Microservices-Architektur: Ein Markenzeichen für Kompetenz

Monolithische Systeme sind in der heutigen Zeit von Containerisierung und Cloud Computing nicht mehr machbar. Die Komplexität von Softwaresystemen hat in den letzten Jahren zugenommen, und die Erstellung und Wartung monolithischer Systeme wird immer komplexer.

Systemkomponenten werden als Einheit in einem monolithischen System produziert und gebündelt. Das gesamte System müsste neu bereitgestellt werden, wenn eine einzelne Komponente geändert wurde. Dies macht es schwieriger zu skalieren und weniger vielseitig. Die vernetzte und zusammenhängende Struktur eines in sich geschlossenen Systems kann für Entwickler beim Erstellen umfassender Anwendungen eine große Herausforderung darstellen. Betroffene Systeme machen es auch schwierig, wichtige Änderungen vorzunehmen, neue Technologie-Stacks zu übernehmen oder Upgrades und Updates auszuliefern. Eine serviceorientierte Architektur, die aus einer Vielzahl von Diensten besteht, die innerhalb eines Systems miteinander kommunizieren können, setzt überhaupt erst den Rahmen für den Übergang weg von der monolithischen Programmierung.

Die Microservice-Architektur war der nächste Schritt in der Domäne und ein einheitlicheres, aber dennoch granulares Mittel zur Etablierung einer erfolgreichen Softwareentwicklungsstrategie. Der Ausdruck „Microservice-Architektur“ ist in den letzten Jahren aufgetaucht, um eine bestimmte Technik zum Erstellen von Softwaresystemen als Suiten von unabhängig einsetzbaren Diensten zu beschreiben. Obwohl es keine spezifische Definition dieses Architekturstils gibt, gibt es mehrere ähnliche Merkmale rund um die Organisation rund um Geschäftsfähigkeit, automatisierte Bereitstellung, Intelligenz in den Endpunkten und dezentralisierte Verwaltung von Sprachen und Daten.

Es ist ein Softwareentwicklungsansatz, der ein System in kleinere, unabhängige Abschnitte aufteilt und diese dann miteinander verbindet. Autonome Dienste werden zusammengefasst, um die speziellen Anforderungen eines bestimmten Sektors zu erfüllen. Spotify, Amazon, PayPal, Netflix und Twitter haben alle diese neue Erkenntnis zur Kenntnis genommen und machen ausgiebig Werbung dafür.

Was ist Microservices-Architektur?

Der Ausdruck „Microservice-Architektur“ ist in den letzten Jahren immer beliebter geworden, um sich auf einen bestimmten Ansatz für die Architektur von Softwareprogrammen als Suiten von Diensten zu beziehen, die unabhängig voneinander eingesetzt werden können. Auch wenn dieser Baustil nicht genau definierbar ist, teilt er gewisse Merkmale mit anderen architektonischen Ansätzen. Dazu gehören eine auf Geschäftsfähigkeiten basierende Organisation, automatisierte Bereitstellung, Intelligenz in Endpunkten und dezentrale Kontrolle von Sprachen und Daten. Anders ausgedrückt: Die Fähigkeit von Microservices, unabhängig zu arbeiten, ist die treibende Kraft hinter ihrem Aufstieg an die Spitze der Softwareentwicklungsszene.

Die Microservices-Architektur, häufiger einfach als Microservices bezeichnet, ist ein Designparadigma, das bei der Entwicklung von Anwendungssoftware verwendet wird. Microservices ermöglichen es, eine große Anwendung in mehrere kleinere, in sich geschlossene Teile zu zerlegen, von denen jeder für seine eigenen, einzigartigen Aufgaben zuständig ist. Eine einzelne Benutzeranforderung kann dazu führen, dass eine Anwendung, die auf Microservices basiert, viele Aufrufe an ihre eigenen internen Microservices sendet, um ihre Antwort zu erstellen.

Container sind ein großartiges Beispiel für eine Microservices-Architektur, da sie Sie von der Notwendigkeit befreien, sich um die Abhängigkeiten der Dienste zu kümmern, sodass Sie sich auf die Entwicklung der Dienste selbst konzentrieren können. Container sind oft das Mittel der Wahl, um Cloud-native Anwendungen für zeitgemäße Plattformen in Form von Microservices zu entwickeln. Der Begriff „Microservices-Architektur“ bezieht sich auf eine Art von Anwendungsarchitektur, bei der die Anwendung selbst als Sammlung von Diensten aufgebaut ist. Es bietet ein Framework zum unabhängigen Erstellen, Bereitstellen und Verwalten von Architekturdiagrammen und Diensten für Microservices.

Notwendigkeit der Entwicklung einer Microservice-Architektur und Einschränkungen der monolithischen Architektur

1. Anwendungsskalierung

Da erfolgreiche Web-Scale-Unternehmen eine exponentielle Expansion erfahren, muss ihre Software auch eine große horizontale Skalierbarkeit ermöglichen. Gelegentlich muss nur ein CPU- oder I/O-lastiger Teil der Software skaliert und individuell gehandhabt werden (durch mehrsprachige Programmierung implementiert). Monolithische Software funktioniert als einzelne Einheit und wird unter Verwendung einer einzigen Programmiersprache und eines einzigen Tech Stacks erstellt. Um eine horizontale Skalierung zu erreichen, muss die gesamte Anwendung skaliert werden. Da die monolithische Software nur eine einzige Programmiersprache unterstützt, ist es unmöglich, auch nur ein einziges Modul in einer anderen Programmiersprache oder einem anderen Tech Stack zu entwickeln.

2. Entwicklungsgeschwindigkeit

Um die Time-to-Market zu verkürzen, wünscht sich heutzutage jedes Unternehmen eine schnelle Feature-Entwicklung. In einer großen, komplizierten monolithischen Anwendung mit manchmal mehreren Millionen Zeilen ist das Hinzufügen neuer Funktionen aufgrund der enormen kognitiven Belastung, die dem Entwickler auferlegt wird, extrem träge. Module massiver monolithischer Programme sind eng miteinander verbunden, was die Entwicklung neuer Funktionen erschwert. Folglich ist das Hinzufügen neuer Funktionalität zu einem monolithischen Programm häufig träge und kostspielig.

