Микросервистік архитектураға кіріспе: Жобалаудан тәжірибеге дейінгі негізгі мәселелер

Микросервистік архитектура бағдарламалық жасақтаманы әзірлеудің танымал әдісі ретінде, қосымшаны желі арқылы байланысатын шағын, дербес қызметтер жиынтығы ретінде құрады. Дәстүрлі монолиттік архитектурамен салыстырғанда, микросервистер жақсырақ масштабтауды, икемділікті және қателерге төзімділікті қамтамасыз ете алады. Алайда, микросервистер күрделілікті енгізеді, мұқият жобалау мен жүзеге асыруды қажет етеді. Бұл мақала жаңадан бастаушыларға микросервистік архитектураға кіріспе нұсқаулығын ұсынуға, микросервистердің негізгі тұжырымдамаларын, жобалау қағидаларын және практикалық дағдыларын түсінуге көмектесуге бағытталған.

I. Микросервистік архитектураның негізгі тұжырымдамалары

Микросервистік архитектураға терең енуден бұрын, келесі негізгі тұжырымдамаларды түсіну маңызды:

1. Қызмет (Service): Жеке орналастырылған, бірыңғай жауапкершілігі бар бағдарламалық жасақтама модулі. Әрбір қызмет белгілі бір бизнес функциясын орындауға жауапты болуы керек.

2. Дербестік (Autonomous): Әрбір қызмет басқа қызметтерге әсер етпей, жеке орналастырыла, жаңартыла және кеңейтіле алуы керек. Бұл қызметтер бір-бірінен барынша ажыратылуы керек және нақты анықталған API арқылы байланысуы керек дегенді білдіреді.

3. Доменге негізделген жобалау (Domain-Driven Design, DDD): DDD - бұл бағдарламалық жасақтаманы домендік тұжырымдамалар жиынтығы ретінде модельдеуді баса көрсететін бағдарламалық жасақтаманы әзірлеу әдісі. Микросервистік архитектурада DDD бізге қызмет шекараларын анықтауға және бөлуге көмектеседі, әрбір қызметтің нақты анықталған бизнес саласының айналасында болуын қамтамасыз етеді.

4. API шлюзі (API Gateway): Клиенттердің микросервистік кластерге кіру нүктесі ретінде, сұраныс бағыттау, аутентификация, трафикті басқару және т.б. функцияларына жауапты.

5. Қызметті табу (Service Discovery): Қызметтерге басқа қызметтерді іске қосылған кезде динамикалық түрде табуға және қосылуға мүмкіндік береді.

6. Хабарламалар кезегі (Message Queue): Қызметтер арасындағы асинхронды байланыс үшін қолданылады, ажыратуды жүзеге асырады және жүйенің масштабталуын жақсартады. Жалпы хабарламалар кезегіне Kafka, RabbitMQ және т.б. жатады.

7. Бөлінген транзакция (Distributed Transaction): Микросервистер бөлінген жүйе болғандықтан, дәстүрлі транзакцияларды басқару әдістері енді қолданылмайды. Saga үлгісі сияқты бөлінген транзакция шешімдерін пайдалану қажет.

II. Микросервистік архитектураның жобалау қағидалары

Төменде микросервистік архитектураны жобалау кезінде сақтау қажет негізгі қағидалар берілген:

1. Бірыңғай жауапкершілік қағидасы (Single Responsibility Principle): Әрбір қызмет тек бір бизнес функциясына жауапты болуы керек, қызметтің тым үлкен болуына жол бермеу керек.

2. Шектелген контекст (Bounded Context): Қосымшаны бірнеше шектелген контекстке бөліңіз, әрбір контекст белгілі бір бизнес саласына сәйкес келеді. Қызмет шектелген контексттің айналасында жобалануы керек, қызмет ішіндегі сәйкестікті қамтамасыз ету керек.

3. API-ге басымдық (API-First): Қызметті жобалаудан бұрын, алдымен қызметтің API-ін анықтаңыз. API анық, тұрақты және пайдалануға оңай болуы керек.

4. Автоматтандыру (Automation): Автоматтандыру - микросервистік архитектураның кілті. Автоматтандырылған орналастыру, тестілеу, мониторинг және кеңейту әзірлеу тиімділігі мен жүйе сенімділігін айтарлықтай арттыра алады.

