Ключевые принципы проектирования микросервисов

В статье автор исследует микросервисный подход к разработке и ключевые принципы проектирования микросервисной архитектуры.

Ключевые слова: микросервисная архитектура, микросервис, проектирование архитектуры приложения, тип связанности.

«Микросервис — это независимо развертываемый компонент с ограниченной областью действия, поддерживающий взаимодействия посредством обмена сообщениями.

Микросервисная архитектура — это стиль проектирования высоко автоматизированных, эволюционирующих программных систем, состоящих из микросервисов, ориентированных на потребности [1]».

Микросервисный подход начал формироваться в начале 2000-х годов, а его популярность значительно возросла в 2010-х. Микросервисная архитектура представляет собой современный подход к проектированию программных систем, обладающий рядом существенных преимуществ по сравнению с традиционной монолитной архитектурой рис.1.

Рис. 1. Архитектурные подходы монолит и микросервисы [4]

Основным принципом данного подхода является декомпозиция приложения на набор небольших, слабо связанных и независимо развертываемых сервисов, каждый из которых отвечает за выполнение определенной бизнес-функции. Такая структура обеспечивает высокую степень масштабируемости системы, позволяя увеличивать производительность отдельных компонентов без необходимости масштабирования всего приложения целиком. Кроме того, микросервисная архитектура способствует повышению гибкости разработки, предоставляя возможность использовать различные технологии и языки программирования для реализации отдельных сервисов, что позволяет выбирать наиболее подходящие инструменты для решения конкретных задач. Независимость сервисов также обеспечивает улучшенную отказоустойчивость системы, так как сбой в работе одного компонента не приводит к полному отказу всего приложения.

Ключевая задача при работе с микросервисами — это их грамотное проектирование, что требует соблюдения определённых принципов и стратегий для создания надежных и стабильных систем. Цель данной статьи — описать основные принципы проектирования микросервисов.

1. База данных для каждого сервиса.

База данных для каждого сервиса означает, что каждый микросервис должен иметь собственное хранилище данных, изолированное от других сервисов. Данный подход позволяет различным сервисам использовать разные типы баз данных, оптимально подходящие для их конкретных задач.

Улучшается масштабируемость, так как независимые базы данных могут быть масштабированы отдельно, в соответствии с нагрузкой на конкретный сервис. Наконец, достигается изоляция отказов, поскольку проблемы с базой данных одного сервиса не влияют на работоспособность других сервисов. Однако следует отметить, что данный принцип также создает определенные вызовы, такие как необходимость обеспечения согласованности данных между сервисами и усложнение процесса выполнения запросов, затрагивающих данные из нескольких сервисов.

2. Принцип слабой связанности.

«Связанность (coupling) представляет собой степень взаимосвязи между сервисами. При создании систем необходимо стремиться к максимальной независимости сервисов, то есть их связанность должна быть минимальной [2]».

Основные аспекты данного принципа включают независимость развертывания и автономность, при которой каждый сервис может быть развернут, обновлен или заменен без влияния на другие сервисы. А коммуникация между сервисами осуществляется через четко определенные API. Реализация принципа слабой связанности способствует повышению гибкости системы. На рис. 2 изображена типы связанности от слабой к сильной.

Рис. 2. Типы связанности [2]

Рассмотрим каждый тип связанности подробнее. Предметная связанность неизбежна при построении микросервисной архитектуры, она отражает обращение одного микросервиса к функциональности другого.

Сквозная связанность проявляется в последовательности вызовов между сервисами. Для выполнения определенной задачи, первый микросервис обращается ко второму сервису через третий, в этом случае третий выполняет только функцию передачи информации дальше.

Общая связанность относится к зависимостям, возникающим из-за использования общих ресурсов или компонентов. Это может быть общая библиотека аутентификации, база данных клиентов или API-шлюз. Хотя такая связанность может упростить разработку, она может усложнить независимое развертывание и обновление сервисов. К примеру, два микросервиса меняют в одной базе данных статус заказов, обработчик заказов выставляет статусы размещен, оплачен и завершен, а микросервис склад собирается, оплачен.

3. Принцип единственной ответственности.

В рамках микросервисов этот принцип постулирует, что каждый сервис должен быть ответственен за одну, четко определенную бизнес-функцию или область. Границы ответственности сервиса должны быть четко очерчены и соответствовать определенному контексту предметной области. Применение данного принципа приводит к упрощению разработки и поддержки, так как каждый сервис фокусируется на решении конкретной задачи, что облегчает понимание и модификацию кода. Наконец, повышается надежность системы, так как изоляция функциональности снижает риск каскадных отказов [3].

В заключение, разработка приложения на основе микросервисной архитектуры имеет массу преимуществ, но для того, чтобы реализовать эти преимущества, необходимо соблюдение принципов проектирования, которые и формируют основу для создания гибкой, масштабируемой и устойчивой микросервисной архитектуры. Эти принципы взаимно дополняют друг друга, способствуя созданию системы, которая может эффективно развиваться и адаптироваться к изменяющимся требованиям бизнеса.

Литература:

1. Митра, Р. Микросервисы. От архитектуры до релиза / Р. Митра, И. Надареишвили. — СПб: Питер, 2023. — 336 c. — Текст: непосредственный.
2. Ньюмен, С. Создание микросервисов / С. Ньюмен. — 2-е изд. — СПб: Питер, 2023. — 624 c. — Текст: непосредственный.
3. Перальта, Х. А. Микросервисы и API / Х. А. Перальта. — СПб: Питер, 2024. — 464 c. — Текст: непосредственный.
4. Современная микросервисная архитектура: принципы проектирования. — Текст: электронный // habr: [сайт]. — URL: https://habr.com/ru/companies/innotech/articles/683550/ (дата обращения: 18.11.2024).