questo approccio consente una maggiore flessibilità, scalabilità e manutenibilità rispetto alle architetture monolitiche.

Vantaggi e sfide. I principali vantaggi dei microservizi includono:

• Maggiore modularità
• Scalabilità più semplice dei singoli componenti
• Diversità tecnologica
• Migliore isolamento dei guasti
• Cicli di distribuzione più rapidi

Tuttavia, i microservizi introducono anche sfide come:

• Maggiore complessità operativa
• Preoccupazioni relative ai sistemi distribuiti (ad es., latenza di rete, tolleranza ai guasti)
• Coerenza dei dati tra i servizi

2. Architettura evolutiva: Adattarsi ai requisiti in cambiamento

Il ruolo dell'architetto è guardare il quadro generale e comprendere questo equilibrio.

Abbracciare il cambiamento. L'architettura evolutiva sottolinea la necessità che i sistemi si adattino ai requisiti in cambiamento nel tempo. Questo approccio riconosce che è impossibile prevedere tutte le esigenze future, quindi si concentra sulla creazione di una base flessibile che possa evolversi.

Principi chiave:

• Cambiamento incrementale: Effettuare aggiornamenti piccoli e frequenti piuttosto che grandi e rari
• Cambiamento guidato: Utilizzare principi e pratiche per orientare le decisioni architettoniche
• Architetture multiple: Riconoscere che diverse parti del sistema possono evolversi a ritmi diversi

In questo modello, gli architetti agiscono più come pianificatori urbani, stabilendo linee guida e vincoli, piuttosto che dettare ogni dettaglio. Questo consente ai team di prendere decisioni locali garantendo al contempo la coesione complessiva del sistema.

3. Modellazione dei servizi: Definire confini e contesti

Ci concentriamo sui confini dei nostri servizi in base ai confini aziendali, rendendo ovvio dove risiede il codice per una determinata funzionalità.

Design orientato al dominio. Modellare i servizi in modo efficace richiede una profonda comprensione del dominio aziendale. Il design orientato al dominio (DDD) fornisce concetti preziosi per definire i confini dei servizi:

• Contesti delimitati: Aree del dominio con confini chiari
• Linguaggio ubiquo: Un linguaggio comune condiviso da sviluppatori ed esperti di dominio
• Aggregati: Gruppi di oggetti di dominio trattati come un'unità

Identificazione dei confini dei servizi:

• Allinearsi con le capacità aziendali
• Incapsulare dati e comportamenti
• Minimizzare le dipendenze tra i servizi
• Considerare la struttura del team e i modelli di comunicazione

Confini ben definiti portano a servizi più coesi e a un accoppiamento più sciolto tra di essi, facilitando lo sviluppo e la distribuzione indipendenti.

4. Strategie di integrazione: Scegliere l'approccio giusto per la comunicazione

Sii conservativo in ciò che fai, sii liberale in ciò che accetti dagli altri.

Importanza dell'integrazione. Un'integrazione efficace è cruciale affinché i microservizi lavorino insieme senza problemi. La scelta della tecnologia di integrazione influisce significativamente sulla flessibilità, sulle prestazioni e sulla manutenibilità del sistema.

Modelli di integrazione chiave:

• Comunicazione sincrona: REST, gRPC
• Comunicazione asincrona: Code di messaggi, streaming di eventi
• API gateway: Per il routing e la composizione delle richieste
• Service mesh: Per gestire la comunicazione tra servizi

Migliori pratiche:

• Utilizzare protocolli indipendenti dalla tecnologia (ad es., HTTP)
• Implementare lettori tolleranti per gestire i cambiamenti in modo fluido
• Progettare per il fallimento con circuit breaker e compartimenti stagni
• Considerare architetture basate su eventi per un accoppiamento sciolto

La giusta strategia di integrazione dipende dal tuo caso d'uso specifico, dai requisiti di prestazione e dalle competenze del team.

5. Suddividere il monolite: Transizione ai microservizi

Considera il nostro monolite come un blocco di marmo. Potremmo farlo esplodere tutto, ma raramente finisce bene. Ha molto più senso lavorarci sopra in modo incrementale.

Approccio incrementale. La transizione da un'architettura monolitica a microservizi è meglio effettuata gradualmente. Questo consente ai team di apprendere e adattarsi riducendo al minimo il rischio.

Passi per suddividere un monolite:

1. Identificare le giunture nel codice esistente
2. Estrarre contesti delimitati in moduli separati
3. Rifattorizzare le strutture dati condivise e i database
4. Creare API per la comunicazione intermodulare
5. Estrarre i moduli in servizi separati
6. Implementare nuove funzionalità come microservizi

Sfide da considerare:

• Dipendenze dei dati tra i servizi
• Integrità transazionale oltre i confini dei servizi
• Impatto sulle prestazioni della comunicazione di rete
• Complessità operativa nella gestione di più servizi

Inizia con le estrazioni più semplici e meno rischiose per costruire fiducia ed esperienza prima di affrontare parti più complesse del sistema.

6. Tecniche di distribuzione: Garantire affidabilità e scalabilità

Se fare qualcosa è giusto ma difficile, dobbiamo sforzarci di semplificare le cose.

Distribuzione automatizzata. Un'implementazione affidabile e scalabile è fondamentale per il successo dei microservizi. Le pratiche di Integrazione Continua e Distribuzione Continua (CI/CD) sono essenziali per gestire la complessità aumentata della distribuzione.

Tecniche di distribuzione chiave:

• Infrastruttura come codice (IaC)
• Containerizzazione (ad es., Docker)
• Piattaforme di orchestrazione (ad es., Kubernetes)
• Distribuzioni blue-green
• Rilasci canary

Considerazioni sulla distribuzione:

• Scoperta dei servizi e gestione della configurazione
• Monitoraggio e registrazione
• Sicurezza e controllo degli accessi
• Migrazioni di database e coerenza dei dati

Investi in strumenti e automazione per rendere le distribuzioni più semplici, veloci e affidabili. Questo consente ai team di distribuire frequentemente con fiducia, realizzando i pieni benefici dell'architettura a microservizi.

7. Testare i microservizi: Mantenere la qualità in un sistema distribuito

Più parti in movimento ci sono, più fragili possono essere i nostri test e meno deterministici.

Strategia di test completa. Testare i microservizi richiede un approccio multilivello per garantire sia la qualità dei singoli servizi che il comportamento complessivo del sistema.

Piramide dei test per i microservizi:

• Test unitari: Test rapidi e mirati per singoli componenti
• Test di integrazione: Verificare le interazioni tra i servizi
• Test di contratto: Assicurarsi che i servizi soddisfino le interfacce concordate
• Test end-to-end: Validare il comportamento dell'intero sistema

Sfide nei test:

• Complessità aumentata a causa della natura distribuita
• Gestire i dati di test tra i servizi
• Simulare ambienti simili alla produzione
• Gestire interazioni asincrone

Sottolinea i loop di feedback rapidi con test unitari e di integrazione, utilizzando meno test end-to-end, scelti con attenzione, per convalidare i percorsi critici. Considera l'uso di contratti guidati dai consumatori per gestire efficacemente le dipendenze tra i servizi.

8. Monitoraggio e sicurezza: Mantenere i microservizi sani e protetti

Una buona registrazione, e in particolare la capacità di aggregare i log da più sistemi, non riguarda la prevenzione, ma può aiutare a rilevare e recuperare da eventi negativi.

Approccio olistico. Un monitoraggio e una sicurezza efficaci sono cruciali per mantenere un ecosistema di microservizi sano. Questi aspetti diventano più impegnativi e importanti nei sistemi distribuiti.

Migliori pratiche di monitoraggio:

• Registrazione centralizzata e aggregazione dei log
• Tracciamento distribuito (ad es., utilizzando ID di correlazione)
• Allerta in tempo reale e dashboard
• Monitoraggio delle prestazioni delle applicazioni (APM)
• Monitoraggio sintetico per percorsi critici

Considerazioni sulla sicurezza:

• Autenticazione e autorizzazione tra servizi
• API gateway per la sicurezza al confine
• Gestione dei segreti
• Segmentazione della rete
• Audit di sicurezza regolari e test di penetrazione

Implementa una strategia di difesa in profondità, proteggendo sia il perimetro che i singoli servizi. Utilizza l'automazione per garantire l'applicazione coerente delle politiche di sicurezza in tutti i servizi.

9. La legge di Conway: Allineare organizzazione e design del sistema

La legge di Conway evidenzia i pericoli di cercare di imporre un design di sistema che non corrisponde all'organizzazione.

Impatto organizzativo. La legge di Conway afferma che il design del sistema rispecchia le strutture di comunicazione all'interno di un'organizzazione. Questo principio ha implicazioni significative per l'architettura a microservizi.

Allineare team e servizi:

• Organizzare i team attorno alle capacità aziendali
• Dare potere ai team con la proprietà end-to-end dei servizi
• Minimizzare le dipendenze tra team
• Promuovere una cultura di collaborazione e responsabilità condivisa

Considerazioni:

• Dimensione e composizione del team
• Modelli e strumenti di comunicazione
• Processi decisionali
• Sviluppo delle competenze e condivisione della conoscenza

Riconosci che la struttura organizzativa e l'architettura del sistema sono intrecciate. Evolvi entrambi in tandem per creare un ambiente favorevole allo sviluppo e all'operazione di microservizi di successo.

10. Scalare i microservizi: Gestire la crescita e il fallimento

Su larga scala, anche se acquisti il miglior kit, l'hardware più costoso, non puoi evitare il fatto che le cose possono e falliranno.

Progettare per la scalabilità e la resilienza. Le architetture a microservizi devono essere progettate per gestire sia la crescita della domanda che i fallimenti inevitabili in modo elegante.

Strategie di scalabilità:

• Scalabilità orizzontale (aggiungere più istanze)
• Scalabilità verticale (aumentare le risorse per istanza)
• Caching (in memoria, distribuito)
• Sharding e replica del database
• Elaborazione asincrona e architetture basate su eventi

Modelli di resilienza:

• Circuit breaker per prevenire guasti a cascata
• Compartimenti stagni per isolamento dei guasti
• Timeout e ritentativi con backoff esponenziale
• Degradazione elegante delle funzionalità

Considerazioni sul teorema CAP:

• Coerenza
• Disponibilità
• Tolleranza alle partizioni

Comprendi che i compromessi sono necessari quando si scalano sistemi distribuiti. Prioritizza in base ai tuoi requisiti e vincoli specifici. Implementa pratiche di osservabilità e ingegneria del caos per migliorare continuamente la resilienza del sistema.

Ultimo aggiornamento: January 22, 2025