5. Қатеге төзімділік (Fault Tolerance): Микросервистік архитектурада қызметтер арасындағы тәуелділік каскадтық ақауларға әкелуі мүмкін. Сондықтан, жүйенің қатеге төзімділігін арттыру үшін шаралар қабылдау қажет, мысалы, ажыратқыштарды, қайталау механизмдерін және балқытқыштарды пайдалану.

6. Байқауға болатындық (Observability): Микросервистік жүйенің жағдайын бақылау өте маңызды. Мәселелерді уақытында анықтау және шешу үшін сұраныс кідірісі, қателер деңгейі және ресурс пайдалану сияқты әртүрлі көрсеткіштерді жинау және талдау қажет.

III. Микросервистік архитектураның практикалық қадамдары

Төменде нөлден бастап микросервистік архитектураны құрудың практикалық қадамдары берілген:

1. Бизнес саласын анықтау: Алдымен, қосымшаның бизнес саласын терең талдау, негізгі бизнес функцияларын анықтау қажет. Қосымшаны бірнеше шектелген контекстке бөлу үшін DDD әдісін пайдалануға болады.

2. Қызмет шекараларын бөлу: Бизнес саласына және шектелген контекстке сәйкес қызмет шекараларын анықтаңыз. Әрбір қызмет нақты анықталған бизнес саласының айналасында жобалануы керек.

3. API анықтау: Әрбір қызмет үшін анық, тұрақты API анықтаңыз. API RESTful стилін пайдалануы керек және OpenAPI (Swagger) арқылы құжатталуы керек.

openapi: 3.0.0
info:
  title: User Service
  version: 1.0.0
paths:
  /users/{userId}:
    get:
      summary: Get user by ID
      parameters:
        - name: userId
          in: path
          required: true
          schema:
            type: integer
      responses:
        '200':
          description: Successful operation
          content:
            application/json:
              schema:
                type: object
                properties:
                  id:
                    type: integer
                  name:
                    type: string

4. Технологиялық стек таңдау: Сіздің командаңызға және жобаңызға сәйкес келетін технологиялық стекті таңдаңыз. Микросервистердің кең таралған технологиялық стектеріне мыналар кіреді:

   • Бағдарламалау тілдері: Java (Spring Boot), Go (Golang), Node.js (Express.js), C# (.NET)
   • Контейнерлеу: Docker
   • Контейнерлерді оркестрлеу: Kubernetes, Docker Swarm
   • API шлюзі: Kong, Apigee, Tyk
   • Сервистерді табу: Eureka, Consul, etcd
   • Хабарламалар кезегі: Kafka, RabbitMQ
   • Конфигурацияны басқару: Spring Cloud Config, Consul
   • Мониторинг: Prometheus, Grafana, ELK Stack (Elasticsearch, Logstash, Kibana)

5. Сервистерді құру: Әрбір сервисті таңдалған технологиялық стек арқылы құрыңыз. Әрбір сервис жалғыз жауапкершілік қағидатына сәйкес келетініне және тәуелсіз орналастырыла және кеңейтіле алатынына көз жеткізіңіз.

6. API шлюзін іске асыру: Клиенттік сұрауларды сәйкес сервистерге бағыттау үшін API шлюзін конфигурациялаңыз. API шлюзі сонымен қатар аутентификацияны, авторизацияны, трафикті басқаруды және т.б. өңдей алады.

7. Сервистерді орналастыру: Контейнерлеу технологиясын пайдаланып, сервистерді бейнелерге ораңыз және контейнерлерді оркестрлеу жүйесін пайдаланып кластерге орналастырыңыз.

8. Сервистерді табуды конфигурациялау: Сервистердің басқа сервистерді динамикалық түрде тауып, қосылуы үшін сервистерді табу механизмін конфигурациялаңыз.

9. Асинхронды байланысты іске асыру: Сервистер арасындағы асинхронды байланысты іске асыру үшін хабарламалар кезегін пайдаланыңыз. Мысалы, пайдаланушыны тіркеу оқиғасын Kafka арқылы пошта сервисіне жіберуге болады, ал пошта сервисі қарсы алу хатын жіберуге жауапты.

10. Мониторингті жүзеге асыру: Әртүрлі көрсеткіштерді жинау және талдау үшін мониторинг жүйесін конфигурациялаңыз. Мониторинг деректерін визуализациялау үшін бақылау тақтасын пайдаланыңыз және мәселелерді уақытында анықтау және шешу үшін ескертулерді орнатыңыз.

