Mikroservisų architektūros įvadas: pagrindiniai aspektai nuo projektavimo iki praktikos

Mikroservisų architektūra, kaip populiarus programinės įrangos kūrimo metodas, konstruoja aplikacijas kaip mažų, autonominių servisų rinkinį, kurie bendrauja per tinklą. Palyginti su tradicine monolitine architektūra, mikroservisai gali užtikrinti geresnį mastelio keitimą, lankstumą ir atsparumą gedimams. Tačiau mikroservisai taip pat įveda sudėtingumą, reikalaujantį kruopštaus projektavimo ir įgyvendinimo. Šis straipsnis skirtas pradedantiesiems pateikti mikroservisų architektūros įvadinį vadovą, padedantį suprasti pagrindines mikroservisų sąvokas, projektavimo principus ir praktinius įgūdžius.

I. Pagrindinės mikroservisų architektūros sąvokos

Prieš gilinantis į mikroservisų architektūrą, būtina suprasti šias pagrindines sąvokas:

1. Servisas (Service): Nepriklausomai diegiamas programinės įrangos modulis, turintis vieną atsakomybę. Kiekvienas servisas turėtų būti atsakingas už konkrečios verslo funkcijos atlikimą.

2. Autonomiškumas (Autonomous): Kiekvienas servisas turėtų būti galimas diegti, atnaujinti ir plėsti nepriklausomai, nedarant įtakos kitiems servisams. Tai reiškia, kad servisai turėtų būti kuo labiau atsieti ir bendrauti per aiškiai apibrėžtas API.

3. Domeno valdomas dizainas (Domain-Driven Design, DDD): DDD yra programinės įrangos kūrimo metodas, pabrėžiantis programinės įrangos modeliavimą kaip domenų sąvokų rinkinį. Mikroservisų architektūroje DDD gali padėti mums identifikuoti ir apibrėžti servisų ribas, užtikrinant, kad kiekvienas servisas būtų orientuotas į aiškiai apibrėžtą verslo sritį.

4. API šliuzas (API Gateway): Kaip kliento prieigos taškas į mikroservisų klasterį, atsakingas už užklausų maršrutizavimą, autentifikavimą, autorizavimą, srauto valdymą ir kitas funkcijas.

5. Servisų atradimas (Service Discovery): Leidžia servisams vykdymo metu dinamiškai rasti ir prisijungti prie kitų servisų.

6. Žinučių eilė (Message Queue): Naudojama asinchroniniam servisų bendravimui, atsiejimui ir sistemos mastelio keitimo gerinimui. Dažniausiai naudojamos žinučių eilės yra Kafka, RabbitMQ ir kt.

7. Paskirstytos transakcijos (Distributed Transaction): Kadangi mikroservisai yra paskirstytos sistemos, tradiciniai transakcijų valdymo metodai nebetinka. Būtina naudoti paskirstytų transakcijų sprendimus, tokius kaip Saga modelis.

II. Mikroservisų architektūros projektavimo principai

Štai keletas pagrindinių principų, kurių reikia laikytis projektuojant mikroservisų architektūrą:

1. Vienos atsakomybės principas (Single Responsibility Principle): Kiekvienas servisas turėtų būti atsakingas tik už vieną verslo funkciją, vengiant, kad servisas būtų per daug didelis.

2. Ribotas kontekstas (Bounded Context): Padalinkite aplikaciją į kelis ribotus kontekstus, kiekvienas kontekstas atitinka konkrečią verslo sritį. Servisas turėtų būti projektuojamas aplink ribotą kontekstą, užtikrinant servisų vidaus nuoseklumą.

3. API prioritetas (API-First): Prieš projektuojant servisą, pirmiausia apibrėžkite serviso API. API turėtų būti aiškus, stabilus ir lengvai naudojamas.

4. Automatizavimas (Automation): Automatizavimas yra mikroservisų architektūros raktas. Automatizuotas diegimas, testavimas, stebėjimas ir plėtimas gali žymiai pagerinti kūrimo efektyvumą ir sistemos patikimumą.

5. Atsparumas gedimams (Fault Tolerance): Mikroservisų architektūroje servisų priklausomybės gali sukelti kaskadinius gedimus. Todėl reikia imtis priemonių, kad būtų padidintas sistemos atsparumas gedimams, pavyzdžiui, naudojant grandinės pertraukiklius, pakartojimo mechanizmus ir saugiklius.

