Что такое микросервисная архитектура, и зачем она нужна вашему бизнесу

Микросервисная архитектура стала востребованной благодаря своей способности адаптироваться к изменяющимся требованиям бизнеса. В отличие от монолитных приложений, такие системы позволяют строить системы, где каждый компонент работает независимо. Разберемся подробнее, что такое микросервисы, каковы ключевые преимущества этого подхода, и с какими трудностями можно столкнуться при его реализации.

Микросервис и монолит

Микросервисы и монолит — два подхода к созданию программ. Монолит — это единое приложение, его легче разработать и запустить, не нужно думать о связях между частями. Однако при масштабировании или изменениях приходится обновлять все приложение целиком, что сложно и долго.

Микросервисная архитектура — это, простыми словами, множество независимых модулей. Их проще обновлять и масштабировать по отдельности, однако такие системы труднее в настройке и требуют особого внимания к взаимодействию между компонентами. 

Для чего нужны микросервисы

Мультисервисная архитектура нужна для создания масштабируемых, гибких и легко управляемых приложений. Они позволяют разбить приложение на небольшие, независимые модули, которые разрабатывают, тестируют и обновляют отдельно. Их выгоднее использовать, когда планируют увеличивать количество пользователей или обрабатывать большие объемы данных.

Этот тип организации приложений удобнее в разработке, чем монолит. Разработчики работают с небольшими частями кода, с одним сервисом, не затрагивая все приложение. Актуально для больших команд, где каждый модуль можно поручить разным группам, тем самым ускорив разработку и внедрение изменений.

Особенности микросервисов

Микросервисы делят программу на небольшие автономные части-модули, у каждого модуля своя задача. Взаимодействие между частями идет через четко определенные интерфейсы, чаще всего через API. Это отличает архитектуру распределенных сервисов от монолитного подхода, когда программа работает как единое целое, и любые изменения требуют затрагивать весь код.

Благодаря таким мини-сервисам масштабируют модули с повышенной нагрузкой, без необходимости увеличивать ресурсы для всего приложения. Каждый модуль можно разрабатывать отдельно, используя разные технологии и языки.

Управлять взаимодействиями, мониторингом и отладкой таких систем сложнее, но это компенсируется гибкостью, скоростью внедрения изменений и устойчивостью к сбоям в отдельных модулях.

Пример микросервисной архитектуры

Разберемся, как выглядит микросервисная архитектура на примере гипотетического интернет-магазина, в котором есть несколько ключевых компонентов, реализованных как сервисные модули.

Основные компоненты микросервисной архитектуры интернет-магазина

Сервис каталога товаров (Product Service)

• Отвечает за управление списком товаров, их описаниями, ценами и изображениями.

• Может быть реализован на Java с использованием Spring Boot, задействующий базу данных PostgreSQL для хранения данных о товарах.

•  RESTful API для операций CRUD с товарами (создание, чтение, обновление, удаление).

Сервис пользователей (User Service)

• Управляет информацией о пользователях, их аутентификацией и профилем.

• Реализован на Node.js с использованием Express, с MongoDB в качестве базы данных.

• Эндпоинты для регистрации пользователей, входа в систему, получения и обновления профиля.

Сервис заказов (Order Service)

• Обрабатывает создание, обновление и отслеживание заказов.

• Использует Python с Flask и базу данных MySQL для хранения данных о заказах.

• Эндпоинты для создания заказа, получения информации о заказе и изменения статуса.

Сервис платежей (Payment Service)

• Обрабатывает платежи и взаимодействует с внешними платежными системами.

• Реализован на Go и использует базу данных Redis для временного хранения информации о транзакциях.

• Эндпоинты для обработки платежей и получения статуса транзакций.

Сервис уведомлений (Notification Service)

• Отвечает за отправку уведомлений пользователям (например, подтверждения заказа, уведомления о доставке).