3. Entwicklungsskalierung

Um einen Wettbewerbsvorteil zu erlangen oder niedrig hängende Früchte zu ernten, versuchen Unternehmen häufig, die Entwicklung zu parallelisieren, indem sie mehr Entwickler einstellen. Entwickler können nicht unabhängig auf einer massiven, monolithischen, eng verbundenen Codebasis arbeiten und benötigen häufig zusätzliche Synchronisierung und Wachsamkeit, um zu vermeiden, dass sie sich gegenseitig bei der Arbeit stören. Das Hinzufügen zusätzlicher Entwickler führt nicht zu einer Erhöhung der Funktionen und kann gelegentlich zu weniger Funktionen führen. Aufgrund der hohen kognitiven Belastung, die erforderlich ist, um die gesamte monolithische Codebasis zu verstehen, benötigen neue Mitarbeiter oder frischgebackene Absolventen in der Regel viel Zeit, um ihre ersten Zeilen produktiven Codes zu erstellen. 2008 hatte ich ein Vorstellungsgespräch bei einem Berliner Telekommunikationsunternehmen, bei dem mir der technische Leiter mit einem selbstgefälligen Grinsen erzählte, dass die C++-Codebasis des Unternehmens Millionen von Zeilen umfasst und dass neue Ingenieure erst nach vier bis sechs Monaten produktiven Code produzieren können.

4. Release-Zyklus

Der Veröffentlichungszyklus großer monolithischer Programme ist in der Regel übermäßig lang und reicht von sechs bis zweieinhalb Jahren, mit einer zusätzlichen Verzögerung von einigen Monaten bis zu mehreren Jahren aufgrund ihrer Größe. Große Veröffentlichungszyklen bescheren einem Unternehmen heutzutage häufig einen Wettbewerbsnachteil, da während der Veröffentlichungslücke ein neuer Wettbewerber auf den Markt kommen kann.

5. Modularisierung

In der monolithischen Architektur ist die Barriere zwischen Modulen typischerweise eine interne Schnittstelle. Sobald die Größe des Programms zunimmt, beginnt die Trennung zwischen den Modulen aufzubrechen. Folglich sind Module in monolithischer Architektur häufig eng verbunden statt lose gekoppelt und stark kohäsiv. Wenn wir Softwareentwicklung mit Gesellschaft vergleichen, dann ist monolithische Modularisierung analog zu moralischen und religiösen Prinzipien, die Recht und Ordnung in der Gesellschaft nicht garantieren können.

6. Modernisierung

Bestehende erfolgreiche Apps mussten aus verschiedenen Gründen modernisiert werden (z. B. Nutzung moderner Hardware, Browser, Netzwerkbandbreite, Tech Stack oder Gewinnung guter Entwickler). Die Modernisierung eines monolithischen Programms kann kostspielig und zeitaufwändig sein, da es eine Big-Bang-Modernisierung der gesamten Anwendung erfordert, ohne den Service zu beeinträchtigen.

Arten von Microservices

Differenzielle und integrale Microservices sind die zwei unterschiedlichen Arten von Microservices.

a. Differential

Bei dieser Form der Architektur zerfällt die Architektur in unabhängige Dienste, die in der Lage sind, sich in Transaktionen zu trennen. Dies führt zur Verteilung einer einzelnen Transaktion auf viele Dienste.

b. Integral

Microservices-Anwendungen sind darauf ausgelegt, eine Vielzahl von Microservices zu individualisierten Benutzererlebnissen zu kombinieren. Diese Programme decken mehrere unterschiedliche Anforderungen ab, darunter Service Level Management, Bereitstellung nach Bedarf und dynamische Zusammensetzung.

Eigenschaften von Microservices

1. Autonom

Eine Microservices-Architektur ermöglicht es, jede Servicekomponente separat von den anderen Services zu erstellen, bereitzustellen, zu verwalten und zu skalieren. Dienste müssen ihren Code oder ihre Vorgehensweise nicht mit anderen Diensten teilen. Die gesamte Kommunikation zwischen verschiedenen Teilen erfolgt über wohldefinierte APIs.

2. Spezialisiert

Jeder Dienst basiert auf einem anderen Satz von Fähigkeiten und einem anderen Problem. Wenn Entwickler im Laufe der Zeit mehr Code zu einem Dienst hinzufügen, wird der Dienst möglicherweise in kleinere Dienste aufgeteilt.

3. Komponentenisierung über Dienste

Obwohl Microservice-Architekturen Bibliotheken verwenden, besteht die Hauptmethode, mit der sie ihre eigene Software in Komponenten zerlegen, darin, sie in Dienste zu zerlegen. Bibliotheken sind Komponenten, die in ein Programm eingebunden und über In-Memory-Funktionsaufrufe aufgerufen werden, während Dienste Out-of-Process-Komponenten sind, die mit einem Mechanismus wie einer Webdienstanforderung oder einem Remoteprozeduraufruf kommunizieren. Wir definieren Bibliotheken als Komponenten, die in ein Programm eingebunden und über In-Memory-Funktionsaufrufe aufgerufen werden. (Dies unterscheidet sich von dem, was in vielen OO-Systemen als Dienstobjekt bezeichnet wird. Im Gegensatz zu Bibliotheken können Dienste unabhängig bereitgestellt werden, was einer der Hauptgründe ist, warum sie als Komponenten und nicht als Bibliotheken verwendet werden. Eine weitere Der Vorteil der Verwendung von Diensten anstelle von Komponenten ist die Erzeugung einer transparenteren Komponentenschnittstelle.Eine gute Technik zum Einrichten einer expliziten veröffentlichten Schnittstelle existiertin den meisten Programmiersprachen nicht.

