Building Microservices

1. Микросервисы: Маленькие, автономные сервисы, работающие вместе

Микросервисы — это маленькие, автономные сервисы, работающие вместе.

Основы микросервисов. Архитектура микросервисов строится на принципе разработки программного обеспечения как набора маленьких, независимых сервисов. Каждый сервис сосредоточен на выполнении одной задачи, работает в своем собственном процессе и взаимодействует через легковесные механизмы, такие как HTTP/REST API. Этот подход обеспечивает большую гибкость, масштабируемость и поддерживаемость по сравнению с монолитными архитектурами.

Преимущества и вызовы. Ключевые преимущества микросервисов включают:

• Улучшенная модульность
• Легкость масштабирования отдельных компонентов
• Разнообразие технологий
• Повышенная изоляция отказов
• Быстрые циклы развертывания

Однако микросервисы также вносят вызовы, такие как:

• Увеличенная операционная сложность
• Проблемы распределенных систем (например, задержка сети, отказоустойчивость)
• Согласованность данных между сервисами

2. Эволюционная архитектура: Адаптация к изменяющимся требованиям

Роль архитектора — смотреть на общую картину и понимать этот баланс.

Принятие изменений. Эволюционная архитектура подчеркивает необходимость адаптации систем к изменяющимся требованиям со временем. Этот подход признает, что невозможно предсказать все будущие потребности, поэтому сосредотачивается на создании гибкой основы, которая может эволюционировать.

Ключевые принципы:

• Инкрементальные изменения: Делайте маленькие, частые обновления, а не большие, редкие
• Управляемые изменения: Используйте принципы и практики для руководства архитектурными решениями
• Множественные архитектуры: Признавайте, что разные части системы могут эволюционировать с разной скоростью

Архитекторы в этой модели действуют скорее как градостроители, устанавливая руководящие принципы и ограничения, а не диктуя каждую деталь. Это позволяет командам принимать локальные решения, обеспечивая при этом общую согласованность системы.

3. Моделирование сервисов: Определение границ и контекстов

Мы фокусируем границы наших сервисов на бизнес-границах, делая очевидным, где находится код для данной функциональности.

Проектирование, ориентированное на домен. Эффективное моделирование сервисов требует глубокого понимания бизнес-домена. Проектирование, ориентированное на домен (DDD), предоставляет ценные концепции для определения границ сервисов:

• Ограниченные контексты: Области домена с четкими границами
• Универсальный язык: Общий язык, разделяемый разработчиками и экспертами домена
• Агрегаты: Кластеры доменных объектов, рассматриваемые как единое целое

Определение границ сервисов:

• Соответствие бизнес-возможностям
• Инкапсуляция данных и поведения
• Минимизация зависимостей между сервисами
• Учет структуры команды и паттернов коммуникации

Хорошо определенные границы приводят к более сплоченным сервисам и более слабой связанности между ними, что облегчает независимую разработку и развертывание.

4. Стратегии интеграции: Выбор правильного подхода к коммуникации

Будьте консервативны в том, что вы делаете, и либеральны в том, что принимаете от других.

Важность интеграции. Эффективная интеграция имеет решающее значение для бесперебойной работы микросервисов. Выбор технологии интеграции значительно влияет на гибкость системы, производительность и поддерживаемость.

Ключевые паттерны интеграции:

• Синхронная коммуникация: REST, gRPC
• Асинхронная коммуникация: Очереди сообщений, потоковая передача событий
• API-шлюзы: Для маршрутизации и компоновки запросов
• Сервисная сетка: Для обработки коммуникации между сервисами

Лучшие практики:

• Используйте протоколы, не зависящие от технологии (например, HTTP)
• Реализуйте толерантных читателей для плавного управления изменениями
• Проектируйте с учетом отказов, используя прерыватели цепей и перегородки
• Рассматривайте архитектуры, основанные на событиях, для слабой связанности

Правильная стратегия интеграции зависит от вашего конкретного случая использования, требований к производительности и опыта команды.

5. Разделение монолита: Переход к микросервисам

Думайте о нашем монолите как о блоке мрамора. Мы могли бы взорвать его целиком, но это редко заканчивается хорошо. Гораздо разумнее постепенно откалывать от него куски.

Инкрементальный подход. Переход от монолитной архитектуры к микросервисам лучше всего осуществлять постепенно. Это позволяет командам учиться и адаптироваться, минимизируя риски.

Шаги для разделения монолита:

1. Определите швы в существующем коде
2. Извлеките ограниченные контексты в отдельные модули
3. Рефакторинг общих структур данных и баз данных
4. Создайте API для межмодульной коммуникации
5. Извлеките модули в отдельные сервисы
6. Реализуйте новые функции как микросервисы

Вызовы, которые нужно учитывать:

• Зависимости данных между сервисами
• Транзакционная целостность через границы сервисов
• Влияние сетевой коммуникации на производительность
• Операционная сложность управления множеством сервисов

Начните с самых простых и наименее рискованных извлечений, чтобы набраться уверенности и опыта, прежде чем приступать к более сложным частям системы.

6. Техники развертывания: Обеспечение надежности и масштабируемости

Если что-то делать правильно, но сложно, мы должны стремиться упростить это.