Төртінші, құралдар ұсынысы

Микросервистер архитектурасын құру кезінде пайдалануға болатын кейбір пайдалы құралдар:

• Spring Boot: Тәуелсіз, өндірістік деңгейдегі Spring қосымшаларын жылдам құруға арналған танымал Java фреймворкі.

• Kubernetes: Контейнерленген қосымшаларды автоматтандырылған түрде орналастыру, кеңейту және басқару үшін ашық бастапқы кодты контейнерлерді оркестрлеу жүйесі.

• Docker: Қосымшаларды орауға, таратуға және іске қосуға арналған контейнерлеу платформасы.* Kafka: Нақты уақыттағы деректер құбырларын және ағынды қосымшаларды құруға арналған бөлінген ағынды өңдеу платформасы.

• Prometheus: Уақыттық деректерді жинау және талдау үшін ашық бастапқы кодты бақылау және ескерту жүйесі.

• Grafana: Бақылау тақталарын жасау және бақылау деректерін визуализациялау үшін деректерді визуализациялау құралы.

V. Монолит vs Микросервистер: Таңдау теңгерімі

Талқылауда Stack Overflow монолитті архитектурада 100 миллион пайдаланушыға дейін кеңейе алатыны, ал Amazon мыңдаған микросервистерді кеңейту үшін пайдаланатыны айтылды. Бұл монолитті немесе микросервистік архитектураны таңдаудың кілті технологиялық трендтерді соқыр түрде қудалау емес, бизнес қажеттіліктері мен командалық мүмкіндіктерді түсіну екенін көрсетеді.

Монолитті архитектураның артықшылықтарына мыналар кіреді:

• Әзірлеу мен орналастыруды жеңілдету: Барлық код бір код базасында болады, оны құру, сынау және орналастыру оңай.
• Транзакцияларды басқаруды жеңілдету: Дәстүрлі транзакцияларды басқару әдістерін монолитті қосымшаларға оңай қолдануға болады.
• Техникалық қызмет көрсетудің күрделілігін азайту: Тек бір қосымшаны басқару керек, бұл техникалық қызмет көрсету шығындарын азайтады.

Микросервистік архитектураның артықшылықтарына мыналар кіреді:

• Масштабтауды жақсарту: Әрбір қызметті жеке кеңейтуге және қажетіне қарай ресурстарды бөлуге болады.
• Икемділікті арттыру: Әртүрлі қызметтерді құру үшін әртүрлі технологиялық стектерді пайдалануға болады.
• Төзімділікті арттыру: Бір қызметтің істен шығуы басқа қызметтерге әсер етпейді.
• Командалық автономияны ынталандыру: Әрбір команда өз қызметтерін дербес әзірлеп, орналастыра алады.

Сондықтан, архитектураны таңдағанда, жоғарыда аталған факторларды ескеру және нақты жағдайларға сәйкес шешім қабылдау қажет. Егер сіздің қосымшаңыз салыстырмалы түрде қарапайым болса және командаңыздың көлемі аз болса, онда монолитті архитектура жақсы таңдау болуы мүмкін. Егер сіздің қосымшаңыз өте күрделі болса, командаңыздың көлемі үлкен болса және жоғары масштабтау мен икемділік қажет болса, онда микросервистік архитектура сізге көбірек сәйкес келуі мүмкін.

VI. ҚорытындыМикросервистік архитектура - жақсырақ масштабтау, икемділік және қатеге төзімділік әкелетін қуатты бағдарламалық жасақтаманы әзірлеу әдісі. Алайда, микросервистер күрделілікті енгізеді, ол мұқият жобалау мен іске асыруды қажет етеді. Бұл мақала микросервистік архитектураға кіріспе нұсқаулығын ұсынады, ол сізге микросервистердің негізгі тұжырымдамаларын, жобалау принциптерін және практикалық дағдыларын түсінуге көмектеседі деп үміттенеді, осылайша микросервистерге негізделген қосымшаларды сәтті құра аласыз. Есіңізде болсын, күміс оқ жоқ, сәйкес архитектураны таңдау бизнес қажеттіліктерін, команданың мүмкіндіктерін және технологиялық стекін жан-жақты қарастыруды қажет етеді.