Dokumentation und Disziplin sind in der Regel die einzigen Dinge, die Kunden daran hindern, die Kapselung einer Komponente zu verletzen, was zu einer übermäßig engen Kopplung zwischen Komponenten führen würde. Durch die Verwendung expliziter Remote-Call-Protokolle machen es Dienste ihren Benutzern leicht, dies zu vermeiden. Die Nutzung solcher Dienste ist mit gewissen Nachteilen verbunden. Da Remote-Aufrufe kostspieliger sind als Aufrufe innerhalb desselben Prozesses, müssen Remote-APIs eine feinere Granularität aufweisen, was ihre Verwendung erschweren kann. Wenn Sie die Grenzen eines Prozesses überschreiten, ist es schwieriger, Verhaltensänderungen vorzunehmen, was es schwieriger macht, wenn Sie die Verteilung der Verantwortlichkeiten zwischen den Komponenten ändern müssen.

4. Produkte, keine Projekte

Die meisten Anwendungsentwicklungsinitiativen, denen wir begegnen, folgen einem Paradigma, das als Projekt bezeichnet wird und bei dem das primäre Ziel darin besteht, eine Software zu übergeben, die dann als fertig betrachtet wird. Nach Abschluss des Projekts wird die Software an eine Wartungsorganisation übergeben und das Team, das für die Erstellung verantwortlich war, wird aufgelöst.

Befürworter von Microservices meiden diese Architektur in der Regel zugunsten des Konzepts, dass ein Team während seiner gesamten Lebensdauer Eigentümer eines Produkts sein sollte. Amazons Konzept „you build, you operate it“, bei dem ein Entwicklungsteam die komplette Verantwortung für das Programm übernimmt, während es in der Produktion eingesetzt wird, ist dafür eine prominente Inspirationsquelle. Dies bringt Entwickler in den täglichen Kontakt mit der Funktionsweise ihrer Software in der Produktion und erhöht die Kommunikation mit ihren Benutzern, da sie zumindest einen Teil der Last des Supports für das Programm übernehmen müssen.

5. Dezentrale Governance

Darüber hinaus bevorzugen Microservices-Entwicklungsteams einen eindeutigen Ansatz für Standards. Sie ziehen es vor, hilfreiche Tools bereitzustellen, die andere Entwickler verwenden können, um Herausforderungen anzugehen, die mit denen vergleichbar sind, denen sie begegnen, anstatt sich auf eine Reihe kodifizierter Standards zu verlassen. Typischerweise werden diese Tools von Implementierungen abgeleitet und mit einer größeren Community geteilt, manchmal, aber nicht immer, unter Verwendung eines internen Open-Source-Paradigmas. Jetzt, da git und github de facto das Versionskontrollsystem der Wahl sind, setzen sich Open-Source-Techniken in Organisationen immer mehr durch.

Netflix ist ein großartiges Beispiel für ein Unternehmen, das sich an dieses Prinzip hält. Das Teilen von wertvollem und vor allem kampferprobtem Code als Bibliotheken hilft anderen Entwicklern, vergleichbare Probleme auf ähnliche Weise zu handhaben, während sie bei Bedarf eine andere Methode wählen können. Gemeinsam genutzte Bibliotheken neigen dazu, sich auf die gemeinsamen Belange der Datenspeicherung, Kommunikation zwischen Prozessen und Infrastrukturautomatisierung zu konzentrieren, wie weiter unten ausführlicher erörtert wird.

Für die Microservices-Community sind Ausgaben besonders unerwünscht.

6. Kampferprobte Standards und erzwungene Standards

Es ist ein bisschen paradox, weil Microservice-Teams es vorziehen, die Art von streng durchgesetzten Standards zu vermeiden, die von Business-Design-Gruppen auferlegt werden, aber offene Standards wie HTTP, ATOM und andere Mikroformate verwenden und sogar befürworten werden.

Der Hauptunterschied besteht darin, wie Standards erstellt und implementiert werden. Standards, die von Organisationen wie der IETF kontrolliert werden, werden erst dann zu Standards, wenn es mehrere Live-Implementierungen von ihnen in der größeren Welt gibt, die häufig das Ergebnis erfolgreicher Open-Source-Initiativen sind.

Diese Standards unterscheiden sich grundlegend von den meisten Geschäftsstandards, die häufig von Personen mit begrenzten aktuellen Programmierkenntnissen oder übermäßigem Einfluss des Anbieters erstellt werden.

7. Infrastrukturautomatisierung

Ein Nebeneffekt, den wir bei mehr Automatisierung als Folge von Continuous Delivery und Deployment beobachtet haben, ist die Einführung nützlicher Tools zur Unterstützung von Entwicklern und Betriebsmitarbeitern. Tools zum Erzeugen von Artefakten, zum Pflegen von Codebasen, zum Starten von Basisdiensten oder zum Hinzufügen von Standardüberwachung und -protokollierung sind derzeit relativ weit verbreitet. Das beste Beispiel im Internet ist zweifellos die Sammlung von Open-Source-Tools von Netflix, obwohl es andere gibt, insbesondere Dropwizard, die wir ausgiebig genutzt haben.

Überblick über den Kommunikationsmechanismus in einer Microservices-Architektur

Die Dienste, aus denen sich eine Microservices-Architektur zusammensetzt, werden auf mehreren verschiedenen Servern ausgeführt. Protokolle wie HTTP, AMQP und TCP werden verwendet, um die Kommunikation zwischen diesen vielen Diensten zu erleichtern. Die beiden am weitesten verbreiteten Protokolle sind HTTP/REST und asynchrones Messaging. Das HTTP-Protokoll wird häufig von einer REST-Anwendungsprogrammierschnittstelle (API) für Onlinedienste verwendet. Clients können auf die Ressourcen einer Anwendung zugreifen und diese ändern, indem sie einen einheitlichen Ressourcen-Locator in Verbindung mit HTTP-Methoden wie GET, POST, PUT und DELETE (URL) verwenden. Eine REST-Anwendungsprogrammierschnittstelle (API) fungiert als Einstiegspunkt für die Funktionalität einer Anwendung. Clients kommunizieren ihre Anforderungen an Dienste, indem sie Anfragen an APIs senden. Clients haben die Möglichkeit, direkt mit den Microservices zu kommunizieren oder über ein API-Gateway zu gehen.