Автоматизированное развертывание. Надежное и масштабируемое развертывание критически важно для успеха микросервисов. Практики непрерывной интеграции и непрерывной доставки (CI/CD) необходимы для управления увеличенной сложностью развертывания.

Ключевые техники развертывания:

• Инфраструктура как код (IaC)
• Контейнеризация (например, Docker)
• Платформы оркестрации (например, Kubernetes)
• Развертывания синим-зеленым
• Канареечные релизы

Соображения при развертывании:

• Обнаружение сервисов и управление конфигурацией
• Мониторинг и логирование
• Безопасность и контроль доступа
• Миграции баз данных и согласованность данных

Инвестируйте в инструменты и автоматизацию, чтобы сделать развертывания проще, быстрее и надежнее. Это позволяет командам часто развертывать с уверенностью, реализуя все преимущества архитектуры микросервисов.

7. Тестирование микросервисов: Поддержание качества в распределенной системе

Чем больше движущихся частей, тем более хрупкими могут быть наши тесты и тем менее детерминированными они становятся.

Комплексная стратегия тестирования. Тестирование микросервисов требует многоуровневого подхода для обеспечения как качества отдельных сервисов, так и общего поведения системы.

Пирамида тестирования для микросервисов:

• Модульные тесты: Быстрые, сфокусированные тесты для отдельных компонентов
• Интеграционные тесты: Проверка взаимодействий между сервисами
• Контрактные тесты: Обеспечение соответствия сервисов согласованным интерфейсам
• Сквозные тесты: Проверка поведения всей системы

Вызовы тестирования:

• Увеличенная сложность из-за распределенной природы
• Управление тестовыми данными между сервисами
• Симуляция производственных сред
• Обработка асинхронных взаимодействий

Сосредоточьтесь на быстрых циклах обратной связи с помощью модульных и интеграционных тестов, используя меньшее количество тщательно выбранных сквозных тестов для проверки критических путей. Рассмотрите использование контрактов, управляемых потребителями, для эффективного управления зависимостями сервисов.

8. Мониторинг и безопасность: Поддержание здоровья и защиты микросервисов

Хорошее логирование, и особенно возможность агрегировать логи из нескольких систем, не предотвращает проблемы, но помогает в их обнаружении и восстановлении.

Целостный подход. Эффективный мониторинг и безопасность критически важны для поддержания здоровой экосистемы микросервисов. Эти аспекты становятся более сложными и важными в распределенных системах.

Лучшие практики мониторинга:

• Централизованное логирование и агрегация логов
• Распределенное трассирование (например, с использованием идентификаторов корреляции)
• Оповещения в реальном времени и панели мониторинга
• Мониторинг производительности приложений (APM)
• Синтетический мониторинг для критических путей

Соображения безопасности:

• Аутентификация и авторизация между сервисами
• API-шлюзы для безопасности на границе
• Управление секретами
• Сегментация сети
• Регулярные аудиты безопасности и тестирование на проникновение

Реализуйте стратегию глубокой защиты, обеспечивая безопасность как периметра, так и отдельных сервисов. Используйте автоматизацию для обеспечения последовательного применения политик безопасности ко всем сервисам.

9. Закон Конвея: Согласование организации и дизайна системы

Закон Конвея подчеркивает опасности попыток навязать дизайн системы, не соответствующий организации.

Влияние на организацию. Закон Конвея гласит, что дизайн системы отражает структуры коммуникации внутри организации. Этот принцип имеет значительные последствия для архитектуры микросервисов.

Согласование команд и сервисов:

• Организуйте команды вокруг бизнес-возможностей
• Дайте командам полную ответственность за сервисы
• Минимизируйте зависимости между командами
• Развивайте культуру сотрудничества и общей ответственности

Соображения:

• Размер и состав команды
• Паттерны и инструменты коммуникации
• Процессы принятия решений
• Развитие навыков и обмен знаниями

Признавайте, что организационная структура и архитектура системы взаимосвязаны. Развивайте их вместе, чтобы создать среду, способствующую успешной разработке и эксплуатации микросервисов.

10. Масштабирование микросервисов: Управление ростом и отказами

В масштабе, даже если вы купите лучшее оборудование, самое дорогое железо, вы не сможете избежать того, что вещи могут и будут выходить из строя.

Проектирование для масштабирования и устойчивости. Архитектуры микросервисов должны быть спроектированы так, чтобы справляться как с ростом спроса, так и с неизбежными отказами.

Стратегии масштабирования:

• Горизонтальное масштабирование (добавление большего количества экземпляров)
• Вертикальное масштабирование (увеличение ресурсов на экземпляр)
• Кэширование (в памяти, распределенное)
• Шардинг и репликация баз данных
• Асинхронная обработка и архитектуры, основанные на событиях

Паттерны устойчивости:

• Прерыватели цепей для предотвращения каскадных отказов
• Перегородки для изоляции отказов
• Тайм-ауты и повторные попытки с экспоненциальной задержкой
• Плавная деградация функциональности

Соображения теоремы CAP:

• Согласованность
• Доступность
• Устойчивость к разделению

Понимайте, что при масштабировании распределенных систем необходимы компромиссы. Приоритизируйте на основе ваших конкретных требований и ограничений. Реализуйте практики наблюдаемости и хаос-инжиниринга для постоянного улучшения устойчивости системы.

Последнее обновление: July 26, 2024