Scalability Challenges in Microservices Architecture. A DevOps հեռանկար

Քանի որ թվային օգտատերերի բազան ընդլայնվում է ամբողջ աշխարհում, ծրագրային ապահովման ձեռնարկությունների համար ավելի ու ավելի կարևոր է ապահովել, որ իրենց հավելվածներն ու արտադրանքները նախատեսված են մեծ և աճող քանակությամբ տվյալների և տրաֆիկի համար: Կարևոր է նաև, որ այս համակարգերը լինեն մասշտաբային և ունենան մեծ և ավելացած աշխատանքային ծանրաբեռնվածություն կամ տվյալների քանակություն կարգավորելու ունակություն ինչպես գծային, այնպես էլ ոչ գծային եղանակներով: Սանդղելի լուծումների պահանջարկն անցել է դեպի միկրոծառայությունների ճարտարապետություն, որտեղ հավելվածները բաղկացած են ինքնուրույն մշակված և տեղակայված ծառայություններից, որոնք հաղորդակցվում են թեթև արձանագրությունների միջոցով: DevOps-ի մեթոդոլոգիաները, մասնավորապես ավտոմատացումը, շարունակական ինտեգրումը/շարունակական առաքումը (CI/CD) և կոնտեյներների կազմակերպումը, կարող են բարելավել միկրոծառայությունների մասշտաբայնությունը՝ հնարավորություն տալով արագ, արդյունավետ և հուսալի մասշտաբային գործողություններ:

Ինչու՞ մասշտաբայնություն:

Կան բազմաթիվ պատճառներ, թե ինչու են ծրագրային ապահովման հավելվածները տեսնում ավելացված օգտագործման և երթևեկության մասին: Ամբողջ աշխարհում ավելի շատ օգտատերեր են մուտք գործում թվային հավելվածներ, և ձեռնարկությունները ընդլայնում են իրենց հասանելիությունը գլոբալ՝ դրանք սպասարկելու համար: 2023 թվականի սկզբի դրությամբ ինտերնետն ուներ 5.16 միլիարդ օգտագործող, որը ներկայացնում է աշխարհի բնակչության 64.4 տոկոսը և 98 միլիոն Այդ օգտատերերից առաջին անգամ մուտք են գործել 2022 թվականին: Այս օգտատերերն ակնկալում են հուսալի, բարձր հասանելիության ծրագրային արտադրանք: Բջջային հաշվարկների աճը, որն աճեց 3.2 տոկոսը 2022 թվականին անհրաժեշտ է լուծումներ, որոնք արդյունավետորեն գործում են տարբեր միջավայրերում: Միևնույն ժամանակ, նոր տեխնոլոգիաների բուռն ընդունումը պայմանավորված է հաշվողական պահանջների ավելացմամբ: AI-ն և ML-ը պահանջում են զգալի հաշվողական հզորություն և տվյալների մշակման հնարավորություններ, հատկապես երբ մոդելները դառնում են ավելի բարդ: Առաջացող եզրային հաշվողական տեխնոլոգիա, որտեղ մշակումը տեղի է ունենում ավելի մոտ տվյալների աղբյուրին, նույնպես պահանջում է ընդլայնելիություն։ Ստեղծված և մշակված տվյալների քանակի զանգվածային աճի մեկ այլ աղբյուր իրերի ինտերնետի (IoT) աճն է: Կանխատեսվում է, որ IoT-ը բաղկացած կլինի 25.4 միլիարդ սարքերից, որոնք կստեղծեն 73.1 զետաբայթ տվյալներ։ ըստ 2025. Այսօրվա խիստ մրցակցային և տեխնոլոգիաների վրա հիմնված շուկան պահանջում է, որ ձեռնարկությունները արագորեն հարմարվեն և ընդլայնեն իրենց առաջարկները՝ բավարարելու հաճախորդների փոփոխվող կարիքները և առաջ մնան մրցակիցներից:

Ինչպես են միկրոծառայությունների ճարտարապետությունը հնարավորություն տալիս մասշտաբայնության