Für alle Anfragen an die Dienste, die ein API-Gateway-Muster verwenden, wird ein einziger Einstiegspunkt festgelegt. Das Application Programming Interface (API)-Gateway leitet, wenn es eine Anfrage von einem Client empfängt, die Anfrage an den richtigen Dienst weiter.

Das API-Gateway-Muster hat eine Reihe von Varianten, von denen eine das Backend für das Frontend-Muster ist. Dieses Design erstellt ein eigenes API-Gateway für jeden Clienttyp (z. B. ein Gateway für mobile Clients und ein anderes für Webanwendungen).

Es wird empfohlen, die Kommunikationspegel zwischen den verschiedenen Diensten niedrig zu halten. Asynchrone Kommunikation ist synchroner Kommunikation in Situationen überlegen, in denen Kommunikation ein Muss ist. Es ist nicht erforderlich, dass der Dienst, der die Anforderung gesendet hat, auf eine Antwort wartet, bevor er seinen Betrieb fortsetzt.

Wenn sie in die Datenbank integriert sind, sind Messaging-Warteschlangen und Streaming-Systeme gute Möglichkeiten, asynchrone Kommunikation zu ermöglichen. Wenn diese Systeme außerdem Transaktionssemantik für eine Datenoperation und das Senden einer Nachricht bereitstellen, sind sie in der Lage, diese beiden Anforderungen zu erfüllen. Dadurch wird die Bereitstellung von Microservices einfacher und skalierbarer. Wenn nur REST-APIs verwendet werden, wird die Kommunikation zwischen den Microservices gezwungen, synchron zu sein, was häufig Wachstum verhindert.

Wofür wird die Microservices-Architektur verwendet?

Microservices ist ein trendiger Architekturstil, der darauf abzielt, komplexe Systeme als Sammlungen feinkörniger und lose gekoppelter Softwareartefakte, sogenannte Microservices, zu entwerfen; Jeder Microservice implementiert einen kleinen Teil oder sogar eine einzelne Funktion der Geschäftslogik von Anwendungen. Microservices werden immer beliebter, weil sie darauf abzielen, komplexe Systeme als Sammlungen feinkörniger und lose gekoppelter Softwareartefakte zu entwerfen. Microservices werden häufig eingesetzt, um den Prozess der Anwendungsentwicklung zu beschleunigen.

Die Idee von Micro wurde als Reaktion auf die monolithische Infrastruktur entwickelt, auf der die meisten Organisationen ursprünglich aufgebaut wurden, insbesondere wenn das betreffende Unternehmen seit mindestens zehn Jahren in Betrieb ist. Jede Komponente einer Microservice-Architektur umfasst anstelle eines monolithischen Designs die folgenden Funktionen:

• CPU einzigartig
• Eigenes Betriebssystem und Laufzeitumgebung
• In vielen Fällen wird ein spezialisiertes Team daran arbeiten, um sicherzustellen, dass jeder Dienst von den anderen unterscheidbar ist.

Aufgrund dieses Designs ist jeder Dienst in der Lage:

• Führen Sie ein eigenes, einzigartiges Verfahren aus
• Kommunizieren Sie selbstständig miteinander, ohne auf die Kommunikation der anderen Microservices oder der Anwendung als Ganzes angewiesen zu sein.

Java-basierte Microservices-Architekturen sind weit verbreitet, insbesondere solche, die mit Spring Boot erstellt wurden. Zudem werden oft Microservices und serviceorientierte Architektur miteinander verglichen. Die beiden Ansätze haben beide das gleiche Ziel, nämlich große Softwareprogramme in überschaubarere Teile zu unterteilen, aber ihre Methodik ist unterschiedlich. Darüber hinaus stehen viele Unternehmen unter dem Druck ihrer Konkurrenten, Anpassungen an ihren Systemen so schnell wie möglich vorzunehmen und gleichzeitig die Auswirkungen solcher Anpassungen auf die Verfügbarkeit ihrer Systeme zu minimieren. Dies erfordert geeignete Designs, architektonische Stile und Entwicklungstechniken. Software Engineering bietet eine Vielzahl von Paradigmen, die diese Anforderungen teilweise erfüllen können. Diese Paradigmen zerlegen Softwaresysteme in feinkörnige Softwareeinheiten, was die Modularität, Wartbarkeit und Wiederverwendbarkeit verbessert und folglich die Zeit reduziert, die benötigt wird, um ein Produkt auf den Markt zu bringen.

Kurz gesagt, es bietet Agilität auf lange Sicht. Microservices ermöglichen eine verbesserte Wartbarkeit in komplexen, großen und hochskalierbaren Systemen, indem sie die Erstellung von Anwendungen ermöglichen, die auf einer großen Anzahl unabhängig einsetzbarer Dienste basieren, von denen jeder seinen eigenen granularen und autonomen Lebenszyklus hat. Dies wird erreicht, indem die Erstellung von Anwendungen ermöglicht wird, die auf einer großen Anzahl von Diensten basieren.

Microservices haben den zusätzlichen Vorteil, dass sie eigenständig skalieren können. Sie müssen keine einzelne, monolithische Anwendung haben, die Sie als einzelne Entität skalieren müssen, da Sie stattdessen einzelne Microservices skalieren können. Auf diese Weise können Sie nur den funktionalen Bereich des Programms erweitern, der zusätzliche Verarbeitungsleistung oder Netzwerkbandbreite erfordert, um den Bedarf zu decken, anstatt andere Teile der Anwendung zu skalieren, die keine Skalierung erfordern. Das führt zu Kosteneinsparungen aufgrund des geringeren Bedarfs an Hardware.

