Innan du beslutar att omvandla en sammanhängande applikation till en struktur med mikrotjänster, är det viktigt att tänka igenom beslutet. Att ignorera det rätta tillfället för en sådan övergång kan innebära att du hamnar efter konkurrenterna.
Under de senaste åren har skiftet från monolitiska till mikrotjänstbaserade arkitekturer blivit allt vanligare inom mjukvaruutveckling. Många organisationer strävar efter att förbättra sina applikationers anpassningsförmåga och skalbarhet, vilket gör mikrotjänster till ett populärt alternativ. Men vad innebär egentligen denna förändring och varför kan det vara rätt väg att gå för din organisation?
Denna artikel granskar de grundläggande skillnaderna mellan monolitiska, flerlagers- och mikrotjänstarkitekturer. Vi kommer även att diskutera när och hur en migration till mikrotjänster kan genomföras.
Låt oss börja! 😀
Vad är en monolitisk arkitektur?
En monolitisk arkitektur är ett designmönster för mjukvara där hela applikationen skapas som en enda, enhetlig enhet. I en sådan arkitektur kombineras alla komponenter, som användargränssnitt, affärslogik och datalagring, i en enda kodbas.
Fördelar 👍
- Enkelhet: Monolitiska arkitekturer är lätta att förstå och arbeta med.
- Enkel distribution: En monolitisk applikation är en enskild enhet, vilket underlättar driftsättning.
- Förbättrad prestanda: Kommunikation mellan komponenter är snabbare, vilket resulterar i bättre prestanda.
- Kostnadseffektivt: Att utveckla en monolitisk arkitektur kan vara billigare jämfört med andra arkitekturtyper.
- Välbekant: Många utvecklare är bekväma med monolitiska arkitekturer och föredrar denna metod.
Nackdelar 👎
- Begränsad flexibilitet: Ändringar i en komponent kan påverka hela systemet.
- Skalbarhetsproblem: Skalning av en monolitisk applikation kräver skalning av hela systemet.
- Höga underhållskostnader: Att underhålla en monolitisk arkitektur kan bli kostsamt och tidskrävande i takt med att applikationen växer och blir mer komplex.
- Begränsad kodåteranvändning: Det kan vara svårt att återanvända kod i olika delar av applikationen.
Vad är en flerlagersarkitektur?
I en flerlagersarkitektur delas systemet upp i flera lager eller nivåer, som alla utför en specifik uppgift. Dessa lager samverkar för att utföra en funktion och kommunicerar med varandra för att slutföra en uppgift.
Denna arkitektur bygger på idén om separation av ansvarsområden och använder lager för varje specifik uppgift. Till exempel visar bilden nedan en typisk 3-lagersarkitektur för en MVC-applikation. Modellagret hanterar datakällorna, vyn är presentationslagret och kontrollern fungerar som en mellanhand mellan modellen och vyerna.
En typisk 3-lagers MVC-arkitektur.
Fördelar 👍
- Förbättrad säkerhet: Flera nivåer gör det svårare för angripare att komma åt känslig information.
- Bättre skalbarhet: Varje lager kan skalas individuellt, vilket gör det lättare att hantera ökad belastning.
- Enklare underhåll: Separationen av ansvarsområden gör underhåll och uppdateringar enklare.
- Ökad flexibilitet: Den modulära arkitekturen tillåter större flexibilitet vid tillägg eller ändring av funktioner. Integrationer med andra system blir också enklare.
- Förbättrad kodåteranvändning: Den skiktade designen främjar modularitet, vilket gör att samma affärslogiklager kan användas med olika presentationslager.
Nackdelar 👎
- Ökad komplexitet: Att använda flera nivåer kan göra systemet mer komplext och svårare att förstå och underhålla.
- Längre utvecklingstid: Att bygga en flerlagersarkitektur kan ta längre tid än en enskiktsarkitektur.
- Mer komplex driftsättning och konfigurering: Att distribuera och konfigurera ett system med flera nivåer kan vara mer tidskrävande och komplext.
- Högre krav på hårdvara och infrastruktur: En flerlagersarkitektur kan kräva mer resurser för att fungera optimalt.
- Mer testning: Att testa ett system med flera nivåer kan vara mer tidskrävande och komplext.
