میکروسرویس چیست و چه کاربردی دارد؟
در سالهای اخیر، ساخت نرم افزارهای بزرگ و پیچیده باعث شده که روشهای قدیمی طراحی نرم افزار پاسخگوی نیازها نباشند. یکی از روشهای جدید و کارآمد برای ساخت نرم افزار، معماری میکروسرویس (Microservice) است. در این روش، برنامه به بخشهای کوچکتر و مستقل تقسیم میشود که هر کدام وظیفه خاصی دارند و میتوانند جداگانه ساخته، آزمایش و اجرا شوند. در این مقاله با مفهوم میکروسرویسها، دلایل محبوبیت آنها و تفاوتشان با روشهای سنتی بیشتر آشنا میشویم.
معماری یکپارچه (Monolith Architecture)
برای اینکه بهتر میکروسرویس را متوجه شوید، بیایید نگاهی به معماری برنامهها قبل از میکروسرویس بیاندازیم. معماری یکپارچه یک مدل توسعه نرم افزار سنتی است که در آن یک Code Base واحد، چندین وظیفه مختلف را اجرا میکند. در یک سیستم عامل یکپارچه، هسته تمام عملکردها را هدایت میکند. معماری Monolith اغلب با میکروسرویسها مقایسه میشود. برای دههها معماری یکپارچه به عنوان مدل نرم افزاری سنتی، دنیای توسعه نرم افزار را تحت سلطه خود قرار داده بود اما با ظهور میکروسرویسها معماری Monolith دیگر اولین انتخاب توسعه دهندگان نیست.
میکروسرویس چیست؟
Microservice نوعی معماری است که در آن، برنامه به صورت مجموعهای از سرویسها توسعه داده میشود. این معماری، چارچوبی را برای توسعه، استقرار و نگهداری نمودارها و سرویسهای معماری میکروسرویس به صورت مستقل فراهم میکند. در معماری Microservice، هر میکروسرویس یک سرویس واحد است که برای تطبیق با یک ویژگی برنامه و انجام وظایف گسسته ساخته شده است. هر میکروسرویس از طریق رابطهای ساده با سایر سرویسها ارتباط برقرار میکند تا یکپارچگی برنامه حفظ شود.
ویژگیهای میکروسرویس
میکروسرویسها ویژگیهای بسیاری دارند که آنها را به یک معماری مناسب برای برنامههای بزرگ تبدیل کرده است. برخی از این ویژگیها:
- چابکی: میکروسرویسها میتوانند به طور مستقل توسعه داده شوند که این کار باعث چابکی بیشتر برنامه میشود.
- انعطاف پذیری: اگر یک Microservice از کار بیفتد، لزوما کل برنامه تحت تاثیر قرار نمیگیرد.
- تنوع فناوریها: انعطاف پذیری میکروسرویسها به تیمهای توسعه دهنده اجازه میدهد تا از مناسبترین فناوری برای هر سرویس استفاده کنند.
- قابلیت استفاده مجدد کدها: تقسیم نرم افزار به ماژولهای کوچک تیمها را قادر میسازد تا از توابع برای چندین هدف استفاده کنند.
سرور مجازی مدیریت شده
قیمت مناسب؟ کانفیگ اولیه؟ پشتیبانی عالی؟ پویان آی تی هرآنچه که از یک سرور مجازی مدیریت شده ایده آل نیاز دارید را به شما ارائه میدهد. همین حالا بدون هیچگونه دانش فنی کسب و کار خود را راه بیاندازید!
برخی از کاربردهای صنعتی میکروسرویسها
بسیاری از سازمانها در صنایع مختلف، معماری Microservice را برای رسیدگی به چالشهای مختلف کسب و کارها اتخاذ کردهاند. در ادامه به چند نمونه اشاره میکنیم:
تجارت الکترونیک
بسیاری از پلتفرمهای تجارت الکترونیک از میکروسرویسها برای مدیریت جنبههای مختلف خود مانند کاتالوگ محصولات، سبد خرید، پردازش سفارش و حسابهای مشتری استفاده میکنند. Microserviceها به پلتفرمهای بزرگ کمک میکنند تا خدمات را بر اساس تقاضا و تجربیات مشتری شخصی سازی کنند و به سرعت ویژگیهای جدید را به کار گیرند.
سرویسهای استریمینگ
سرویسهای استریمینگ اغلب برای انجام وظایفی مانند رمزگذاری ویدیو، اشتراک محتوا و احراز هویت کاربران به میکروسرویسها متکی هستند. این امر به آنها کمک میکند تا محتواهای در حال استریم با کیفیت بالا را به طور همزمان به میلیونها کاربر ارائه دهند.