Hier sind einige Beispiele für Microservices-Architekturen

a. Website-Umzug

Umzug einer Website ist möglich; Beispielsweise kann eine Website, die auf einer komplexen monolithischen Plattform gehostet wird, auf eine cloudbasierte und containerbasierte Microservices-Plattform verlagert werden.

b. Medieninhalt

Ein skalierbares Objektspeichersystem kann verwendet werden, um Bilder und Video-Assets zu speichern, und eine Microservices-Architektur kann verwendet werden, um diese Materialien direkt dem Web oder Mobilgeräten anzubieten.

c. Finanzverhandlungen und Abrechnung

Es ist möglich, die Zahlungsabwicklung und die Bestellung als zwei getrennte Serviceleistungen zu behandeln. Dadurch ist es möglich, Zahlungen entgegenzunehmen, selbst wenn es ein Problem mit dem Abrechnungssystem gibt.

d. Datenverarbeitung

Modulare Datenverarbeitungsdienste können durch den Einsatz einer Microservices-Plattform, die auch für die Datenverarbeitung genutzt werden kann, in ihrer Cloud-Unterstützung verbessert werden.

Entwurfsmuster für Microservices

Die Mustersprache ist Ihr Leitfaden!

a) Zerlegungsmuster

• Bulkhead trennt wichtige Ressourcen wie Verbindungspool, Arbeitsspeicher und CPU für jede Arbeitslast oder jeden Dienst. Durch die Bereitstellung von Bulkheads kann ein einzelner Workload (oder Dienst) nicht alle Ressourcen nutzen, wodurch andere ausgehungert werden. Dieser Ansatz verbessert die Robustheit des Systems, indem durch einen Dienst verursachte Kaskadenfehler eliminiert werden. Dieses Muster wird Schott genannt, weil es den unterteilten Trennwänden eines Schiffsrumpfes ähnelt. Unterteilen Sie Dienstinstanzen in verschiedene Gruppen, basierend auf den Last- und Verfügbarkeitsanforderungen des Kunden. Diese Architektur hilft beim Isolieren von Fehlern und ermöglicht es Ihnen, die Servicefähigkeit für einige Benutzer auch während eines Ausfalls aufrechtzuerhalten.
• Sidecar installiert hilfreiche Komponenten einer Anwendung als eigenständigen Container oder Prozess, um Isolation und Kapselung zu ermöglichen. Dieses Muster kann auch ermöglichen, dass Anwendungen aus unterschiedlichen Komponenten und Technologien bestehen. Dieses Muster wird Sidecar genannt, weil es einem an einem Motorrad befestigten Beiwagen ähnelt. Im Design ist der Sidecar an eine übergeordnete Anwendung gekoppelt und bietet unterstützende Funktionalitäten für die Anwendung. Der Sidecar folgt ebenfalls der gleichen Lebensdauer wie die Elternanwendung und wird zusammen mit der Elternanwendung erstellt und beendet. Das Sidecar-Muster wird häufig als Sidekick-Muster bezeichnet und ist das letzte Zerlegungsmuster, das wir in diesem Beitrag zeigen.
• Strangler Fig unterstützt das inkrementelle Refactoring einer Anwendung, indem bestimmte Teile der Funktionalität schrittweise durch neue Dienste ersetzt werden.

b) Integrationsmuster

1. Verkettetes Microservice-Muster

Für einzelne Services oder Microservices wird es mehrere Abhängigkeiten geben, zum Beispiel ist der Microservice Sale von den Microservices Products und Order abhängig. Ein verkettetes Microservice-Entwurfsmuster hilft Ihnen dabei, eine konsolidierte Antwort auf Ihre Anfrage zu liefern. Ein Microservice-1 empfängt die Anfrage und kommuniziert dann mit einem Microservice-2; es kann auch mit einem Microservice-3 kommunizieren. Alle diese Dienstaufrufe sind synchron.

2. Aggregatormuster

Beim Aufteilen der Geschäftsaktivität in viele kleinere logische Codeteile ist es wichtig zu überlegen, wie die von jedem Dienst bereitgestellten Daten zusammengeführt werden. Der Kunde kann hierfür nicht haftbar gemacht werden.

Das Aggregator-Muster hilft bei der Lösung dieses Problems. Es beschreibt, wie wir Daten aus mehreren Quellen kombinieren und dann dem Benutzer das Endergebnis geben können. Dies ist auf zwei Arten möglich:

• Ein zusammengesetzter Microservice ruft alle erforderlichen Microservices auf, aggregiert und ändert die Daten und gibt sie dann zurück.
• Neben der Aufteilung der Anfrage auf mehrere Microservices kann ein API-Gateway die Daten auch aggregieren, bevor es sie an den Verbraucher weitergibt.

3. Proxy-Muster

Wir bieten nur Microservices über das API-Gateway an. Ich erlaube dem GW, API-Eigenschaften wie Sicherheit und Klassifizierung von APIs zu erwerben. In diesem Fall besteht das API-Gateway aus drei API-Modulen:

• Mobile API, die die API für den mobilen FTGO-Client implementiert
• Browser-API, die die API für die im Browser ausgeführte JavaScript-Anwendung implementiert
• Öffentliche API, die die API für Drittentwickler implementiert

4. Verzweigungsmuster

Es ist möglich, dass ein Microservice die erforderlichen Daten aus einer Vielzahl unterschiedlicher Quellen, einschließlich anderer Microservices, abrufen muss. Das Branch-Microservice-Muster ist eine Mischung aus den Entwurfsmustern Aggregator und Chain. Es ermöglicht die gleichzeitige Anforderungs-/Antwortverarbeitung von zwei oder mehr Microservices und kombiniert die Vorteile beider. Der aufgerufene Microservice kann aus mehreren anderen Microservices bestehen. Das Brach-Muster kann auch verwendet werden, um eine einzelne Kette von Microservices oder mehrere Ketten derselben Art aufzurufen, je nach den Anforderungen Ihres Unternehmens.