Vad är mikrotjänstarkitektur?
Mikrotjänstarkitektur delar upp en applikation i små, oberoende tjänster som kommunicerar via API:er.
Denna metod ger större flexibilitet och skalbarhet, eftersom varje tjänst kan utvecklas och distribueras separat. Det blir också enklare att skala upp eller ner efter behov. Mikrotjänster är särskilt lämpliga för molnbaserade miljöer där resurser snabbt kan tilldelas och frigöras.
Fördelar 👍
- Skalbarhet: Mikrotjänster kan skalas oberoende av varandra, vilket ger möjlighet att skala enskilda delar av applikationen efter behov.
- Resiliens: Om en mikrotjänst misslyckas kan de andra tjänsterna fortsätta att fungera, vilket ökar applikationens totala tålighet.
- Modularitet: Varje mikrotjänst kan utvecklas, testas och distribueras separat, vilket underlättar ändringar och uppdateringar.
- Flexibilitet: Med mikrotjänster kan olika teknologier användas för olika tjänster.
- Enkel distribution: Mikrotjänster kan distribueras oberoende, vilket gör det lättare att driftsätta nya versioner.
Nackdelar 👎
- Ökad komplexitet: Att hantera flera oberoende tjänster kan vara mer komplext.
- Högre resurskrav: Att köra flera tjänster kan kräva mer resurser och infrastruktur.
- Ökade kommunikationskostnader: Kommunikation mellan tjänsterna sker via API:er, vilket kan vara resurskrävande.
- Mer komplex testning och driftsättning: Att testa och driftsätta flera tjänster kan vara komplicerat.
Monolitisk vs. Flerlagers vs. Mikrotjänster
Följande tabell sammanfattar de viktigaste skillnaderna:
| Jämförelsemått | Monolitisk arkitektur | Flerlagersarkitektur | Mikrotjänstarkitektur |
| Komplexitet | Enklast | Mer komplex | Mest komplex |
| Nätverkstrafik | Minimal | Minimal (om lagren är i samma nätverk) | Maximal |
| Utvecklingstid | Minst | Mer än monolitisk | Mer än flerlagers |
| Kodåteranvändning | Minst | Maximal | Minimum |
| Beroende av DevOps | Nej | Nej | Hög |
| Svårighet vid global testning och felsökning | Nej | Nej | Ja |
| Enkel skalbarhet | Låg | Medel | Hög |
| Drifttid | Kortare | Lång | Kortare |
| Enkel underhåll och uppdatering | Låg | Medel | Hög |
| Tid till marknad | Långsammare | Långsammare | Snabbare |
| Feltoleransnivå | Låg | Låg | Hög |
| Modularitetsnivå | Låg | Medel | Hög |
| Driftsoberoende nivå | Låg | Låg | Hög |
Jämförelse av monolitiska, flerlagers- och mikrotjänstarkitekturer
Från monolitisk till mikrotjänster: När är det rätt tid att göra en övergång?
Det finns inget enkelt svar på denna fråga, eftersom beslutet att migrera från en monolitisk till en mikrotjänstarkitektur beror på de specifika behoven och målen för din applikation. Här är några faktorer att överväga:
- Applikationens storlek och komplexitet: En mikrotjänstarkitektur kan vara lämplig om applikationen är stor och komplex med många sammankopplade komponenter. En monolitisk arkitektur kan vara tillräcklig för mindre och enklare applikationer.
- Skalbarhetsbehov: Om applikationen behöver skalas snabbt och enkelt är mikrotjänster ett bättre val. Mikrotjänster kan skalas separat, vilket ger flexibilitet och effektivitet.
- Flexibilitetsbehov: Om du behöver kunna ändra eller uppdatera enskilda komponenter utan att påverka hela applikationen är mikrotjänster att föredra.
- Tillgängliga resurser för utveckling och underhåll: Om du har ett stort team med rätt kompetens och resurser kan mikrotjänster vara ett bra val. En monolitisk arkitektur kan vara mer hanterbar om ditt team är litet eller saknar nödvändiga färdigheter.
