Проблеми масштабованості в архітектурі мікросервісів: перспектива DevOps

Оскільки цифрова база користувачів розширюється в усьому світі, для розробників програмного забезпечення стає все більш важливим переконатися, що їхні програми та продукти розроблені для обробки великих і зростаючих обсягів даних і трафіку. Також важливо, щоб ці системи були масштабованими та мали здатність обробляти велике та збільшене робоче навантаження або обсяг даних як лінійним, так і нелінійним способом. Попит на масштабовані рішення перейшов до архітектури мікросервісів, де програми складаються з незалежно розроблених і розгорнутих сервісів, які спілкуються через спрощені протоколи. Методології DevOps, зокрема автоматизація, безперервна інтеграція/безперервна доставка (CI/CD) і оркестровка контейнерів, можуть покращити масштабованість мікросервісів, забезпечуючи швидкі, ефективні та надійні операції масштабування.

Чому масштабованість?

Є багато причин, чому програмні додатки спостерігають збільшення використання та трафіку. Більше користувачів у всьому світі отримують доступ до цифрових додатків, і компанії розширюють свій охоплення по всьому світу, щоб обслуговувати їх. Станом на початок 2023 року Інтернет мав 5.16 млр користувачів, що становить 64.4 відсотка населення світу 98 млн з тих користувачів, які вперше ввійшли в систему у 2022 році. Ці користувачі очікують надійних, високодоступних програмних продуктів. Підйом мобільних комп’ютерів, який зростав 3.2 відсотків у 2022 році вимагає рішень, які ефективно працюють у різноманітних середовищах. Тим часом бурхливе впровадження нових технологій супроводжується зростанням вимог до комп’ютерів. AI та ML вимагають значної обчислювальної потужності та можливостей обробки даних, особливо коли моделі стають складнішими. Виникаючі технологія периферійних обчислень, у якому обробка відбувається ближче до джерела даних, також вимагає масштабованості. Іншим джерелом значного збільшення обсягу даних, що генеруються та обробляються, є розвиток Інтернету речей (IoT). Передбачається, що IoT складатиметься з 25.4 мільярда пристроїв, які генеруватимуть 73.1 зетабайта даних. по 2025. Сучасний висококонкурентний і орієнтований на технології ринок вимагає від компаній швидкого пристосування та масштабування своїх пропозицій, щоб відповідати мінливим потребам клієнтів і залишатися попереду конкурентів.

Як архітектури мікросервісів забезпечують масштабованість

Архітектури мікросервісів — це слабко пов’язані розподілені архітектури, які надають пріоритет гнучкості, гнучкості та масштабованості. Кожен мікросервіс можна масштабувати автономно на основі його унікальних вимог, забезпечуючи економічно ефективний розподіл ресурсів. Подібним чином кожна служба може бути збалансована окремо, що зменшує ризик виникнення вузьких місць із збільшенням обсягів даних. Кожен мікросервіс може використовувати різні технології, дозволяючи розробникам вибирати мову програмування або базу даних, яка найкраще відповідає завданню. Розподілений характер архітектур мікросервісів також дозволяє ізолювати помилки, щоб збій в одній службі не призводив до зупинки всієї програми, що призвело до підвищення стійкості та скорочення часу простою в міру масштабування системи.

Проблеми впровадження та підтримки масштабованих архітектур

Хоча архітектури мікросервісів природно піддаються масштабованості, проблеми залишаються, оскільки системи зростають у розмірах і складності. Ефективне керування тим, як служби виявляють одна одну та розподіляють навантаження, стає складним із збільшенням кількості мікросервісів. Зв’язок між складними системами також створює певну затримку, особливо зі збільшенням трафіку, і призводить до збільшення поверхні атаки, що викликає занепокоєння щодо безпеки. Архітектури мікросервісів також, як правило, дорожчі у реалізації, ніж монолітні архітектури.

Найкращі практики для проектування масштабованих архітектур мікросервісів

Створення безпечних, надійних і високопродуктивних архітектур мікросервісів починається з проектування. Дизайн, орієнтований на домен, відіграє життєво важливу роль у розробці зв’язаних, слабко пов’язаних і узгоджених із можливостями бізнесу послуг. У рамках дійсно масштабованої архітектури кожна служба може бути розгорнута, масштабована та оновлена ​​автономно, не впливаючи на інші. Одним з важливих аспектів ефективного управління архітектурою мікросервісів є прийняття децентралізованої моделі управління, у якій кожен мікросервіс має спеціальну команду, відповідальну за прийняття рішень, пов’язаних із сервісом, наприклад, вибір правильного технологічного стеку та розробку інтерфейсів прикладного програмування (API). Вкрай важливо переконатися, що API є чітко визначеними та безпечними, а взаємодія між мікросервісами керується через шлюзи API. Надійне керування API включає керування версіями API, забезпечення зворотної сумісності та захист зв’язку.

Спостережливість має вирішальне значення для швидкого виявлення та вирішення проблем у розподіленій архітектурі. Комплексний моніторинг, журналювання та відстеження дозволяють командам постійно спостерігати за станом і працездатністю мікросервісів. Такі стратегії, як включення автоматичних вимикачів, повторних спроб, тайм-аутів і резервних варіантів, покращують стійкість системи та дозволяють мікросервісам легко справлятися з несправностями. Захист даних і дотримання вимог відповідності також важливі, як і регулярні тести продуктивності та навантаження. Організації можуть гарантувати, що кожен мікросервіс працює та добре масштабується, водночас забезпечуючи стійкість усієї системи, віддаючи пріоритет безпеці, відповідності та регулярному тестуванню.

Як практики DevOps можуть підтримувати масштабованість?

DevOps, методологія розробки програмного забезпечення, заснована на висхідному підході, автоматизує різні частини життєвого циклу розробки програмного забезпечення. Важливо дотримуватися найкращих практик щодо проектування мікросервісів, одночасно використовуючи інструменти та методи DevOps, щоб максимізувати симбіотичний зв’язок між двома практиками. У DevOps можна автоматизувати все, від інтеграції коду та тестування до розгортання та надання інфраструктури. Автоматизація має вирішальне значення для ефективного керування розгортанням і масштабуванням численних незалежних служб.

У CI/CD, ключовій практиці DevOps, зміни коду регулярно вносяться в спільне сховище з подальшим автоматизованим тестуванням і розгортанням. Конвеєри CI/CD можуть допомогти в розробці та підтримці архітектури мікросервісів, дозволяючи швидку ітерацію та розгортання нового коду, щоб нові функції та оновлення можна було швидко масштабувати. Постійний моніторинг і журналювання, ще один важливий аспект методології DevOps, можуть допомогти розробникам оцінити продуктивність і потреби в масштабованості кожного мікросервісу. Залучення інструментів DevOps дозволяє розробникам використовувати автоматизацію для пом’якшення підвищеної складності, яка може виникнути разом з архітектурою мікросервісів.

Інструменти та технології, що використовуються в мікросервісах і DevOps

Є кілька основних технологій, що лежать в основі архітектур мікросервісів. Вони включають:

• Технології контейнеризації та оркестровки. Контейнери забезпечують ізольоване середовище для мікросервісів, забезпечуючи послідовну роботу на різних платформах та інфраструктурах. Програмне забезпечення для контейнеризації, включаючи Docker, часто пропонується через платформу як послугу (модель PaaS). Інструменти оркестровки, такі як Kubernetes, керують цими контейнерами.
• Хмарні платформи. Хмарні сервіси пропонують масштабованість за вимогою, що тісно відповідає потребам масштабованої архітектури мікросервісів.
• Інструменти CI/CD. Сервери автоматизації, такі як Jenkins і TeamCity, дозволяють розробникам автоматизувати створення, тестування та розгортання, сприяючи безперервній інтеграції та доставці.
• Інфраструктура як код (IaC). Інструменти IaC, включаючи Ansible і Terraform, дозволяють автоматизовано конфігурувати та розгортати інфраструктурні середовища, що забезпечує швидкість і послідовність.

Що далі для мікросервісів і DevOps?

Нові технології трансформують масштабовані архітектури мікросервісів. AI все більше інтегрується в робочі процеси DevOps, створюючи методологію, відому як AIOps. В архітектурі мікросервісів AIOps може автоматизувати складні завдання, передбачати проблеми до їх виникнення та оптимізувати розподіл ресурсів. Нова тенденція безсерверних обчислень, коли хмарні провайдери динамічно керують розподілом машинних ресурсів, дозволяючи підприємствам запускати програми та служби без необхідності керувати основною інфраструктурою, пропонує безпрецедентну масштабованість і економічну ефективність для архітектур мікросервісів. Більше того, очікується, що поштовх до хмарних архітектур зростатиме в геометричній прогресії, оскільки все більше організацій запровадять гібридні та багатохмарні рішення, щоб уникнути прив’язки до постачальників, підвищити стійкість і використати унікальні переваги різноманітних хмарних платформ.

Оскільки попит на масштабованість посилюється, міграція до архітектури мікросервісів прискориться, а впровадження методологій DevOps може допомогти організаціям залишатися конкурентоспроможними. DevOps — це не просто набір технологій. Скоріше, це організаційна культура, яка надає пріоритет постійному вдосконаленню, міжкомандній співпраці та адаптивності. Він заохочує модульну, незалежну розробку сервісів, бездоганно поєднуючись з архітектурою мікросервісів. Використовуючи симбіотичний зв’язок між практиками DevOps і архітектурою мікросервісів, організації можуть створювати безпечні, надійні та масштабовані програмні рішення, адаптовані до динамічних ландшафтів, що розвиваються.