Vorteile der Microservices-Architektur

In absehbarer Zeit wird der Bedarf an Microservices dramatisch zunehmen. Mithilfe von Microservices werden Legacy-Programme aktualisiert. Durch Refactoring können monolithische Apps in Microservices aufgeteilt werden. Dies führt zu einer fortschreitenden Modernisierung veralteter Software und ist einer Neuentwicklung des Produkts mittels Microservices vorzuziehen. Die Anwendungsentwicklung könnte stark von einem Microservices-Design profitieren. Nachfolgend sind einige der wichtigsten Vorteile aufgeführt:

a. Überlegene Produktivität

Es ist einfacher, eine Anwendung zu erstellen und zu warten, wenn sie in kleinere, autarke Abschnitte unterteilt ist. Abhängig von seinen Anforderungen kann jeder Service mithilfe mehrerer Programmiersprachen, Technologien und Softwareumgebungen unabhängig entwickelt, bereitgestellt und gewartet werden. Da jede modulare Komponente einer Anwendung eine kleinere Codebasis hat, ist es einfacher, mehrere Dienste freizugeben, zu skalieren, bereitzustellen und zu testen, und verwandte Aufgaben können auf Entwicklungsteams aufgeteilt und gleichzeitig ausgeführt werden.

b. Bessere Ausfallsicherheit

Jeder Microservice in einer Microservices-Architektur ist ein einzelner Service, der entwickelt wurde, um ein Feature einer Anwendung zu bedienen und diskrete Aufgaben auszuführen. Jeder Microservice ist über einfache Schnittstellen mit anderen Diensten verknüpft, um geschäftliche Belange zu bearbeiten. Nach der Etablierung eines Microservice-basierten Designs wird der gesamte Prozess der Erkennung und Behebung leistungsbezogener Probleme ziemlich einfach.

Da diese Form des Designs im Vergleich zu einzelnen Modulen einen verbesserten Fehlerisolationsmechanismus bietet, sind größere Anwendungen oft von einem einzelnen Fehler nicht betroffen. Langfristig wird das Risiko zukünftiger Ausfallzeiten daher erheblich verringert, da die Entwickler ein Zeitfenster haben, um ein Update zu veröffentlichen oder ein Modul zu ersetzen, ohne das gesamte Programm neu starten zu müssen.

c. Erweiterte Skalierbarkeit

DevOps-Teams können den optimalen Technologie-Stack für jedes Modul auswählen, ohne sich Gedanken über Inkompatibilität machen zu müssen, wenn jeder Dienst mit einer anderen Programmiersprache oder Technologie erstellt wird. Einzelne Dienste können unabhängig voneinander erweitert werden, und neue Komponenten können ohne Systemausfallzeiten oder Neubereitstellung hinzugefügt werden. Darüber hinaus können Dienste auf viele Server aufgeteilt werden, wodurch die Auswirkungen auf die Leistung hochanspruchsvoller Komponenten abgemildert werden. Innerhalb von Sekunden können Microservices horizontale Skalierung liefern.

In Wirklichkeit ist es die hohe horizontale Skalierung, die Organisationen wie Netflix, Spotify, Uber und Google dazu zwingt, von einer monolithischen zu einer Microservice-Architektur überzugehen. Zweitens, wenn ein Microservice CPU-lastig ist, kann er in einer CPU-optimierten Programmiersprache (C/C++, Rust) geschrieben werden, während andere Microservices in einer interpretierten Sprache (Java, PHP) geschrieben werden können.

d. Continuous Integration / Continuous Delivery (CI/CD)

Continuous Delivery und Integration sind grundlegende Elemente sowohl der agilen Methodik als auch der DevOps-Philosophie. Das Microservice-Design ermöglicht einem funktionsübergreifenden Team das unabhängige Erstellen, Debuggen, Testen, Bereitstellen und Aktualisieren von Diensten, was langfristig zu einer schnelleren Fehlerbehebung und Bereitstellung führt.

e. Modularisierung

In der Microservice-Architektur besteht die Barriere zwischen Microservices aus schwer zu überwindenden physischen (Netzwerk-)Schnittstellen. Folglich bieten gut gestaltete Microservices typischerweise eine „locker verbundene, hoch kohärente“ Modularisierung. Wenn Softwareentwicklung mit der Gesellschaft verglichen wird, dann ist Microservice Modulation mit nationalen und internationalen Gesetzen mit Polizei/Strafen vergleichbar. Wie wir bereits wissen, können strenge nationale und internationale Regeln oft die soziale Ordnung aufrechterhalten.

f. Release-Zeitplan

Das Schönste an der Microservice-Architektur ist, dass jeder Microservice einzeln bereitgestellt werden kann. Infolgedessen ist der Software-Release-Zyklus für Microservice-Anwendungen wesentlich kürzer, und mit CI/CD können jeden Tag viele Releases erstellt werden.

Disadvantages of Microservices Architecture

a. Increased Complexity of Communication Between the Services

When an application is broken up into smaller parts, it takes more time to send and receive messages. When handling requests between the different modules, developers have to be extra careful. Different systems might talk to each other in different ways, so there might be a need for an interpreter. This can make it harder to set up the whole system all at once. One of the biggest problems with microservices is that it might be hard to switch from a monolith to microservices because it's hard to manage.

This basically means that a lot of services made by a lot of different teams are deployed in a lot of different places, making it very hard to manage them. For example, Monolithic Architecture gives the same answer whether a Web app has a few thousand lines of code or several million lines of code (Enterprise Java or Ruby on Rails or PHP). But in Microservice Architecture, there are many possible solutions depending on the applications and use cases.