Från monolitisk till mikrotjänster: Framgångsrika övergångar
I slutändan beror beslutet att migrera från en monolitisk till en mikrotjänstarkitektur på de specifika behoven och målen för din applikation. Det är viktigt att noggrant utvärdera för- och nackdelarna med varje arkitekturstil och välja den som bäst passar applikationens behov.
Vi kommer att granska praktiska fallstudier för att analysera hur stora företag fattar migrationsbeslut. Låt oss titta på Amazon och Netflix för att förstå hur de bestämde sig för rätt tidpunkt för en övergång.
Fallstudie: Amazon
Amazon, den välkända detaljhandelsjätten, använde ursprungligen en monolitisk arkitektur för sin webbplats. Men när kodbasen växte och antalet utvecklare som arbetade med plattformen ökade, blev det allt svårare att hantera beroenden och göra ändringar eller uppdateringar. Detta ledde till utvecklingsförseningar och gjorde det svårt för företaget att skala plattformen för att möta behoven hos en växande kundbas.
För att möta dessa utmaningar delade Amazon upp sin monolitiska applikation i mindre, oberoende tjänster. Detta innebar att analysera källkoden, dela upp den i funktionella enheter och skapa webbtjänstgränssnitt. Varje tjänst tilldelades sedan ett team av utvecklare.
Mikrotjänstmetoden gjorde det möjligt för Amazon att enkelt göra ändringar och uppdateringar av sin plattform samt att skala specifika komponenter vid behov. Trots utmaningarna i övergången har fördelarna med mikrotjänstarkitekturen varit betydande. Amazons e-handelsplattform hanterar nu över 2,5 miljarder produktsökningar dagligen och inkluderar miljontals produkter från hundratusentals säljare.
Fallstudie: Netflix
Netflix är ett mycket populärt företag idag. De finns i 190 länder och har över 223 miljoner betalande användare år 2022.
År 2008 upplevde Netflix en stor databaskorruption som varade i tre dagar. Detta var vändpunkten då företaget insåg problemen med enpunktsfel i den monolitiska designen. Netflix migrerade gradvis till en molnbaserad mikrotjänstarkitektur med hjälp av Amazons webbtjänster.
Det tog flera år för Netflix att migrera sina kundinriktade och icke-kundvända applikationer. Ändå är fördelarna stora. Företagets månatliga visningstid ökade enormt mellan 2008 och 2015, vilket resulterade i höga intäkter och vinster.
Hur man migrerar en applikation manuellt från monolitisk till mikrotjänstarkitektur
Det finns flera steg du kan följa för en manuell migrering från en monolitisk till en mikrotjänstarkitektur:
- Identifiera affärsmöjligheterna för applikationen: Analysera vilka funktioner som kan implementeras som oberoende mikrotjänster.
- Dela upp applikationen i mikrotjänster: Omfaktorera kodbasen för att separera de olika funktionerna i oberoende tjänster.
- Designa gränssnitt mellan mikrotjänsterna: Varje mikrotjänst ska kommunicera genom väldefinierade gränssnitt eller API:er.
- Implementera mikrotjänsterna: Bygg nya tjänster eller omstrukturera befintlig kod för att passa mikrotjänstarkitekturen.
- Testa och driftsätt mikrotjänsterna: Testa noggrant för att säkerställa att de fungerar som förväntat och driftsätt dem sedan, individuellt eller som en grupp.
- Migrera data: Migrera data från den monolitiska applikationen till mikrotjänsterna. Designa nya datamodeller eller omstrukturera befintlig data.
Att migrera från en monolitisk till en mikrotjänstarkitektur kan vara komplext och tidskrävande. Noggrann planering och genomförande är avgörande för framgång.
Praktiska verktyg för migrering från monolitisk till mikrotjänster
Det finns flera verktyg som kan hjälpa till i processen att dela upp en monolitisk applikation i mikrotjänster. IBM:s Mono2Micro, Decomposition Tool och Decomposer är exempel på populära verktyg som underlättar nedbrytningsprocessen.
Dessa verktyg erbjuder automatiserade eller halvautomatiska mekanismer för att identifiera mikrotjänster och omstrukturera kod, samt att installera och hantera den infrastruktur som krävs för att köra mikrotjänsterna.
