Du måste tänka klokt innan du fattar beslut om att migrera en monolitisk applikation till en motsvarighet till mikrotjänster. Att förbise rätt tidpunkt att ta migreringssteget kan skjuta dig långt efter konkurrenterna.
Under de senaste åren har övergången från monolitisk till mikrotjänstarkitektur blivit en populär trend inom mjukvaruutveckling. När organisationer försöker förbättra skalbarheten och flexibiliteten för sina applikationer har övergången från en monolitisk till en mikrotjänstarkitektur blivit ett alltmer populärt alternativ. Men exakt vad är denna övergång, och varför kan det vara rätt val för din organisation?
Den här artikeln utforskar skillnaderna mellan monolitisk arkitektur, N-tier och mikrotjänster. Den diskuterar också när och hur man migrerar till en mikrotjänstarkitektur.
Låt oss dyka in! 😀
Innehållsförteckning
Vad är den monolitiska arkitekturen?
Monolitisk arkitektur är ett mjukvarudesignmönster där en hel applikation är byggd som en enda, fristående enhet. I en monolitisk arkitektur kombineras alla applikationens komponenter, inklusive användargränssnitt, affärslogik och datalagring, till en enda kodbas.
Fördelar 👍
- Enkelhet: En monolitisk arkitektur är lätt att förstå och arbeta med.
- Enkel implementering: En monolitisk applikation är en enda enhet, vilket gör den enkel att distribuera.
- Förbättrad prestanda: Kommunikation mellan komponenter i en monolitisk applikation är snabbare, vilket leder till förbättrad prestanda.
- Kostnadsbesparingar: En monolitisk arkitektur kan vara billigare att utveckla än andra arkitekturer.
- Bekantskap: Många utvecklare är bekanta med monolitiska arkitekturer och kanske föredrar detta tillvägagångssätt.
Nackdelar 👎
- Flexibilitetsproblem: Att ändra en komponent kan påverka hela systemet i en monolitisk arkitektur.
- Skalningssvårigheter: Skalning av en monolitisk applikation kräver skalning av hela systemet.
- Högre underhållskostnader: Att underhålla en monolitisk arkitektur kan vara kostsamt och tidskrävande eftersom applikationen växer och blir mer komplex.
- Begränsad kodåteranvändning: Det kanske inte är lätt att återanvända kod över olika applikationsdelar i en monolitisk arkitektur.
Vad är flerskiktsarkitekturen?
I flerskiktsarkitektur delar vi upp ett system i flera lager eller nivåer. Dessa lager arbetar tillsammans för att utföra en specifik funktion. För det första är varje lager ansvarigt för en viss aspekt av systemet. Sedan kommunicerar de med varandra för att utföra en uppgift.
Sammantaget arbetar denna arkitektur med att separera problem och använder lager för varje specifik uppgift. Följande bild visar till exempel en 3-skiktsarkitektur för en typisk MVC-applikation. Modelllagret hanterar datakällorna och vyn fungerar som presentationslager. Styrenheten fungerar som en hanterare mellan modellen och vylagren.
En typisk 3-skikts MVC-arkitektur
Fördelar 👍
- Förbättrad säkerhet: Olika programnivåer gör det svårare för angripare att komma åt känslig data eller funktionalitet.
- Bättre skalbarhet: Nivåerna kan skalas oberoende, vilket gör det lättare att hantera ökad användning eller belastning på systemet.
- Förbättrad underhållsbarhet: Separeringen av problem i en flerskiktsarkitektur förenklar underhåll och uppdateringar av olika applikationsdelar.
- Förbättrad flexibilitet: Den modulära arkitekturen tillåter större flexibilitet när det gäller att lägga till eller ändra funktioner. Dessutom är integrationer med andra system också enklare.
- Förbättrad kodåteranvändning: Den skiktade designen stöder modularitet. Du kan använda samma affärslogiklager med olika presentationslager.
Nackdelar 👎
- Ökad komplexitet: Att använda flera nivåer kan lägga till komplexitet till systemet, vilket gör det svårare att förstå och underhålla.
- Ökad utvecklingstid: Att bygga en flerskiktsarkitektur kan ta längre tid än en enskiktsarkitektur på grund av de ytterligare lagren och kommunikationen mellan dem.