Միկրոծառայությունների ճարտարապետությունները թույլ զուգակցված բաշխված ճարտարապետություններ են, որոնք առաջնահերթություն են տալիս ճկունությանը, ճկունությանը և մասշտաբայնությանը: Յուրաքանչյուր միկրոսերվիս կարող է մասշտաբավորվել ինքնուրույն՝ ելնելով իր յուրահատուկ պահանջներից՝ հնարավորություն տալով ռեսուրսների ծախսարդյունավետ և արդյունավետ բաշխում: Նմանապես, յուրաքանչյուր ծառայություն կարող է առանձին-առանձին հավասարակշռված լինել՝ նվազեցնելով խցանումների վտանգը, քանի որ տվյալների ծավալները մեծանում են: Յուրաքանչյուր միկրոսերվիս կարող է օգտագործել տարբեր տեխնոլոգիաներ՝ թույլ տալով ծրագրավորողներին ընտրել ծրագրավորման լեզուն կամ տվյալների բազան, որը լավագույնս համապատասխանում է առաջադրանքին: Միկրոսպասարկման ճարտարապետությունների բաշխված բնույթը նաև թույլ է տալիս մեկուսացնել անսարքությունը, որպեսզի մեկ ծառայության ձախողումը չվերացնի ամբողջ հավելվածը, ինչը հանգեցնում է ճկունության բարձրացման և համակարգի մասշտաբի նվազմանը:

Մասշտաբային ճարտարապետությունների ներդրման և պահպանման մարտահրավերները

Թեև միկրոծառայությունների ճարտարապետությունը, բնականաբար, հարմարվում է մասշտաբայնությանը, դժվարությունները մնում են, քանի որ համակարգերը մեծանում են չափերով և բարդությամբ: Արդյունավետ կառավարումը, թե ինչպես են ծառայությունները հայտնաբերում միմյանց և բաշխում բեռները, բարդանում է միկրոծառայությունների քանակի աճով: Բարդ համակարգերի միջև հաղորդակցությունը նաև որոշակի ուշացում է ներկայացնում, հատկապես երթևեկության ավելացման դեպքում, և հանգեցնում է հարձակման մակերեսի ավելացման՝ առաջացնելով անվտանգության մտահոգություններ: Միկրոծառայությունների ճարտարապետությունները նույնպես հակված են ավելի թանկ արժենալ, քան մոնոլիտ ճարտարապետությունները:

Սանդղելի միկրոծառայությունների ճարտարապետության նախագծման լավագույն փորձը

Անվտանգ, ամուր և լավ կատարող միկրոծառայությունների ճարտարապետության ստեղծումը սկսվում է դիզայնից: Դոմենի վրա հիմնված դիզայնը կենսական դեր է խաղում ծառայությունների մշակման գործում, որոնք համահունչ են, թույլ զուգակցված և համահունչ բիզնեսի հնարավորություններին: Իրական մասշտաբային ճարտարապետության շրջանակներում յուրաքանչյուր ծառայություն կարող է տեղակայվել, մասշտաբավորվել և թարմացվել ինքնուրույն՝ չազդելով մյուսների վրա: Միկրոծառայությունների ճարտարապետության արդյունավետ կառավարման կարևոր ասպեկտներից մեկը ներառում է ապակենտրոնացված կառավարման մոդելի ընդունումը, որտեղ յուրաքանչյուր միկրոսերվիս ունի հատուկ թիմ, որը պատասխանատու է ծառայության հետ կապված որոշումներ կայացնելու համար, օրինակ՝ ընտրելով ճիշտ տեխնոլոգիական փաթեթ և նախագծելով հավելվածների ծրագրավորման միջերեսներ (API): Ապահովել, որ API-ները լավ սահմանված և ապահով են, API-ի դարպասների միջոցով կառավարվող միկրոծառայությունների միջև փոխազդեցությամբ, հրամայական է: API-ի կայուն կառավարումը ներառում է API-ի տարբերակների մշակում, հետամնաց համատեղելիության ապահովում և հաղորդակցության ապահովում:

