تحديات قابلية التوسع في هندسة الخدمات الصغيرة: منظور DevOps

مع توسع قاعدة المستخدمين الرقميين عالميًا، أصبح من المهم بشكل متزايد بالنسبة لشركات البرمجيات التأكد من أن تطبيقاتها ومنتجاتها مصممة للتعامل مع كميات كبيرة ومتزايدة من البيانات وحركة المرور. ومن الضروري أيضًا أن تكون هذه الأنظمة قابلة للتطوير وأن تكون لديها القدرة على التعامل مع عبء عمل كبير ومتزايد أو كمية من البيانات في كل من الموضات الخطية وغير الخطية. لقد تحول الطلب على الحلول القابلة للتطوير نحو بنية الخدمات الصغيرة، حيث تتكون التطبيقات من خدمات تم تطويرها ونشرها بشكل مستقل وتتواصل عبر بروتوكولات خفيفة الوزن. يمكن لمنهجيات DevOps، وخاصة الأتمتة والتكامل المستمر/التسليم المستمر (CI/CD) وتنسيق الحاويات، أن تعزز قابلية التوسع في الخدمات الصغيرة من خلال تمكين عمليات التوسع السريعة والفعالة والموثوقة.

لماذا قابلية التوسع؟

هناك العديد من الأسباب التي تجعل التطبيقات البرمجية تشهد زيادة في الاستخدام وحركة المرور. أصبح المزيد من المستخدمين في جميع أنحاء العالم يصلون إلى التطبيقات الرقمية، وتعمل الشركات على توسيع نطاق وصولها عالميًا لخدمتهم. اعتبارًا من أوائل عام 2023، أصبح الإنترنت متاحًا مليار مستخدم 5.16ويمثلون 64.4 بالمئة من سكان العالم 98 مليون من هؤلاء المستخدمين قاموا بتسجيل الدخول لأول مرة في عام 2022. ويتوقع هؤلاء المستخدمون منتجات برمجية موثوقة وعالية التوفر. ظهور الحوسبة المتنقلة، والتي نمت 3.2 في المئة في عام 2022، يستلزم إيجاد حلول تعمل بكفاءة في بيئات متنوعة. وفي الوقت نفسه، فإن الاعتماد المتزايد على التقنيات الجديدة يأتي مع زيادة متطلبات الحوسبة. يتطلب الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي قوة حسابية كبيرة وقدرات معالجة البيانات، خاصة مع زيادة تعقيد النماذج. الناشئة تكنولوجيا الحوسبة الحافة، والتي تتم فيها المعالجة بالقرب من مصدر البيانات، تتطلب أيضًا قابلية التوسع. مصدر آخر للزيادة الهائلة في كمية البيانات التي يتم إنشاؤها ومعالجتها هو نمو إنترنت الأشياء (IoT). من المتوقع أن يتكون إنترنت الأشياء من 25.4 مليار جهاز يولد 73.1 زيتابايت من البيانات بواسطة 2025. يتطلب سوق اليوم الذي يتميز بتنافسية عالية واعتماده على التكنولوجيا أن تقوم الشركات بالتكيف بسرعة وتوسيع نطاق عروضها لتلبية احتياجات العملاء المتغيرة والبقاء في صدارة المنافسة.

كيف تتيح بنيات الخدمات الصغيرة إمكانية التوسع

إن بنيات الخدمات الصغيرة عبارة عن بنيات موزعة مقترنة بشكل فضفاض والتي تعطي الأولوية للسرعة والمرونة وقابلية التوسع. يمكن توسيع نطاق كل خدمة صغيرة بشكل مستقل بناءً على متطلباتها الفريدة، مما يتيح تخصيص الموارد بكفاءة وفعالية من حيث التكلفة. وبالمثل، يمكن موازنة تحميل كل خدمة على حدة، مما يقلل من مخاطر الاختناقات مع زيادة حجم البيانات. يمكن لكل خدمة صغيرة استخدام تقنيات مختلفة، مما يسمح للمطورين باختيار لغة البرمجة أو قاعدة البيانات التي تناسب المهمة بشكل أفضل. تسمح الطبيعة الموزعة لبنيات الخدمات الصغيرة أيضًا بعزل الأخطاء بحيث لا يؤدي الفشل في خدمة واحدة إلى تعطل التطبيق بأكمله، مما يؤدي إلى زيادة المرونة وتقليل وقت التوقف عن العمل مع توسيع نطاق الأنظمة.

التحديات في تنفيذ وصيانة بنيات قابلة للتطوير

على الرغم من أن بنيات الخدمات الصغيرة تتكيف بشكل طبيعي مع قابلية التوسع، إلا أن التحديات تظل قائمة مع نمو الأنظمة من حيث الحجم والتعقيد. تصبح الإدارة الفعالة لكيفية اكتشاف الخدمات لبعضها البعض وتوزيع الأحمال أمرًا معقدًا مع زيادة عدد الخدمات الصغيرة. يقدم الاتصال عبر الأنظمة المعقدة أيضًا درجة من الكمون، خاصة مع زيادة حركة المرور، ويؤدي إلى زيادة مساحة الهجوم، مما يثير المخاوف الأمنية. تميل معماريات الخدمات الصغيرة أيضًا إلى أن تكون أكثر تكلفة في التنفيذ من البنى المتجانسة.

أفضل الممارسات لتصميم بنيات الخدمات الصغيرة القابلة للتطوير

يبدأ إنشاء بنيات خدمات صغيرة آمنة وقوية وجيدة الأداء بالتصميم. يلعب التصميم المعتمد على المجال دورًا حيويًا في تطوير الخدمات المتماسكة والمترابطة بشكل غير محكم والمتوافقة مع قدرات الأعمال. ضمن بنية قابلة للتطوير بشكل حقيقي، يمكن نشر كل خدمة وتوسيع نطاقها وتحديثها بشكل مستقل دون التأثير على الخدمات الأخرى. يتضمن أحد الجوانب الأساسية لإدارة بنية الخدمات الصغيرة بشكل فعال اعتماد نموذج حوكمة لا مركزية، حيث يكون لكل خدمة صغيرة فريق متخصص مسؤول عن اتخاذ القرارات المتعلقة بالخدمة، على سبيل المثال، اختيار مجموعة التكنولوجيا المناسبة وتصميم واجهات برمجة التطبيقات (APIs). يعد التأكد من أن واجهات برمجة التطبيقات محددة جيدًا وآمنة، مع التفاعلات بين الخدمات الصغيرة المُدارة من خلال بوابات واجهة برمجة التطبيقات، أمرًا ضروريًا. تتضمن الإدارة القوية لواجهة برمجة التطبيقات (API) التعامل مع إصدار واجهة برمجة التطبيقات (API)، وضمان التوافق مع الإصدارات السابقة، وتأمين الاتصالات.

تعد إمكانية الملاحظة أمرًا بالغ الأهمية لاكتشاف المشكلات وحلها بسرعة في البنية الموزعة. تسمح المراقبة الشاملة والتسجيل والتتبع للفرق بمراقبة حالة الخدمات الصغيرة وصحتها بشكل مستمر. تعمل الاستراتيجيات مثل دمج قواطع الدائرة، وإعادة المحاولة، والمهلة، والخيارات الاحتياطية على تحسين مرونة النظام والسماح للخدمات الصغيرة بمعالجة الأخطاء بسهولة. تعد حماية البيانات والالتزام بمتطلبات الامتثال أمرًا ضروريًا أيضًا، وكذلك اختبارات الأداء والتحميل المنتظمة. يمكن للمؤسسات ضمان أداء كل خدمة صغيرة وتوسيع نطاقها بشكل جيد، مع ضمان مرونة النظام بأكمله من خلال إعطاء الأولوية للأمان والامتثال والاختبار المنتظم.

كيف يمكن لممارسات DevOps دعم قابلية التوسع؟

DevOps، وهي منهجية لتطوير البرمجيات متجذرة في نهج تصاعدي، تعمل على أتمتة أجزاء مختلفة من دورة حياة تطوير البرمجيات. من الضروري الالتزام بأفضل الممارسات لتصميم الخدمات الصغيرة مع استخدام أدوات وتقنيات DevOps في نفس الوقت لتعظيم العلاقة التكافلية بين الممارستين. في DevOps، يمكن أتمتة كل شيء بدءًا من تكامل التعليمات البرمجية واختبارها وحتى النشر وتوفير البنية التحتية. تعد الأتمتة أمرًا بالغ الأهمية لإدارة نشر وتوسيع نطاق العديد من الخدمات المستقلة بكفاءة.

في CI/CD، وهي إحدى ممارسات DevOps الرئيسية، يتم دمج تغييرات التعليمات البرمجية بانتظام في مستودع مشترك، يليها الاختبار والنشر الآلي. يمكن أن تساعد خطوط أنابيب CI/CD في تطوير وصيانة بنية الخدمات الصغيرة من خلال السماح بالتكرار السريع ونشر التعليمات البرمجية الجديدة بحيث يمكن توسيع نطاق الميزات والتحديثات الجديدة بسرعة. يمكن أن تساعد المراقبة والتسجيل المستمر، وهو جانب مهم آخر في منهجية DevOps، المطورين على تقييم أداء كل خدمة صغيرة واحتياجات قابلية التوسع. يتيح إدراج أدوات DevOps للمطورين استخدام الأتمتة للتخفيف من التعقيد المتزايد الذي يمكن أن يأتي مع بنية الخدمات الصغيرة.

الأدوات والتقنيات المستخدمة في الخدمات الصغيرة وDevOps

هناك العديد من التقنيات الأساسية التي تدعم بنيات الخدمات الصغيرة. يشملوا:

• تقنيات الحاويات والتنسيق. توفر الحاويات بيئات معزولة للخدمات الصغيرة، مما يضمن التشغيل المتسق عبر الأنظمة الأساسية والبنى التحتية المختلفة. غالبًا ما يتم تقديم برامج الحاويات، بما في ذلك Docker، من خلال النظام الأساسي كخدمة (نموذج PaaS). تقوم أدوات التنسيق مثل Kubernetes بإدارة هذه الحاويات.
• المنصات السحابية. توفر الخدمات السحابية إمكانية التوسع حسب الطلب، وتتوافق بشكل وثيق مع احتياجات بنية الخدمات الصغيرة القابلة للتطوير.
• أدوات CI/CD. تسمح خوادم التشغيل الآلي، مثل Jenkins وTeamCity، للمطورين بأتمتة البناء والاختبار والنشر، مما يسهل التكامل والتسليم المستمر.
• البنية التحتية كرمز (IaC). تعمل أدوات IaC، بما في ذلك Ansible وTerraform، على تمكين التكوين الآلي ونشر بيئات البنية التحتية، مما يضمن السرعة والاتساق.

ما هي الخطوة التالية بالنسبة للخدمات الصغيرة وDevOps؟

تعمل التقنيات الجديدة والناشئة على تحويل بنيات الخدمات الصغيرة القابلة للتطوير. يتم دمج الذكاء الاصطناعي بشكل متزايد في سير عمل DevOps، مما يؤدي إلى إنشاء منهجية تعرف باسم AIOps. ضمن بنيات الخدمات الصغيرة، يمكن لـ AIOps أتمتة المهام المعقدة، والتنبؤ بالمشكلات قبل حدوثها، وتحسين تخصيص الموارد. إن الاتجاه الناشئ للحوسبة بدون خادم، حيث يقوم مقدمو الخدمات السحابية بإدارة توزيع موارد الآلة ديناميكيًا، مما يسمح للشركات بتشغيل التطبيقات والخدمات دون الحاجة إلى إدارة البنية التحتية الأساسية، يوفر قابلية توسع غير مسبوقة وفعالية من حيث التكلفة لبنيات الخدمات الصغيرة. علاوة على ذلك، من المتوقع أن ينمو الزخم نحو البنى السحابية الأصلية بشكل كبير مع قيام المزيد من المؤسسات باعتماد حلول هجينة ومتعددة السحابة لتجنب تقييد البائعين، وتعزيز المرونة، والاستفادة من نقاط القوة الفريدة للمنصات السحابية المتنوعة.

مع تزايد الطلب على قابلية التوسع، سوف تتسارع عملية الانتقال نحو بنية الخدمات الصغيرة، ويمكن أن يساعد اعتماد منهجيات DevOps المؤسسات على الحفاظ على قدرتها التنافسية. DevOps ليست مجرد مجموعة من التقنيات. بل هي ثقافة تنظيمية تعطي الأولوية للتحسين المستمر والتعاون بين الفرق والقدرة على التكيف. وهو يشجع التطوير المعياري والمستقل للخدمات، والتآزر بسلاسة مع بنية الخدمات الصغيرة. من خلال تسخير العلاقة التكافلية بين ممارسات DevOps وبنيات الخدمات الصغيرة، يمكن للمؤسسات إنشاء حلول برمجية آمنة وقوية وقابلة للتطوير ومصممة خصيصًا لتناسب البيئات الديناميكية والمتطورة.