- Ökad driftsättning och konfigurering: Att distribuera och konfigurera ett system med flera nivåer kan vara mer tidskrävande och komplext än ett system med en nivå.
- Ökade hårdvaru- och infrastrukturkrav: En flerskiktsarkitektur kan kräva mer hårdvaru- och infrastrukturresurser för att fungera korrekt.
- Ökade testinsatser: Att testa ett system med flera nivåer kan vara mer komplext och tidskrävande på grund av de ytterligare lagren och kommunikationen mellan dem.
Vad är Microservices Architecture?
Mikrotjänsters arkitektur bryter ner en applikation i små, oberoende tjänster som kommunicerar via API:er.
Mikrotjänster
Detta tillvägagångssätt möjliggör större flexibilitet och skalbarhet, eftersom varje tjänst kan utvecklas och distribueras oberoende. Dessutom blir det lättare att skala upp eller ner efter behov. Därför är mikrotjänsters arkitektur särskilt väl lämpad för molnbaserade miljöer, där resurser snabbt kan allokeras och deallokeras efter behov.
Fördelar 👍
- Skalbarhet: Microservices kan skala oberoende, vilket gör att du kan skala specifika delar av din applikation efter behov.
- Resiliens: Om en mikrotjänst misslyckas kan de andra tjänsterna fortsätta att fungera. Detta förbättrar applikationens totala motståndskraft.
- Modularitet: Du kan utveckla, testa och distribuera varje mikrotjänst oberoende. Därför blir det mer lätthanterligt att ändra eller uppdatera de enskilda tjänsterna.
- Flexibilitet: Med mikrotjänster har du flexibiliteten att välja olika teknologier för olika tjänster. Därmed kan du använda de bästa verktygen för varje jobb.
- Enkel distribution: Du kan distribuera mikrotjänster oberoende, vilket gör det lättare att distribuera nya versioner av applikationen.
Nackdelar 👎
- Ökad komplexitet: Att hantera flera oberoende tjänster kan vara mer komplext.
- Högre resurskrav: Att köra många tjänster kan kräva mer resurser och infrastruktur.
- Ökad kommunikationskostnader: Kommunikation mellan tjänsterna kräver API:er.
- Ökad komplexitet för testning och driftsättning: Att testa och distribuera många tjänster kan vara komplicerat.
Monolitiska vs. Multi-tier vs. Microservices
Följande tabell sammanfattar alla stora skillnader: –
Comparison MetricMonolithic ArchitectureMulti-tier ArchitectureMicroservices ArchitectureComplexitySimplestMore ComplexMost ComplexNetwork TrafficMinimalMinimal (as long as tiers are on the same network)MaximumDevelopment TimeLesserMore than monolithicMore than multi-tierReuse of CodeLesserMaximumMinimumDependency on DevOpsNoNoHighDifficulty in Global Testing & DebuggingNoNoYesEase Level in ScalabilityLowMediumHighDeployment TimeLessHighLessEase level in maintenance and updatingLowMediumHighTime to MarketSlowerSlowerFasterFault tolerance nivåLågLågHögModularitetsnivåLågMediumHög DriftsoberoendenivåLågLågHögJämförelse Monolitiska, flerskiktiga och mikrotjänsterarkitekturer
Monolitisk till mikrotjänster: Vad är rätt tidpunkt att ta en övergång
Det finns inget entydigt svar på denna fråga, eftersom beslutet om en migrering från en monolitisk till en mikrotjänstarkitektur beror på din applikations specifika behov och mål. Här är några faktorer att tänka på när du bestämmer dig för om du ska göra övergången:
- Applikationens storlek och komplexitet: En mikrotjänstarkitektur kan göra det lättare att utveckla och underhålla om din applikation är stor och komplex, med många sammankopplade komponenter. En monolitisk arkitektur kan dock vara tillräcklig om din applikation är relativt liten och enkel.
- Nödvändig skalbarhetsnivå: Om din applikation behöver skalas snabbt och enkelt för att möta ändrade krav, kan en mikrotjänstarkitektur vara ett bättre val. Eftersom mikrotjänster kan skalas oberoende kan du skala specifika delar av din applikation efter ditt behov.