Դիտորդականությունը չափազանց կարևոր է բաշխված ճարտարապետության մեջ խնդիրները արագ հայտնաբերելու և լուծելու համար: Համապարփակ մոնիտորինգը, անտառահատումը և հետագծումը թիմերին թույլ են տալիս շարունակաբար հետևել միկրոծառայությունների վիճակին և առողջական վիճակին: Ռազմավարությունները, ինչպիսիք են ավտոմատ անջատիչները, կրկնվող փորձերը, ժամանակի ընդհատումները և հետադարձ կապերը, բարելավում են համակարգի ճկունությունը և թույլ են տալիս միկրոսերվիսներին հեշտությամբ լուծել անսարքությունները: Տվյալների պաշտպանությունը և համապատասխանության պահանջներին հետևելը նույնպես կարևոր են, ինչպես նաև կատարողականի և բեռնվածության կանոնավոր թեստերը: Կազմակերպությունները կարող են երաշխավորել, որ յուրաքանչյուր միկրոսերվիս լավ է աշխատում և մասշտաբներ ունի՝ միաժամանակ ապահովելով ամբողջ համակարգի ճկունությունը՝ առաջնահերթություն տալով անվտանգությանը, համապատասխանությանը և կանոնավոր փորձարկմանը:

Ինչպե՞ս կարող են DevOps-ի պրակտիկան աջակցել մասշտաբայնությանը:

DevOps-ը՝ ծրագրային ապահովման մշակման մեթոդոլոգիան, որը հիմնված է ներքևից վեր մոտեցման վրա, ավտոմատացնում է ծրագրային ապահովման մշակման կյանքի ցիկլի տարբեր մասերը: Կարևոր է պահպանել միկրոծառայությունների նախագծման լավագույն փորձը, միևնույն ժամանակ կիրառելով DevOps գործիքներն ու տեխնիկան՝ առավելագույնի հասցնելու երկու պրակտիկաների միջև սիմբիոտիկ հարաբերությունները: DevOps-ում ամեն ինչ՝ կոդի ինտեգրումից և փորձարկումից մինչև տեղակայում և ենթակառուցվածքների ապահովում, կարող են ավտոմատացվել: Ավտոմատացումը շատ կարևոր է բազմաթիվ անկախ ծառայությունների տեղակայման և մասշտաբի արդյունավետ կառավարման համար:

CI/CD-ում՝ DevOps-ի հիմնական պրակտիկայում, կոդերի փոփոխությունները կանոնավոր կերպով ներառվում են ընդհանուր պահոցում, որին հաջորդում են ավտոմատացված թեստավորում և տեղակայում: CI/CD խողովակաշարերը կարող են օգնել միկրոծառայությունների ճարտարապետության զարգացմանն ու պահպանմանը՝ թույլ տալով արագ կրկնել և տեղակայել նոր կոդ, որպեսզի նոր հնարավորություններն ու թարմացումները կարողանան արագորեն ընդլայնվել: Շարունակական մոնիտորինգը և գրանցումը, որը DevOps մեթոդաբանության ևս մեկ կարևոր կողմ է, կարող է օգնել մշակողներին գնահատել յուրաքանչյուր միկրոծառայության կատարողականը և մասշտաբայնության կարիքները: DevOps գործիքների ներգրավումը թույլ է տալիս ծրագրավորողներին օգտագործել ավտոմատացում՝ մեղմելու բարդությունը, որը կարող է առաջանալ միկրոծառայությունների ճարտարապետության հետ մեկտեղ:

Գործիքներ և տեխնոլոգիաներ, որոնք օգտագործվում են միկրոսերվիսներում և DevOps-ում

Կան մի քանի հիմնական տեխնոլոգիաներ, որոնք հիմնված են միկրոծառայությունների ճարտարապետության վրա: Դրանք ներառում են.