• Написан на Ruby on Rails, использующий RabbitMQ для асинхронной передачи сообщений.

• Эндпоинты для создания уведомлений и управления подписками.

Взаимодействие между сервисами

• Все запросы от клиентов проходят через API Gateway, который маршрутизирует их к соответствующим мини-сервисам.

• Модули общаются друг с другом не только через синхронные вызовы API, но и через события. Например, когда пользователь оформляет заказ, сервис заказов может отправить событие "OrderCreated", на которое подпишется сервис уведомлений, чтобы отправить пользователю уведомление.

Отличия микросервиса от SOA

Первое отличие состоит в размере и независимости сервисов. В SOA сервисы объемнее, у них больше функций, непростые внутренние зависимости, а еще они могут отвечать за большие блоки логики.

Второе отличие — способ взаимодействия. Микросервисная архитектура использует HTTP/REST или gRPC, а связь идет через простые и прямые запросы. В SOA же протоколы сложнее, например, SOAP (Simple Object Access Protocol). В них есть централизованные элементы, вроде Enterprise Service Bus (ESB). ESB в этой структуре — посредник, управляющий коммуникацией между сервисами. 

Третий аспект, по которому SOA и микросервисы различаются — централизация. В отличие от независимых микросервисов, в SOA некоторые сервисы зависят от общей шины (ESB) или других общих компонентов.

Завершает перечень разный подход к управлению данными. У каждого модуля своя база данных, в SOA же она единая для нескольких модулей.

Преимущества микросервисов

Познакомимся с плюсами микросервисной архитектуры.

Масштабируемость

Каждый модуль можно масштабировать независимо. Это позволяет оптимизировать ресурсы и справляться с высокой нагрузкой, увеличивая только те компоненты, которые этого требуют. 

Гибкость в технологиях

Архитектура распределенных сервисов позволяет разрабатывать каждый модуль по собственной технологии и на самом подходящем языке программирования. Команды подбирают оптимальные инструменты, что делает процесс разработки быстрее и нередко дешевле.

Устойчивость к сбоям

Если автономный модуль выходит из строя, это не обязательно приводит к сбою всего приложения. Другие компоненты продолжают работать, так что такая система надежнее. Это особенно важно для высоконагруженных приложений, где доступность имеет большое значение.

Упрощенная разработка и развертывание

Каждый мини-сервис может разрабатываться и развертываться независимо. Так проще вносить изменения, поскольку разработчики могут обновлять или заменять конкретные компоненты без необходимости перезапуска всего приложения.

Легкость в управлении командами

Модульная архитектура позволяет создавать небольшие, автономные команды, каждая из которых отвечает за конкретный модуль. Это улучшает взаимодействию внутри команд и снижает зависимость между ними. Команды работают параллельно, что ускоряет общий процесс разработки.

Улучшенное тестирование

Сервис-ориентированные микромодели проще тестировать. Каждый блок тестируют отдельно, так что ошибки выявляются и устраняются быстрее. При этом можно применять различные стратегии, такие как тестирование API и нагрузочное тестирование, чтобы оценить производительность и надежность отдельных компонентов.

Быстрое внедрение новых функций

Микросервисы позволяют быстро вводить новые функции и обновления, так как меняется конкретный блок, не нарушая работы всей системы.

Упрощенная интеграция

Микросервисная архитектура облегчает интеграцию с внешними системами и сервисами. Поскольку каждый блок имеет четко определенные интерфейсы, взаимодействие с другими приложениями и сервисами становится понятнее. И с API работать тоже проще.

Недостатки микросервисов

Основные минусы этого способа организации приложений связаны с трудностями разработки и управления такой системой.

Сложность управления

Микросервисы — это множество отдельных компонентов, с собственной инфраструктурой. Чтобы система работала, придется постоянно отслеживать их взаимодействия, производительность и состояние, что затратно по времени.