خدمات مالی
موسسات مالی از میکروسرویسها برای مدیریت جنبههای مختلف مانند تشخیص تقلب، پردازش گردش مالی و مدیریت ریسک استفاده میکنند. این امر به آنها اجازه میدهد تا به سرعت به شرایط متغیر بازار پاسخ دهند و الزامات نظارتی را رعایت کنند.
رسانههای اجتماعی
معماری میکروسرویسها در رسانههای اجتماعی به این پلتفرمها اجازه میدهد تا با میلیونها کاربر فعال به طور همزمان تعامل داشته باشند و حجم عظیمی از دادهها را پردازش کنند.
معماری میکروسرویس در چه مواردی استفاده میشود؟
معمولا از این معماری برای سرعت بخشیدن به توسعه برنامهها استفاده میشود. برخی از این موارد مورد استفاده:
- محتوای رسانهای: با استفاده از معماری Microservice، تصاویر و فایلها میتوانند در یک سیستم ذخیره سازی مقیاس پذیر ذخیره و مستقیما در وب سایت یا برنامهها ارائه شوند.
- تراکنشها و فاکتورها: پردازش پرداخت و سفارشها میتوانند به عنوان واحدهای مستقل از هم جدا شوند تا در صورت پیش آمدن مشکل در پرداخت یک سفارش، حداقل فاکتور آن سفارش به مشکل نخورد.
- پردازش دادهها: یک پلتفرم میکروسرویس میتواند پشتیبانی ابری را برای سرویسهای پردازش دادههای ماژولار موجود گسترش دهند.
بیشتر راجع به معماریهای نرم افزاری بخوانید!
مقایسه معماری Monolith و Microservice
برنامههای سنتی که از معماری Monolith استفاده میکنند، به صورت یکپارچه ساخته میشوند. این امر میتواند منجر به چالشهایی در مقیاس بندی، استقرار و نگهداری برنامهها شود. در مقابل، معماری میکروسرویسها یک برنامه را به مجموعهای از سرویسهای کوچک و مستقل تجزیه میکند. هر میکروسرویس مستقل بوده و کد، دادهها و وابستگیهای خود را دارد. این رویکرد امکان مقیاس بندی، استقرار و نگهداری آسان هر بخش را فراهم میکند. همچنین میکروسرویسها انعطاف پذیری بیشتری در انتخاب فناوری و تحمل خطا دارند، اما مدیریت و پیچیدگی کلی سیستم ممکن است افزایش یابد. انتخاب بین این دو معماری به نیازها و پیچیدگی پروژه بستگی دارد.
جدول مقایسهای Monolith و میکروسرویس
در جدول زیر به صورت عمیق هر دو معماری را مورد بررسی قرار دادهایم تا به شما برای درک بهتر تفاوتهای این دو کمک کنیم:
| ویژگی | Monolith | میکروسرویسها |
|---|---|---|
| ساختار | یک واحد یکپارچه با تمام اجزا در یک کدبیس | مجموعهای از سرویسهای کوچک و مستقل |
| مقیاس پذیری | مقیاس بندی کل برنامه (تکثیر واحد) | مقیاس بندی مستقل هر سرویس |
| استقرار | استقرار کل برنامه به عنوان یک واحد | استقرار مستقل هر سرویس |
| نگهداری | دشوار با بزرگ شدن کدبیس، وابستگیهای زیاد | آسانتر، هر سرویس مستقل قابل مدیریت است. |
| فناوری | معمولا محدود به یک فناوری | امکان استفاده از فناوریهای مختلف برای هر سرویس |
| انعطاف پذیری | ایجاد تغییرات و افزودن ویژگیهای جدید دشوارتر | ایجاد تغییرات و افزودن ویژگیهای جدید آسانتر |
| تحمل خطا | خرابی یک بخش میتواند کل برنامه را تحت تاثیر قرار دهد. | خرابی یک سرویس معمولا بر سایر سرویسها تاثیر نمیگذارد. |
| پیچیدگی | در ابتدا ممکن است سادهتر باشد، با بزرگ شدن پیچیده میشود. | پیچیدگی مدیریت تعداد زیادی سرویس |
| توسعه | توسعه معمولا در یک تیم و یک کدبیس | امکان توسعه موازی توسط تیمهای مختلف |
| استقرار | معمولا سادهتر در ابتدا، با بزرگ شدن پیچیدهتر میشود. | پیچیدهتر در ابتدا، اما با بلوغ زیرساخت آسانتر میشود. |
| تست | تست یکپارچه ممکن است در ابتدا آسانتر باشد. | نیاز به تست یکپارچگی بین سرویسها |
الگوهای رایج میکروسرویسها
این الگوها به توسعه دهندگان کمک میکنند تا سیستمهایی مقاومتر، مقیاس پذیرتر و قابل نگهداری بسازند. در ادامه برخی از الگوهای رایج در طراحی و معماری میکروسرویسها را مورد بررسی قرار میدهیم:
API Gateway
به عنوان یک نقطه ورودی واحد برای تمام درخواستهای کلاینت عمل میکند. API Gateway درخواستها را مسیریابی کرده، احراز هویت و مجوزدهی را انجام میدهد و میتواند قابلیتهایی مانند محدود کردن نرخ و کشینگ را نیز ارائه دهد تا امنیت و عملکرد سیستم بهبود یابد.