So, Microservice Architecture is doomed to fail if the wrong solution is used for the wrong application size or type (like putting a child's clothes on an adult man or the other way around). Also, it's hard to design Microservices because they have a lot more moving parts than Monoliths. Most of the time, a Microservice with bad design is worse than a Monolith.

b. Complex Configuration

Despite being isolated and self-contained, a microservice must be regularly configured, especially when it is moved from development to test to staging to production. This arrangement may be rather intricate. Moreover, if a microservice must utilize other microservices, these bindings must be defined before deployment or even during runtime.

c. Context Boundary Translation

Despite the fact that it would be ideal if all microservices within a MOA used the same data structures and communication protocols to interact with one another, this is typically not the case.

d. More Assets in Return for More Autonomy

MOAs demand a great deal of horsepower. Remember that each MOA microservice has its own runtime environment and data storage. In some instances, even the most streamlined microservice might consume the same amount of resources as a single monolithic program.

e. Unfeasible for Small Applications

Larger applications can benefit from microservices design. However, implementation will likely be more time-consuming and difficult for smaller applications.

f. Relatively Complex Deployment

The deployment might be a difficult and complicated process. During deployment, coordination between numerous services would be required. Deploying a WAR file in a container would not be as straightforward as it sounds.

g. Distributed Debugging

The difficulty of troubleshooting a MOA including hundreds of microservices communicating in concert is one of the downsides of microservices. Tracing the course of a request into and out of a MOA is challenging due to the independence of each container. The MOA is opaque if there is no effective monitoring mechanism in place. Logging the internals of a MOA offers a limited perspective, but MOA monitoring requires a comprehensive view.

h. Contributes to Enhanced Fault Tolerance

Large applications with several services deployed have more fault tolerance in the event that any one module fails. Microservices allow applications to continue functioning even if one service fails. This is because the services are not tightly coupled.

ich. Costly

An improper service partition might be expensive. For instance, if an application is improperly partitioned, the services are connected to a certain degree, and they will create numerous inter-service interactions via the network, which can degrade performance.

j. Greater Security Risks

Lastly, because microservices will reside across several environments, computers, and API requests, they provide a greater number of entry points for an attacker to compromise the system.

k. Communication Complexities

Microservices accomplish rigorous modularity and development independence via process/network barriers, as previously mentioned. The disadvantage is that services may only communicate over the physical network, resulting in increased network latency. Microservices may connect with one another in a variety of methods, including synchronous communication using REST, gRPC, and asynchronous communication using Message Queue and Message Broker, each of which has advantages and disadvantages.

Synchronous communication is simpler to build, but it might result in a Distributed Monolith. Asynchronous Communication via Messaging provides greater flexibility at the expense of increased implementation complexity. In Microservice Architecture, choosing the appropriate Communication channel based on the application is equally tough.

l. Komplexe Konfiguration

Obwohl ein Microservice isoliert und in sich abgeschlossen ist, muss er regelmäßig konfiguriert werden, insbesondere wenn er von der Entwicklung zum Testen über das Staging in die Produktion verschoben wird. Diese Anordnung kann ziemlich kompliziert sein. Wenn ein Microservice andere Microservices verwenden muss, müssen diese Bindungen außerdem vor der Bereitstellung oder sogar während der Laufzeit definiert werden.

Microservices-Tools

1. Betriebssystem

Der wichtigste Aspekt bei der Entwicklung einer Anwendung ist die Schaffung einer soliden Basis dafür, wofür das Betriebssystem verantwortlich ist. Linux ist ein Beispiel für diese Art von Betriebssystem, das während des gesamten Anwendungsentwicklungsprozesses häufig verwendet wird. Wenn Sie Linux-Container verwenden, haben Sie Zugriff auf eine eigenständige Ausführungsumgebung. Dies gibt Ihnen die Möglichkeit, eine breite Palette von Diensten zu orchestrieren, von Speicher und Netzwerk bis hin zu Sicherheit und Authentifizierung.

2. Programmiersprachen

Mit Emizentech können Sie jetzt Ihr Programmierrepertoire nahtlos erweitern. Dieses Instrument ist sowohl praktisch als auch zeitgemäß. Im Allgemeinen ist es für die Verwendung mit allen Programmiersprachen ausgelegt. Darüber hinaus ist es mit dem Bytecode kompatibel, der auf dem BEAM angezeigt wird, der auch als Erlang Virtual Machine bezeichnet wird.

3. API-Verwaltungs- und Testtools (API-Gateways)

Das Erstellen und Freigeben von APIs, das Durchsetzen ihrer Nutzungsstandards, das Beschränken des Zugriffs, das Kultivieren der Entwicklergemeinschaft, das Sammeln und Analysieren von Nutzungsstatistiken und das Berichten über die Leistung sind alles Bestandteile der API-Verwaltung.

Tatsächlich besteht eine API-Verwaltungsplattform aus den folgenden Elementen:

• Entwicklerwerkzeuge
• Tor
• Berichterstattung und Analyse

4. Messaging-Tools (Messaging und Event-Streaming)

Damit die Kommunikation stattfinden kann, muss das Microservice-System auf unabhängige Dienste zurückgreifen. Dies ist der Hauptfaktor, der bestimmt, was die Nachrichtenwarteschlange von ihren Benutzern verlangt. RabbitMQ und Apache Kafka sind zwei der beliebtesten Lösungen, die für Messaging verwendet werden.

LinkedIn ist für die Entwicklung der als Apache Kafka bekannten Technologie verantwortlich, die später in die Apache-Community eingebracht wurde.

Muster werden vom RabbitMQ-Tool verwendet, um die Kommunikation zwischen den vielen Microservices zu erleichtern. Darüber hinaus unterstützt es den Prozess der gleichzeitigen Skalierung von Anwendungen.

5. Werkzeugsätze

Einfacher ausgedrückt ist ein Toolkit nur eine Sammlung von Tools, die während der Ausführung eines bestimmten Verfahrens eingesetzt werden. Das Toolkit ist eine Komponente der Microservice-Architektur, die es ermöglicht, viele Apps zu erstellen. Aus diesem Grund gibt es eine Vielzahl von Toolkits, von denen jedes in seiner Anwendung einem bestimmten Ziel dient. Die vielen Tools, die innerhalb von Fabric8 und Seneca zur Auswahl stehen.

• Fabric8 ist eine Plattform-as-a-Service-Technologie, die es Softwareentwicklern mit Hilfe von Git ermöglicht, ein Konfigurationsmanagementsystem für ihre Anwendungen zu erstellen.
• Seneca, das als Node fungiert, wird bei der Entwicklung nachrichtenorientierter Microservices eingesetzt.