Повышенные требования к навыкам

Для создания такой структуры потребуются специалисты с хорошим опытом в распределенных системах, сетевом взаимодействии, контейнеризации и других современных технологиях. Работать они будут небольшими командами, что может привести к сложностям в координации и взаимодействии, особенно если команды работают над взаимозависимыми сервисами.

Трудности в тестировании и отладке

Когда приложение состоит из множества микросервисов, нужно учитывать взаимодействие между компонентами, а это осложняет выявление источников ошибок и их устранение.

У системы непростое интеграционное тестирование. Приходится проверять связь между сервисами, что влияет на тестовые сценарии. Для такого подхода требуется больше времени и человеческих ресурсов.

Задержки в сети

Микросервисы взаимодействуют друг с другом через сеть, что нередко приводит к увеличению задержек и снижению производительности по сравнению с монолитными приложениями, где все компоненты находятся в одной среде. Если взаимодействия между сервисами не оптимизированы, это заметно увеличит время отклика приложения.

Требования к инфраструктуре

Микросервисная архитектура требует более сложной инфраструктуры для развертывания и управления, включая контейнеризацию, оркестрацию и системы мониторинга. Увеличиваются затраты на серверное оборудование и услуги, а также требуются дополнительные ресурсы для управления этой инфраструктурой.

Независимость данных

Каждый микросервис обычно управляет своими данными, что может привести к проблемам с согласованностью. При обмене данными между модулями появляется риск возникновения несоответствий.

Кто разрабатывает микросервисы

Для разработки микросервиса нужна команда специалистов:

• Backend-разработчики продумывают бизнес-логику, создают API для взаимодействия между сервисами, работают с базами данных и обеспечивают связь между компонентами.

• DevOps-инженеры обеспечивают автоматизацию развертывания, настройку окружений и мониторинг модулей, создают CI/CD-пайплайны для автоматического тестирования и развертывания.

• Архитекторы программного обеспечения занимаются проектированием всей системы и решают, какие части приложения стоит вынести в отдельные мини-сервисы, как они должны взаимодействовать, и какие технологии использовать.

• Frontend-разработчики не занимаются созданием микросервисов напрямую, их работа важна для разработки интерфейсов, которые взаимодействуют с сервисами. Разработчики создают клиентскую часть приложений, которая получает данные через API от автономных модулей.

• QA-инженеры (тестировщики) проверяют корректность работы микросервисов и взаимодействие между ними, создают автоматические тесты, проверяющие API, и проводят нагрузочное тестирование.

• Продакт-менеджеры (Product Managers) координируют процесс разработки, определяют, какие функции и возможности нужны пользователям, и как лучше всего их реализовать с помощью микросервисов, а также помогают расставить приоритеты и направляют работу команды.

Для каких приложений подходит микросервисная архитектура

Примеры микросервисной архитектуры есть везде:

• Электронная коммерция: интернет-магазины, такие, как Ozon или Wildberries.

• Финансовые услуги: онлайн-банкинг — СберБанк Онлайн или Т-банк. 

• Социальные сети: веб-платформы вроде ВКонтакте или Одноклассников.

• Медицинские приложения: электронные медицинские карты и системы управления пациентами.

• Геймификация и онлайн-игры: платформы для многопользовательских онлайн-игр.

• Образовательные платформы: онлайн-курсы, такие, как Coursera или Skillbox.

• Путешествия и бронирование: сервисы Островок или Airbnb.

• Системы управления контентом (CMS): веб-платформы для блогов и новостных сайтов.

• Интернет вещей (IoT): умные домашние устройства, например, системы управления освещением или термостатами.

Таким образом, микросервисная архитектура — перспективный способ организации приложений, позволяющий компаниям достигать высокой степени гибкости и масштабируемости. 

Важно понимать, что успешное внедрение этой архитектуры требует комплексного подхода и внимания к деталям, для минимизации сложностей и рисков. В условиях быстро меняющегося рынка использование микросервисов может стать серьезным преимуществом.