Service Discovery
به سرویسها این امکان را میدهد تا در یک محیط پویا، مکان یکدیگر را پیدا و با هم ارتباط برقرار کنند. سرویسها اطلاعات خود را در یک رجیستری مرکزی ثبت و سرویسهای دیگر برای یافتن آنها به این رجیستری مراجعه میکنند. این روش نیاز به پیکربندی آدرسها را از بین میبرد و مقیاس پذیری را تسهیل میکند.
Circuit Breaker
این الگو از بروز خرابی در سیستمهای توضیع شده جلوگیری میکند. برای مثال، اگر یک سرویس با خطاهای مکرر مواجه شود، این الگو از ارسال درخواستهای بیشتر به آن جلوگیری کرده و پس از مدتی به صورت محدود تلاش میکند تا وضعیت سرویس را بررسی کند.
Retry Pattern
برای مدیریت خطاهای موقت در ارتباطات، تلاش میکند تا عملیات ناموفق را پس از یک تاخیر مشخص دوباره انجام دهد. این کار با استفاده از استراتژیهای مختلف انجام میشود و هدف آن بهبود تجربه کاربری با مدیریت خطاهای گذرا است.
Bulkhead
منابع هر سرویس یا گروهی از سرویسها را ایزوله میکند تا خرابی در یک بخش نتواند منابع سایر بخشها را مصرف کند و باعث خرابی آنها شود. این جداسازی منابع به بهبود پایداری پایداری و تحمل خطای کل سیستم کمک میکند.
Message Queues
امکان ارتباط ناهمزمان بین سرویسها را فراهم میکند. این سرویسها پیامها را در صف قرار میدهند و سرویسهای دیگر این پیامها را دریافت و پردازش میکنند. این رفتار منجر به جداسازی، مقیاس پذیری و قابلیت اطمینان بیشتر سیستم میشود و همچنین به مدیریت بار ترافیکی کمک میکند.
Event Sourcing
تمام تغییرات وضعیت را به عنوان یک دنباله از رویدادها ذخیره میکند. این الگو با پخش مجدد رویدادها میتواند وضعیت فعلی را بازسازی کند که امکان ردیابی دقیق تغییرات و انعطاف پذیری در ایجاد نماهای مختلف از اطلاعات را فراهم میکند.
CQRS
این الگو مسئولیتهای خواندن و نوشتن دادهها را در سیستم جدا میکند. مدل نوشتن CQRS مسئول مدیریت تغییرات و ذخیره دادهها است، در حالی که مدل خواندن برای ارائه دادهها بهینه میشود. این روند میتواند منجر به بهبود عملکرد، مقیاس پذیری و کاهش پیچیدگی در ساختن برنامهها شود.
در نهایت
معماری میکروسرویسها نشان دهنده یک تحول اساسی در نحوه ساخت و استقرار برنامههای مدرن است. با توجه به نیاز روزافزون به چابکی، مقیاس پذیری و نوآوری مداوم، این رویکرد به طور فزایندهای در حال پذیرفته شدن است. درک الگوهای طراحی رایج و توجه به چالشهای پیاده سازی، سازمانها را قادر میسازد تا از مزایای این معماری بهره مند شوند و برنامههایی با قابلیت اطمینان و انعطاف پذیری بالا ایجاد کنند. آینده توسعه نرم افزار احتمالا شاهد تکامل بیشتر این معماری و ظهور رویکردهای نوین بر پایه آن خواهد بود.
سوالات متداول
تفاوت میکروسرویس با معماری Monolith در چیست؟
Monolith یک معماری یکپارچه است، در حالی که میکروسرویسها مجموعهای از سرویسهای کوچک و مستقل هستند که باهم کار میکنند.
میکروسرویسها برای چه برنامههایی انتخاب خوبی هستند؟
برای برنامههای بزرگ، پیچیده و نیازمند مقیاس پذیری بالا مناسب هستند.
مهمترین چالشهای میکروسرویسها چیست؟
پیچیدگی مدیریت سرویسهای بزرگ، ارتباط بین سرویسها و مدیریت دادههای توزیع شده از چالشهای اصلی هستند.
منابع
- https://cloud.google.com/learn/what-is-microservices-architecture
- https://aws.amazon.com/microservices/
- https://microservices.io/
اولین دیدگاه را اضافه کنید.