6. Stebimumas (Observability): Labai svarbu stebėti mikroservisų sistemos būklę. Reikia rinkti ir analizuoti įvairius rodiklius, tokius kaip užklausų vėlavimas, klaidų dažnis ir išteklių panaudojimas, kad būtų galima laiku aptikti ir išspręsti problemas.

III. Mikroservisų architektūros praktiniai žingsniai

Štai praktiniai žingsniai, kaip sukurti mikroservisų architektūrą nuo nulio:

1. Nustatykite verslo sritį: Pirmiausia reikia atlikti išsamią aplikacijos verslo srities analizę, identifikuojant pagrindines verslo funkcijas. Galite naudoti DDD metodą, kad padalintumėte aplikaciją į kelis ribotus kontekstus.

2. Apibrėžkite servisų ribas: Pagal verslo sritį ir ribotus kontekstus nustatykite servisų ribas. Kiekvienas servisas turėtų būti projektuojamas aplink aiškiai apibrėžtą verslo sritį.

3. Apibrėžkite API: Apibrėžkite aiškius ir stabilius API kiekvienam servisui. API turėtų naudoti RESTful stilių ir būti dokumentuotas naudojant OpenAPI (Swagger).```yaml 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.  **Technologijų rinkinio pasirinkimas:** Pasirinkite technologijų rinkinį, tinkantį jūsų komandai ir projektui. Dažniausi mikroservisų technologijų rinkiniai apima:
    *   **Programavimo kalba:** Java (Spring Boot), Go (Golang), Node.js (Express.js), C# (.NET)
    *   **Konteinerizacija:** Docker
    *   **Konteinerių orkestravimas:** Kubernetes, Docker Swarm
    *   **API šliuzas:** Kong, Apigee, Tyk
    *   **Paslaugų atradimas:** Eureka, Consul, etcd
    *   **Žinučių eilės:** Kafka, RabbitMQ
    *   **Konfigūracijos valdymas:** Spring Cloud Config, Consul
    *   **Stebėjimas:** Prometheus, Grafana, ELK Stack (Elasticsearch, Logstash, Kibana)

5.  **Paslaugų kūrimas:** Naudokite pasirinktą technologijų rinkinį kiekvienai paslaugai kurti. Įsitikinkite, kad kiekviena paslauga atitinka vienos atsakomybės principą ir gali būti diegiama bei plečiama nepriklausomai.

6.  **API šliuzo įgyvendinimas:** Konfigūruokite API šliuzą, kad nukreiptumėte kliento užklausas į atitinkamas paslaugas. API šliuzas taip pat gali apdoroti autentifikavimą, autorizavimą, srauto valdymą ir kitas funkcijas.

7.  **Paslaugų diegimas:** Naudokite konteinerizacijos technologiją, kad supakuotumėte paslaugas į atvaizdus, ir naudokite konteinerių orkestravimo sistemą, kad jas įdiegtumėte į klasterį.

8.  **Paslaugų atradimo konfigūravimas:** Konfigūruokite paslaugų atradimo mechanizmą, kad paslaugos galėtų dinamiškai rasti ir prisijungti prie kitų paslaugų.

9.  **Asinchroninio ryšio įgyvendinimas:** Naudokite žinučių eiles, kad įgyvendintumėte asinchroninį ryšį tarp paslaugų. Pavyzdžiui, galite naudoti Kafka, kad nusiųstumėte vartotojo registracijos įvykį į el. pašto paslaugą, kuri bus atsakinga už sveikinimo el. laiško siuntimą.

10. **Stebėjimo įgyvendinimas:** Konfigūruokite stebėjimo sistemą, kad rinktumėte ir analizuotumėte įvairius rodiklius. Naudokite prietaisų skydelius, kad vizualizuotumėte stebėjimo duomenis, ir nustatykite įspėjimus, kad laiku aptiktumėte ir išspręstumėte problemas.

## Keturi, įrankių rekomendacijos

Štai keletas naudingų įrankių, kuriuos galite naudoti kurdami mikroservisų architektūrą:

*   **Spring Boot:** Populiarus Java karkasas, skirtas greitai kurti atskiras, gamybai paruoštas Spring programas.

*   **Kubernetes:** Atvirojo kodo konteinerių orkestravimo sistema, skirta automatizuoti konteinerizuotų programų diegimą, plėtimą ir valdymą.

