Building Microservices

1. Microsserviços: Serviços pequenos e autônomos que trabalham juntos

Microsserviços são serviços pequenos e autônomos que trabalham juntos.

Fundamento dos microsserviços. A arquitetura de microsserviços é construída com base no princípio de desenvolver software como um conjunto de pequenos serviços independentes. Cada serviço é focado em fazer uma coisa bem, executa em seu próprio processo e se comunica por meio de mecanismos leves como APIs HTTP/REST. Essa abordagem permite maior flexibilidade, escalabilidade e manutenção em comparação com arquiteturas monolíticas.

Benefícios e desafios. As principais vantagens dos microsserviços incluem:

• Melhoria na modularidade
• Facilidade na escalabilidade de componentes individuais
• Diversidade tecnológica
• Melhor isolamento de falhas
• Ciclos de implantação mais rápidos

No entanto, os microsserviços também introduzem desafios como:

• Aumento da complexidade operacional
• Preocupações com sistemas distribuídos (por exemplo, latência de rede, tolerância a falhas)
• Consistência de dados entre serviços

2. Arquitetura evolutiva: Adaptando-se a requisitos em mudança

O papel do arquiteto é olhar para o quadro geral e entender esse equilíbrio.

Abraçando a mudança. A arquitetura evolutiva enfatiza a necessidade de sistemas se adaptarem a requisitos em mudança ao longo do tempo. Essa abordagem reconhece que é impossível prever todas as necessidades futuras, então foca em criar uma base flexível que possa evoluir.

Princípios chave:

• Mudança incremental: Fazer pequenas atualizações frequentes em vez de grandes e infrequentes
• Mudança guiada: Usar princípios e práticas para guiar decisões arquitetônicas
• Múltiplas arquiteturas: Reconhecer que diferentes partes do sistema podem evoluir em ritmos diferentes

Arquitetos nesse modelo atuam mais como planejadores urbanos, estabelecendo diretrizes e restrições, em vez de ditar cada detalhe. Isso permite que as equipes tomem decisões locais enquanto garantem a coesão geral do sistema.

3. Modelagem de serviços: Definindo limites e contextos

Focamos nossos limites de serviço em limites de negócios, tornando óbvio onde o código reside para uma determinada funcionalidade.

Design orientado ao domínio. Modelar serviços de forma eficaz requer um entendimento profundo do domínio de negócios. O design orientado ao domínio (DDD) fornece conceitos valiosos para definir limites de serviço:

• Contextos delimitados: Áreas do domínio com limites claros
• Linguagem ubíqua: Uma linguagem comum compartilhada por desenvolvedores e especialistas do domínio
• Agregados: Conjuntos de objetos de domínio tratados como uma unidade

Identificando limites de serviço:

• Alinhar com capacidades de negócios
• Encapsular dados e comportamento
• Minimizar dependências entre serviços
• Considerar a estrutura da equipe e padrões de comunicação

Limites bem definidos levam a serviços mais coesos e acoplamento mais frouxo entre eles, facilitando o desenvolvimento e implantação independentes.

4. Estratégias de integração: Escolhendo a abordagem certa para comunicação

Seja conservador no que você faz, seja liberal no que aceita dos outros.

Importância da integração. A integração eficaz é crucial para que os microsserviços funcionem juntos sem problemas. A escolha da tecnologia de integração impacta significativamente a flexibilidade, desempenho e manutenção do sistema.

Padrões chave de integração:

• Comunicação síncrona: REST, gRPC
• Comunicação assíncrona: Filas de mensagens, streaming de eventos
• Gateways de API: Para roteamento e composição de solicitações
• Malha de serviços: Para lidar com comunicação entre serviços

Melhores práticas:

• Use protocolos agnósticos de tecnologia (por exemplo, HTTP)
• Implemente leitores tolerantes para lidar com mudanças de forma graciosa
• Projete para falhas com disjuntores e compartimentos
• Considere arquiteturas orientadas a eventos para acoplamento frouxo

A estratégia de integração certa depende do seu caso de uso específico, requisitos de desempenho e expertise da equipe.

5. Dividindo o monólito: Transição para microsserviços

Pense no nosso monólito como um bloco de mármore. Poderíamos explodir tudo, mas isso raramente termina bem. Faz muito mais sentido apenas ir esculpindo-o incrementalmente.

Abordagem incremental. A transição de uma arquitetura monolítica para microsserviços é melhor feita gradualmente. Isso permite que as equipes aprendam e se adaptem enquanto minimizam riscos.

Passos para dividir um monólito:

1. Identificar costuras no código existente
2. Extrair contextos delimitados em módulos separados
3. Refatorar estruturas de dados e bancos de dados compartilhados
4. Criar APIs para comunicação entre módulos
5. Extrair módulos em serviços separados
6. Implementar novos recursos como microsserviços

Desafios a considerar:

• Dependências de dados entre serviços
• Integridade transacional entre limites de serviço
• Impacto de desempenho da comunicação de rede
• Complexidade operacional de gerenciar múltiplos serviços

Comece com as extrações mais fáceis e menos arriscadas para ganhar confiança e experiência antes de enfrentar partes mais complexas do sistema.

6. Técnicas de implantação: Garantindo confiabilidade e escalabilidade

Se fazer algo é certo, mas difícil, devemos nos esforçar para tornar as coisas mais fáceis.

Implantação automatizada. Implantação confiável e escalável é crítica para o sucesso dos microsserviços. Práticas de Integração Contínua e Entrega Contínua (CI/CD) são essenciais para gerenciar a complexidade aumentada de implantação.

Técnicas chave de implantação:

• Infraestrutura como Código (IaC)
• Containerização (por exemplo, Docker)
• Plataformas de orquestração (por exemplo, Kubernetes)
• Implantações azul-verde
• Lançamentos canário

Considerações de implantação:

• Descoberta de serviços e gerenciamento de configuração
• Monitoramento e registro
• Segurança e controle de acesso
• Migrações de banco de dados e consistência de dados

Invista em ferramentas e automação para tornar as implantações mais fáceis, rápidas e confiáveis. Isso permite que as equipes implantem frequentemente com confiança, realizando todos os benefícios da arquitetura de microsserviços.

7. Testando microsserviços: Mantendo a qualidade em um sistema distribuído

Quanto mais partes móveis, mais frágeis nossos testes podem ser, e menos determinísticos eles são.

Estratégia abrangente de testes. Testar microsserviços requer uma abordagem em várias camadas para garantir tanto a qualidade individual do serviço quanto o comportamento geral do sistema.

Pirâmide de testes para microsserviços:

• Testes unitários: Testes rápidos e focados para componentes individuais
• Testes de integração: Verificar interações entre serviços
• Testes de contrato: Garantir que os serviços atendam às interfaces acordadas
• Testes de ponta a ponta: Validar o comportamento de todo o sistema

Desafios de teste:

• Complexidade aumentada devido à natureza distribuída
• Gerenciamento de dados de teste entre serviços
• Simulação de ambientes semelhantes à produção
• Manipulação de interações assíncronas

Enfatize ciclos de feedback rápidos com testes unitários e de integração, enquanto usa menos testes de ponta a ponta, cuidadosamente escolhidos, para validar caminhos críticos. Considere usar contratos orientados pelo consumidor para gerenciar dependências de serviços de forma eficaz.

8. Monitoramento e segurança: Mantendo microsserviços saudáveis e protegidos

Um bom registro, e especificamente a capacidade de agregar logs de múltiplos sistemas, não é sobre prevenção, mas pode ajudar a detectar e se recuperar de coisas ruins que acontecem.

Abordagem holística. Monitoramento e segurança eficazes são cruciais para manter um ecossistema de microsserviços saudável. Esses aspectos se tornam mais desafiadores e importantes em sistemas distribuídos.

Melhores práticas de monitoramento:

• Registro centralizado e agregação de logs
• Rastreamento distribuído (por exemplo, usando IDs de correlação)
• Alertas em tempo real e painéis de controle
• Monitoramento de Desempenho de Aplicações (APM)
• Monitoramento sintético para caminhos críticos

Considerações de segurança:

• Autenticação e autorização entre serviços
• Gateways de API para segurança de borda
• Gerenciamento de segredos
• Segmentação de rede
• Auditorias de segurança regulares e testes de penetração

Implemente uma estratégia de defesa em profundidade, protegendo tanto o perímetro quanto os serviços individuais. Use automação para garantir a aplicação consistente de políticas de segurança em todos os serviços.

9. Lei de Conway: Alinhando organização e design de sistema

A lei de Conway destaca os perigos de tentar impor um design de sistema que não corresponde à organização.

Impacto organizacional. A Lei de Conway afirma que o design do sistema espelha as estruturas de comunicação dentro de uma organização. Esse princípio tem implicações significativas para a arquitetura de microsserviços.

Alinhando equipes e serviços:

• Organize equipes em torno de capacidades de negócios
• Empodere equipes com propriedade de ponta a ponta dos serviços
• Minimize dependências entre equipes
• Fomente uma cultura de colaboração e responsabilidade compartilhada

Considerações:

• Tamanho e composição da equipe
• Padrões e ferramentas de comunicação
• Processos de tomada de decisão
• Desenvolvimento de habilidades e compartilhamento de conhecimento

Reconheça que a estrutura organizacional e a arquitetura do sistema estão interligadas. Evolua ambos em conjunto para criar um ambiente propício ao desenvolvimento e operação bem-sucedidos de microsserviços.

10. Escalando microsserviços: Lidando com crescimento e falhas

Em escala, mesmo que você compre o melhor equipamento, o hardware mais caro, você não pode evitar o fato de que coisas podem e vão falhar.

Projetando para escala e resiliência. Arquiteturas de microsserviços devem ser projetadas para lidar tanto com o crescimento na demanda quanto com falhas inevitáveis de forma graciosa.

Estratégias de escalabilidade:

• Escalabilidade horizontal (adicionando mais instâncias)
• Escalabilidade vertical (aumentando recursos por instância)
• Cache (em memória, distribuído)
• Fragmentação e replicação de banco de dados
• Processamento assíncrono e arquiteturas orientadas a eventos

Padrões de resiliência:

• Disjuntores para prevenir falhas em cascata
• Compartimentos para isolamento de falhas
• Timeouts e tentativas com recuo exponencial
• Degradação graciosa da funcionalidade

Considerações do teorema CAP:

• Consistência
• Disponibilidade
• Tolerância a partições

Entenda que são necessários trade-offs ao escalar sistemas distribuídos. Priorize com base em seus requisitos e restrições específicos. Implemente práticas de observabilidade e engenharia do caos para melhorar continuamente a resiliência do sistema.

Última atualização: July 26, 2024