Automatisk nedbrytning för monolitisk till mikrotjänstmigrering: En framtidstrend
Den snabba utvecklingen inom AI och maskininlärning har förändrat traditionella sätt att utföra uppgifter. Tänk om maskiner kunde hantera den komplexa uppgiften att bryta ner monolitiska till mikrotjänster?
Även om det kan tyckas enkelt att använda AI för att underlätta uppdelningen av en monolitisk applikation till mikrotjänster, är det en väg fylld med utmaningar. Därför finns det få omfattande studier på detta område.
Abdullah et al. föreslog en oövervakad inlärningsmetod för automatisk nedbrytning av webbapplikationer till mikrotjänster. Diagrammet nedan visar hur den automatiska nedbrytningsprocessen fungerar.
Källa: Abdullah, M., Iqbal, W., & Erradi, A. (2019). Oövervakad inlärningsmetod för automatisk nedbrytning av webbapplikationer till mikrotjänster. Journal of Systems and Software, 151, 243-257.
Den automatiska nedbrytningsprocessen följer tre enkla steg:
Steg 1: Hämta URI-åtkomstloggar
Varje webbsida på en webbplats har en unik URI (Uniform Resource Identifier). Webbservrar som hostar sådana applikationer sparar åtkomstloggar för dessa URI:er, inklusive svarstid och dokumentstorlek. Det första steget är att samla in dessa loggar.
Steg 2: Använd klustringsalgoritm för ML
En klustringsalgoritm är en oövervakad maskininlärningsmetod som skapar kluster av datapunkter med liknande egenskaper. Denna algoritm kan, med hjälp av historiska åtkomstloggdata, skapa kluster av URI:er med liknande åtkomsttider och svarsdokumentstorlekar.
Steg 3: Omvandla kluster till mikrotjänster
En mikrotjänst kan skapas för varje kluster av URI:er. Sedan kan dessa mikrotjänster distribueras till valfri molninfrastruktur.
Obs: Denna automatiska nedbrytningsteknik är specifik för monolitiska webbapplikationer och presenteras här endast för att ge en inblick i de senaste trenderna.
Bästa metoder för migrering från monolitisk till mikrotjänstarkitektur
Här är några bästa metoder att följa vid migrering från en monolitisk till en mikrotjänstarkitektur:
- Börja smått: Börja med att migrera en mindre, oberoende del av applikationen. Detta ger möjlighet att lära och göra justeringar innan de större delarna av applikationen hanteras.
- Identifiera rätt mikrotjänster: Utvärdera noggrant applikationens affärsmöjligheter och avgör vilka funktioner som kan implementeras som oberoende mikrotjänster.
- Designa tydliga gränssnitt: Se till att gränssnitten mellan mikrotjänsterna är tydligt definierade och enkla att använda.
- Använd containrar: Containrar underlättar distribution och hantering av mikrotjänster genom att packa ihop tjänsten och dess beroenden i en enskild enhet.
- Använd en mikrotjänstvänlig infrastruktur: En infrastruktur som kan hantera den ökade komplexiteten och trafik som mikrotjänster genererar krävs. Det kan innebära att använda tekniker som servicenät, API-gateways och distribuerad spårning.
- Testa noggrant: Testa mikrotjänsterna noggrant för att säkerställa att de fungerar som förväntat och att gränssnitten fungerar korrekt.
- Övervaka och hantera mikrotjänsterna: Övervaka prestanda och hälsa, och vidta åtgärder om problem uppstår.
Noggrann planering och genomförande är avgörande för en lyckad migrering. Genom att följa dessa bästa metoder kan du säkerställa en smidig migrering som uppfyller syftet.
Slutsats
Mikrotjänstarkitekturen är en flexibel och skalbar arkitektur som passar väl för dagens molnbaserade datormiljöer. Den ger möjlighet att skala specifika delar av applikationen efter behov och att ändra eller uppdatera enskilda tjänster utan att påverka hela applikationen. Men det kan vara mer komplext att utveckla och underhålla en sådan arkitektur.
Valet av arkitekturstil beror på de specifika behoven och målen för applikationen. Faktorer att beakta inkluderar applikationens storlek och komplexitet, det nödvändiga skalbarhets- och flexibilitetsbehovet och tillgängliga resurser för utveckling och underhåll.