*   **Docker:** Konteinerizacijos platforma, skirta pakuoti, platinti ir vykdyti programas.*   **Kafka:** paskirstyta srautinio apdorojimo platforma, skirta realaus laiko duomenų srautams ir srautinėms programoms kurti.

*   **Prometheus:** atvirojo kodo stebėjimo ir įspėjimo sistema, skirta rinkti ir analizuoti laiko eilučių duomenis.

*   **Grafana:** duomenų vizualizavimo įrankis, skirtas prietaisų skydeliams kurti ir stebėjimo duomenims vizualizuoti.

## V. Monolitas prieš mikroservisus: pasirinkimo kompromisai

Diskusijoje minima, kad „Stack Overflow“ gali išsiplėsti iki 100 milijonų vartotojų su monolitine architektūra, o „Amazon“ plečiasi naudodama tūkstančius mikroservisų. Tai pabrėžia, kad renkantis monolitą ar mikroservisų architektūrą svarbiausia suprasti verslo poreikius ir komandos galimybes, o ne aklai sekti technologines tendencijas.

Monolitinės architektūros privalumai:

*   **Supaprastintas kūrimas ir diegimas:** visas kodas yra vienoje saugykloje, todėl jį lengva kurti, testuoti ir diegti.
*   **Supaprastintas operacijų valdymas:** tradiciniai operacijų valdymo metodai gali būti lengviau pritaikomi monolitinei programai.
*   **Sumažintas operacijų sudėtingumas:** reikia valdyti tik vieną programą, sumažinant operacijų sąnaudas.

Mikroservisų architektūros privalumai:

*   **Padidintas mastelio keitimas:** kiekviena paslauga gali būti plečiama nepriklausomai, paskirstant išteklius pagal poreikį.
*   **Padidintas lankstumas:** skirtingoms paslaugoms kurti galima naudoti skirtingus technologijų rinkinius.
*   **Padidintas atsparumas gedimams:** vienos paslaugos gedimas neturės įtakos kitoms paslaugoms.
*   **Skatina komandos autonomiją:** kiekviena komanda gali savarankiškai kurti ir diegti savo paslaugas.

Todėl, renkantis architektūrą, reikia pasverti aukščiau išvardytus veiksnius ir priimti sprendimą atsižvelgiant į konkrečią situaciją. Jei jūsų programa yra gana paprasta, o komanda maža, monolitine architektūra gali būti geresnis pasirinkimas. Jei jūsų programa yra labai sudėtinga, komanda didelė ir jums reikia didelio mastelio keitimo ir lankstumo, mikroservisų architektūra gali būti tinkamesnė.

## VI. IšvadaMikroservisų architektūra yra galingas programinės įrangos kūrimo metodas, galintis užtikrinti geresnį mastelio keitimą, lankstumą ir atsparumą klaidoms. Tačiau mikroservisai taip pat įveda sudėtingumą, kuriam reikia kruopštaus projektavimo ir įgyvendinimo. Šiame straipsnyje pateikiamas mikroservisų architektūros įvadas, tikintis padėti jums suprasti pagrindines mikroservisų sąvokas, projektavimo principus ir praktinius įgūdžius, kad galėtumėte sėkmingai kurti mikroservisais pagrįstas programas. Atminkite, kad nėra sidabrinės kulkos, o tinkamos architektūros pasirinkimas reikalauja visapusiško verslo poreikių, komandos galimybių ir technologijų rinkinio apsvarstymo. <!--Mikroservisų architektūra yra galingas programinės įrangos kūrimo metodas, galintis užtikrinti geresnį mastelio keitimą, lankstumą ir atsparumą klaidoms. Tačiau mikroservisai taip pat įveda sudėtingumą, kuriam reikia kruopštaus projektavimo ir įgyvendinimo. Šiame straipsnyje pateikiamas mikroservisų architektūros įvadas, tikintis padėti jums suprasti pagrindines mikroservisų sąvokas, projektavimo principus ir praktinius įgūdžius, kad galėtumėte sėkmingai kurti mikroservisais pagrįstas programas. Atminkite, kad nėra sidabrinės kulkos, o tinkamos architektūros pasirinkimas reikalauja visapusiško verslo poreikių, komandos galimybių ir technologijų rinkinio apsvarstymo.-->