- Nödvändig flexibilitetsnivå: Om du behöver kunna modifiera eller uppdatera enskilda komponenter i din applikation utan att påverka hela applikationen, kan en mikrotjänstarkitektur vara ett bättre val. Detta beror på att varje mikrotjänst kan utvecklas, testas och distribueras oberoende.
- Resurser tillgängliga för utveckling och underhåll: Om du har ett stort team med kompetens och resurser för att utveckla och underhålla en mikrotjänstarkitektur kan det vara ett bra val för din applikation. En monolitisk arkitektur kan dock vara mer hanterbar om ditt team är litet eller saknar nödvändiga färdigheter.
Monolithic to Microservices: The Successful Journeys
I slutändan kommer beslutet att övergå från en monolitisk till en mikrotjänstarkitektur att bero på din applikations specifika behov och mål. Det är viktigt att noggrant utvärdera för- och nackdelarna med varje arkitektonisk stil och välja den som bäst motsvarar behoven i din applikation.
Du kan förvänta dig praktiska fallstudier för att utvärdera hur stora företag fattar migrationsbeslut. Låt oss diskutera fallstudierna av Amazon och Netflix för att veta hur de identifierade rätt tidpunkt för migreringen.
Amazon fallstudie
Amazon är en välkänd detaljhandelsjätte som ursprungligen använde en monolitisk arkitektur för sin webbplats. Men i takt med att kodbasen växte och antalet utvecklare som arbetade på plattformen ökade, blev det allt svårare att reda ut beroenden och göra ändringar eller uppdateringar av plattformen. Detta ledde till utvecklingsförseningar och kodningsutmaningar och gjorde det också svårt för företaget att skala plattformen för att möta behoven hos dess snabbt växande kundbas.
För att möta dessa utmaningar delade Amazon sina monolitiska applikationer i mindre, oberoende körande, tjänstespecifika applikationer. Detta innebar att analysera källkoden och dra ut kodenheter som tjänade ett enda funktionellt syfte, slå in dem i ett webbtjänstgränssnitt och tilldela äganderätten till varje tjänst till ett team av utvecklare.
Källa: Realtime Amazon serviceberoendegraf
Mikroservicemetoden gjorde det möjligt för Amazon att enkelt göra ändringar och uppdateringar av sin plattform. Dessutom tillät den skalning på begäran av specifika komponenter. 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.
Netflix fallstudie
Netflix är ett mycket populärt och känt företag nuförtiden. Den är tillgänglig i 190 länder och har över 223 miljoner betalda användare från och med 2022.
2008 drabbades Netflix av en stor databaskorruption och problemet kvarstod i tre långa dagar. Detta var den punkt där företaget insåg problem med enpunktsfel av monolitisk design. Så, Netflix migrerade gradvis från monolitisk till molnmikroservicearkitektur med hjälp av Amazons webbtjänster.
Netflix tog åratal att migrera sina kundinriktade och icke-kundvända appar. Ändå är fördelarna enorma. Företagets månatliga vakttimmar ökade med 1000 gånger kraftigt mellan 2008 och 2015 ~ vilket resulterade i höga intäkter och vinster.
Hur man migrerar din applikation från monolitisk till mikroservicearkitektur manuellt
Det finns flera steg du kan följa för migreringen (manuell) av din applikation från en monolitisk till en mikroservicearkitektur:
Sammantaget kan det vara komplext och tidskrävande att migrera från en monolitisk till en mikrotjänstarkitektur. Det är viktigt att noggrant planera och genomföra migreringen för att säkerställa framgång.
Praktiska verktyg för migrering av monolitisk till mikrotjänster
Det finns flera verktyg som kan hjälpa till med processen att bryta ned en monolitisk applikation till mikrotjänster. Till exempel är IBMs Mono2Micro, Decomposition Tool och Decomposer de mest populära verktygen som hjälper till i nedbrytningsprocessen.
Dessa verktyg tillhandahåller en uppsättning av automatiserade eller halvautomatiska mekanismer för att identifiera mikrotjänster och omfaktorisera koden. Dessutom hjälper de till att installera och hantera den infrastruktur som behövs för att vara värd för mikrotjänsterna.
Auto-nedbrytning för monolitisk till mikrotjänstmigrering: en futuristisk trend
Den senaste boomen inom artificiell intelligens och maskininlärning har revolutionerat traditionella metoder för att utföra våra uppgifter. Skulle det inte vara underbart om maskiner kunde utföra de komplexa monolitiska till mikrotjänsters nedbrytningsuppgifter?