• Կոնտեյներացման և նվագախմբի տեխնոլոգիաներ. Կոնտեյներներն ապահովում են մեկուսացված միջավայրեր միկրոծառայությունների համար՝ ապահովելով հետևողական աշխատանք տարբեր հարթակներում և ենթակառուցվածքներում: Կոնտեյներացման ծրագրակազմը, ներառյալ Docker-ը, հաճախ առաջարկվում է հարթակ-որպես ծառայություն (PaaS մոդել): Kubernetes-ի նման նվագախմբային գործիքները կառավարում են այս բեռնարկղերը:
• Ամպային հարթակներ. Ամպային ծառայություններն առաջարկում են ըստ պահանջի մասշտաբայնություն՝ սերտորեն համահունչ մասշտաբային միկրոծառայությունների ճարտարապետության պահանջներին:
• CI/CD գործիքներ. Ավտոմատացման սերվերները, ինչպիսիք են Jenkins-ը և TeamCity-ն, թույլ են տալիս ծրագրավորողներին ավտոմատացնել կառուցումը, փորձարկումը և տեղակայումը` հեշտացնելով շարունակական ինտեգրումն ու առաքումը:
• Ենթակառուցվածքը որպես կոդ (IaC): IaC գործիքները, ներառյալ Ansible-ը և Terraform-ը, հնարավորություն են տալիս ենթակառուցվածքային միջավայրերի ավտոմատ կազմաձևում և տեղակայում, ինչը ապահովում է արագություն և հետևողականություն:

Ի՞նչ է սպասվում միկրոսերվիսներին և DevOps-ին:

Նոր և զարգացող տեխնոլոգիաները փոխակերպում են մասշտաբային միկրոծառայությունների ճարտարապետությունը: AI-ն ավելի ու ավելի է ինտեգրվում DevOps-ի աշխատանքային հոսքերին՝ ստեղծելով մեթոդաբանություն, որը հայտնի է որպես AIOps: Միկրոծառայությունների ճարտարապետության շրջանակներում AIOps-ները կարող են ավտոմատացնել բարդ առաջադրանքները, կանխատեսել խնդիրները նախքան դրանք առաջանալը և օպտիմալացնել ռեսուրսների բաշխումը: Առանց սերվերի հաշվարկման ձևավորվող միտումը, որտեղ ամպային մատակարարները դինամիկ կերպով կառավարում են մեքենայական ռեսուրսների բաշխումը, թույլ տալով ձեռնարկություններին գործարկել հավելվածներ և ծառայություններ՝ առանց հիմքում ընկած ենթակառուցվածքը կառավարելու, առաջարկում է աննախադեպ մասշտաբայնություն և ծախսարդյունավետություն միկրոծառայությունների ճարտարապետությանը: Ավելին, ակնկալվում է, որ ամպային բնիկ ճարտարապետությունների թափը կաճի էքսպոնենցիալ, քանի որ ավելի շատ կազմակերպություններ ընդունում են հիբրիդային և բազմաամպային լուծումներ՝ խուսափելու վաճառողների արգելափակումից, բարձրացնելու ճկունությունը և կապիտալացնելու տարբեր ամպային հարթակների եզակի առավելությունները:

Քանի որ մասշտաբայնության պահանջարկն ուժեղանում է, միգրացիան դեպի միկրոծառայությունների ճարտարապետություն կարագանա, և DevOps մեթոդոլոգիաների ընդունումը կարող է օգնել կազմակերպություններին մնալ մրցունակ: DevOps-ը պարզապես տեխնոլոգիաների մի շարք չէ: Ավելի շուտ, դա կազմակերպչական մշակույթ է, որն առաջնահերթություն է տալիս շարունակական բարելավմանը, թիմային համագործակցությանը և հարմարվողականությանը: Այն խրախուսում է ծառայությունների մոդուլային, անկախ զարգացումը՝ անխափան կերպով զուգակցելով միկրոծառայությունների ճարտարապետության հետ: Օգտագործելով DevOps-ի պրակտիկաների և միկրոծառայությունների ճարտարապետությունների միջև սիմբիոտիկ հարաբերությունները՝ կազմակերպությունները կարող են ստեղծել անվտանգ, ամուր և մասշտաբային ծրագրային լուծումներ՝ հարմարեցված դինամիկ և զարգացող լանդշաֆտներին: