Défis d'évolutivité dans l'architecture de microservices : une perspective DevOps

À mesure que la base d'utilisateurs numériques s'étend à l'échelle mondiale, il est de plus en plus important pour les éditeurs de logiciels de s'assurer que leurs applications et produits sont conçus pour gérer des quantités de données et de trafic importantes et croissantes. Il est également essentiel que ces systèmes soient évolutifs et aient la capacité de gérer une charge de travail ou une quantité de données importante et accrue, de manière linéaire et non linéaire. La demande de solutions évolutives s'est orientée vers une architecture de microservices, dans laquelle les applications sont constituées de services développés et déployés indépendamment qui communiquent via des protocoles légers. Les méthodologies DevOps, en particulier l'automatisation, l'intégration continue/livraison continue (CI/CD) et l'orchestration de conteneurs, peuvent améliorer l'évolutivité des microservices en permettant des opérations de mise à l'échelle rapides, efficaces et fiables.

Pourquoi l'évolutivité ?

Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles les applications logicielles connaissent une utilisation et un trafic accrus. De plus en plus d'utilisateurs dans le monde accèdent aux applications numériques et les entreprises étendent leur portée à l'échelle mondiale pour les servir. Début 2023, Internet avait 5.16 milliards d'utilisateurs, représentant 64.4 pour cent de la population mondiale et 98 millions de ces utilisateurs se sont connectés pour la première fois en 2022. Ces utilisateurs attendent des produits logiciels fiables et à haute disponibilité. L'essor de l'informatique mobile, qui s'est développé 3.2 pour cent en 2022, nécessite des solutions qui fonctionnent efficacement dans divers environnements. Parallèlement, l’adoption croissante de nouvelles technologies s’accompagne d’exigences informatiques accrues. L’IA et le ML nécessitent une puissance de calcul et des capacités de traitement de données importantes, d’autant plus que les modèles deviennent plus complexes. L'émergence technologie informatique de pointe, dans lequel le traitement s'effectue plus près de la source de données, nécessite également une évolutivité. Une autre source de l’augmentation massive de la quantité de données générées et traitées est la croissance de l’Internet des objets (IoT). Il est prévu que l'IoT comptera 25.4 milliards d'appareils générant 73.1 zettaoctets de données. par 2025. Le marché actuel, hautement compétitif et axé sur la technologie, exige que les entreprises adaptent et adaptent rapidement leurs offres pour répondre aux besoins changeants des clients et garder une longueur d'avance sur la concurrence.

Comment les architectures de microservices permettent l'évolutivité

Les architectures de microservices sont des architectures distribuées faiblement couplées qui privilégient l'agilité, la flexibilité et l'évolutivité. Chaque microservice peut être mis à l'échelle de manière autonome en fonction de ses exigences uniques, permettant une allocation rentable et efficace des ressources. De même, chaque service peut être équilibré individuellement, réduisant ainsi le risque de goulots d'étranglement à mesure que les volumes de données augmentent. Chaque microservice peut utiliser différentes technologies, permettant aux développeurs de choisir le langage de programmation ou la base de données qui convient le mieux à la tâche. La nature distribuée des architectures de microservices permet également d'isoler les pannes afin qu'une panne dans un service ne mette pas hors service l'ensemble de l'application, ce qui entraîne une résilience accrue et une réduction des temps d'arrêt à mesure que les systèmes évoluent.

Défis liés à la mise en œuvre et à la maintenance d’architectures évolutives

Bien que les architectures de microservices se prêtent naturellement à l’évolutivité, des défis subsistent à mesure que la taille et la complexité des systèmes augmentent. Gérer efficacement la façon dont les services se découvrent et répartissent les charges devient complexe à mesure que le nombre de microservices augmente. La communication entre des systèmes complexes introduit également un certain degré de latence, en particulier en cas d'augmentation du trafic, et conduit à une surface d'attaque accrue, soulevant des problèmes de sécurité. Les architectures de microservices ont également tendance à être plus coûteuses à mettre en œuvre que les architectures monolithiques.

Meilleures pratiques pour concevoir des architectures de microservices évolutives

La création d'architectures de microservices sécurisées, robustes et performantes commence par la conception. La conception axée sur le domaine joue un rôle essentiel dans le développement de services cohérents, faiblement couplés et alignés sur les capacités de l'entreprise. Au sein d'une architecture véritablement évolutive, chaque service peut être déployé, mis à l'échelle et mis à jour de manière autonome sans affecter les autres. Un aspect essentiel de la gestion efficace de l'architecture des microservices implique l'adoption d'un modèle de gouvernance décentralisé, dans lequel chaque microservice dispose d'une équipe dédiée chargée de prendre les décisions liées au service, par exemple, choisir la bonne pile technologique et concevoir des interfaces de programmation d'applications (API). Il est impératif de garantir que les API sont bien définies et sécurisées, avec des interactions entre les microservices gérées via des passerelles API. Une gestion robuste des API comprend la gestion des versions des API, la garantie de la compatibilité ascendante et la sécurisation des communications.

L'observabilité est essentielle pour détecter et résoudre rapidement les problèmes dans une architecture distribuée. Une surveillance, une journalisation et un traçage complets permettent aux équipes d'observer en permanence l'état et la santé des microservices. Des stratégies telles que l'intégration de disjoncteurs, de tentatives, de délais d'attente et de replis améliorent la résilience du système et permettent aux microservices de gérer facilement les pannes. La protection des données et le respect des exigences de conformité sont également essentiels, tout comme les tests réguliers de performances et de charge. Les organisations peuvent garantir que chaque microservice fonctionne et évolue correctement, tout en garantissant la résilience de l'ensemble du système en donnant la priorité à la sécurité, à la conformité et aux tests réguliers.

Comment les pratiques DevOps peuvent-elles prendre en charge l’évolutivité ?

DevOps, une méthodologie de développement logiciel ancrée dans une approche ascendante, automatise diverses parties du cycle de vie du développement logiciel. Il est essentiel d’adhérer aux meilleures pratiques en matière de conception de microservices tout en employant des outils et techniques DevOps pour maximiser la relation symbiotique entre les deux pratiques. Dans DevOps, tout peut être automatisé, depuis l'intégration et les tests de code jusqu'au déploiement et au provisionnement de l'infrastructure. L'automatisation est cruciale pour gérer efficacement le déploiement et la mise à l'échelle de nombreux services indépendants.

Dans CI/CD, une pratique clé du DevOps, les modifications de code sont régulièrement intégrées dans un référentiel partagé, suivies de tests et de déploiements automatisés. Les pipelines CI/CD peuvent faciliter le développement et la maintenance de l'architecture de microservices en permettant l'itération et le déploiement rapides de nouveau code afin que les nouvelles fonctionnalités et mises à jour puissent être rapidement mises à l'échelle. La surveillance et la journalisation continues, un autre aspect important de la méthodologie DevOps, peuvent aider les développeurs à évaluer les besoins en performances et en évolutivité de chaque microservice. L'utilisation d'outils DevOps permet aux développeurs d'utiliser l'automatisation pour atténuer la complexité accrue qui peut accompagner l'architecture des microservices.

Outils et technologies utilisés dans les microservices et DevOps

Il existe plusieurs technologies essentielles qui sous-tendent les architectures de microservices. Ils comprennent:

• Technologies de conteneurisation et d’orchestration. Les conteneurs fournissent des environnements isolés pour les microservices, garantissant un fonctionnement cohérent sur différentes plates-formes et infrastructures. Les logiciels de conteneurisation, y compris Docker, sont souvent proposés via la plateforme en tant que service (modèle PaaS). Les outils d'orchestration comme Kubernetes gèrent ces conteneurs.
• Plateformes cloud. Les services cloud offrent une évolutivité à la demande, s'alignant étroitement sur les besoins d'une architecture de microservices évolutive.
• Outils CI/CD. Les serveurs d'automatisation, tels que Jenkins et TeamCity, permettent aux développeurs d'automatiser la création, les tests et le déploiement, facilitant ainsi l'intégration et la livraison continues.
• Infrastructure en tant que code (IaC). Les outils IaC, notamment Ansible et Terraform, permettent une configuration et un déploiement automatisés des environnements d'infrastructure, ce qui garantit rapidité et cohérence.

Quelle est la prochaine étape pour les microservices et DevOps ?

Les technologies nouvelles et émergentes transforment les architectures de microservices évolutives. L'IA est de plus en plus intégrée aux flux de travail DevOps, créant une méthodologie connue sous le nom d'AIOps. Au sein des architectures de microservices, l'AIOps peut automatiser des tâches complexes, prédire les problèmes avant qu'ils ne surviennent et optimiser l'allocation des ressources. La tendance émergente de l'informatique sans serveur, où les fournisseurs de cloud gèrent de manière dynamique la distribution des ressources des machines, permettant aux entreprises d'exécuter des applications et des services sans avoir à gérer l'infrastructure sous-jacente, offre une évolutivité et une rentabilité sans précédent aux architectures de microservices. De plus, la dynamique en faveur des architectures cloud natives devrait croître de façon exponentielle à mesure que de plus en plus d’organisations adoptent des solutions hybrides et multi-cloud pour éviter la dépendance vis-à-vis d’un fournisseur, améliorer la résilience et capitaliser sur les atouts uniques des diverses plateformes cloud.

À mesure que la demande d’évolutivité s’intensifie, la migration vers une architecture de microservices va s’accélérer, et l’adoption de méthodologies DevOps peut aider les organisations à rester compétitives. DevOps n'est pas simplement un ensemble de technologies. Il s'agit plutôt d'une culture organisationnelle qui donne la priorité à l'amélioration continue, à la collaboration entre les équipes et à l'adaptabilité. Il encourage le développement modulaire et indépendant de services, en synergie transparente avec l'architecture de microservices. En exploitant la relation symbiotique entre les pratiques DevOps et les architectures de microservices, les organisations peuvent créer des solutions logicielles sécurisées, robustes et évolutives adaptées à des paysages dynamiques et évolutifs.