Även om det kan tyckas lätt att använda AI för att hjälpa till att bryta ner en monolitisk applikation till mikrotjänster. Ändå är det en väg full av utmaningar. Det är därför du bara hittar ett fåtal kompletta studier om denna uppgift.
Abdullah et. al. föreslog en oövervakad inlärningsmetod för automatisk nedbrytning av webbapplikationer till mikrotjänster. Följande konceptuella diagram 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 01: Öppna URI-åtkomstloggar
Varje webbsida på en webbplats har en unik enhetlig resursidentifierare (URI). Lyckligtvis har webbservrar som är värd för sådana applikationer åtkomstloggar (t.ex. svarstid och dokumentstorlek) till dessa URI:er. Det första steget är att samla in dessa åtkomstloggar.
Steg 02: Använd klustringsalgoritm för ML
En klustringsalgoritm är en oövervakad maskininlärningsmetod som, givet en uppsättning datapunkter, skapar K-kluster med datapunkter av liknande karaktär. Denna klustringsalgoritm skapar, när den matas med historiska åtkomstloggdata, kluster av URI:er med liknande åtkomsttid och svarsdokumentstorlek.
Steg 03: Klustrar till distribution av mikrotjänster
Du kan skapa en mikrotjänst för varje kluster av URI:er. Sedan kan du distribuera dessa mikrotjänster till valfri molninfrastruktur.
Obs: Denna automatiska nedbrytningsteknik är specifik för monolitiska webbapplikationer och presenteras endast för att ge dig en uppfattning om de senaste trenderna i eran.
Bästa metoder för att migrera från monolitisk till mikroservicearkitektur
Här är några bästa metoder att följa när du migrerar från en monolitisk till en mikrotjänstarkitektur:
- Börja smått: Det är ofta bäst att börja med att migrera en liten, fristående del av applikationen till en mikrotjänstarkitektur. Detta gör att du kan lära dig av processen och göra nödvändiga justeringar innan du tar itu med de större delarna av applikationen.
- Identifiera rätt mikrotjänster: Identifiera noggrant affärskapaciteten för din applikation. Det kräver också att man avgör om dessa funktioner är implementerbara som oberoende mikrotjänster.
- Designa tydliga gränssnitt: Se till att gränssnitten mellan mikrotjänsterna är väldefinierade och lätta att använda. Detta kommer att göra det lättare att utveckla och underhålla mikrotjänsterna.
- Använd behållare: Behållare kan göra distribution och hantering av mikrotjänster enklare, så att du kan paketera mikrotjänsten och dess beroenden tillsammans i en enda, fristående enhet.
- Använd en mikrotjänstvänlig infrastruktur: För att stödja en mikrotjänstarkitektur behöver du en infrastruktur som kan hantera den ökade komplexiteten och trafiken som genereras av mikrotjänsterna. Detta kan innebära att man använder tekniker som servicenät, API-gateways och distribuerad spårning.
- Testa grundligt: Testa mikrotjänsterna noggrant för att säkerställa att de fungerar som förväntat och att gränssnitten mellan dem fungerar korrekt.
- Övervaka och hantera mikrotjänsterna: Det är viktigt att övervaka deras prestanda och hälsa och vidta lämpliga åtgärder om problem uppstår. Detta kan innebära användning av verktyg som logganalys, prestandaövervakning och felspårning.
Kort sagt, noggrann planering och utförande är nyckeln till en framgångsrik migrering. Genom att följa dessa bästa metoder kan du säkerställa att migreringen går smidigt och uppfyller själva syftet.
Slutsats
Microservices-arkitekturen är den mest flexibla och skalbara arkitekturen för den moderna cloud computing-eran. Det låter dig skala specifika delar av applikationen efter behov och ändra eller uppdatera enskilda tjänster utan att påverka hela applikationen. Det kan dock också vara mer komplext att utveckla och underhålla.
I slutändan kommer valet av arkitekturstil att bero på de specifika behoven och målen för din applikation. Faktorer att överväga är applikationens storlek och komplexitet, den erforderliga nivån av skalbarhet och flexibilitet och de resurser som finns tillgängliga för utveckling och underhåll.