6. Architektur-Frameworks und das Js-Toolkit

Da es sich bei Microservices um einen architektonischen Stil handelt, ist es wichtig, auf den architektonischen Rahmen zu achten, den sie verwenden. Dies sind die Frameworks, die in Verbindung mit aktuellen Technologien verwendet werden, um die neuesten Anwendungen zu erstellen. Goa und Kong sind heute die beliebtesten architektonischen Rahmen.

7. Orchestrierungswerkzeuge

Aufgrund der allgemeinen Funktionsweise von Containern und Microservices ist Container-Orchestrierung ein sehr wichtiges Thema, über das man nachdenken sollte. Conductor, Kubernetes und Istio sind die drei Microservices-Orchestrierungslösungen, die am häufigsten für die Container-Orchestrierung verwendet werden. Es gibt jedoch noch viele andere Tools. Als Teil des Open Source Software (OSS)-Ökosystems, das Netflix unterhält, dient der Dirigent als Microservices-Orchestrierungs-Engine. Der Dirigent ist ein Programm, das in der Cloud ausgeführt wird und eine Implementierung namens Flow Orchestrator verwendet, um verschiedene Aktivitäten mithilfe von Microservices auszuführen. Darüber hinaus erleichtert es die Verwaltung und Anzeige aller Interaktionen, die über Microservices hinweg stattfinden.

8. Überwachungstools

Nachdem die Microservice-Anwendung erstellt wurde, müssen die damit verbundenen Aufgaben bearbeitet werden. Sie benötigen Überwachungstools für Ihre Microservices, um dasselbe zu erreichen. Prometheus und Log Stash sind die beiden am häufigsten genutzten Technologien zur Überwachung von Microservices. Logstash ist eine hervorragende Software. Es ist eine Plattform, die es Ihnen ermöglicht, Daten zu konsolidieren, zu speichern und zu manipulieren, und es ist Open Source.

9. Serverlose Tools

Ein wesentlicher Bestandteil von Microservices ist die serverlose Technologie, die oft als Function-as-a-Service bezeichnet wird. Es verbessert die Effizienz des Prozesses der Zerlegung von Objekten in ihre grundlegendsten Komponenten. Sowohl Claudia als auch AWS Lambda sind Beispiele für serverlose Tools, die häufig für die Entwicklung von Microservices verwendet werden. AWS Lambda- und API Gateway-Installationen gehören ebenfalls zu Claudias Aufgaben. Darüber hinaus ist Claudia in der Lage, fehleranfällige Bereitstellungs- und Einrichtungsaktivitäten zu automatisieren und gleichzeitig ihre „out of the box“-Funktionalität beizubehalten.

10. Container, Docker und Kubernetes

• Container: Container virtualisieren im Wesentlichen das Host-Betriebssystem (oder den Kernel) und isolieren die Anforderungen einer Anwendung von denen anderer Container, die auf demselben Computer ausgeführt werden.
• Docker: Docker besteht aus mehreren verschiedenen Teilen, einschließlich einer Container-Laufzeitumgebung, die als dockerd bezeichnet wird, einem Container-Image-Builder, der als BuildKit bekannt ist, und einer Befehlszeilenschnittstelle, die verwendet wird, um mit dem Builder, den Containern und der Engine zu interagieren (genannt Docker).
• Kubernetes ist eine kostenlose Open-Source-Containerverwaltungstechnologie, die eine Gruppe von Computern zu einem einzigen Pool von Rechenressourcen kombiniert. Kubernetes wurde von Google entwickelt. Mit Kubernetes können Sie Ihre Anwendungen in Form von Gruppen von Containern strukturieren, die dann von der Docker-Engine ausgeführt werden. Kubernetes sorgt dafür, dass Ihre Anwendung weiterhin so funktioniert, wie Sie es angeben.

Gängige Muster in der Microservices-Architektur

a. Backend-für-Frontend (BFF)-Muster

BFF bietet eine unkomplizierte Schnittstelle zwischen Frontend und Microservices. Im Idealfall ist das Front-End-Team auch für die Verwaltung des BFF verantwortlich. Ein einzelnes BFF befasst sich ausschließlich mit einer einzelnen UI. Infolgedessen werden wir in der Lage sein, unsere Frontends zu vereinfachen und über das Backend eine einzige Ansicht der Daten zu haben.

b. Entitäts- und Aggregatmuster

Eine Entität ist aufgrund ihrer Identität eine eigenständige Sache. Auf einer E-Commerce-Website kann ein Produktobjekt beispielsweise durch den Namen, die Art und den Preis des Produkts identifiziert werden. Ein Aggregat ist eine Gruppe von Dingen, die als eine Einheit betrachtet werden sollten. Daher wäre eine Bestellung für die E-Commerce-Website die Sammlung (Ansammlung) von Dingen (Einheiten), die ein Kunde gekauft hat. Diese Muster werden verwendet, um Daten sinnvoll zu kategorisieren.

c. Diensterkennungsmuster

Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Erleichterung der Erkennung von Diensten und Anwendungen. Dienstinstanzen können im Kontext der Mikrodienstarchitektur aufgrund von Ursachen wie Dienstausfall, Skalierbarkeit, Dienstbeendigung und Upgrades variieren. Diese Muster geben Werkzeuge für die Entdeckung, um mit dieser Vergänglichkeit umzugehen. Unter Verwendung von Zustandsprüfungen und Dienstausfällen als Auslöser für die Neuverteilung des Datenverkehrs kann der Lastausgleich Diensterkennungstechniken verwenden.

d. Adapter-Microservices-Muster

Das Adapter-Microservices-Design passt sich bei Bedarf zwischen einer geschäftsorientierten API an, die mit RESTful- oder Lightweight-Messaging-Techniken erstellt wurde – unter Verwendung derselben domänengesteuerten Methoden wie ein typischer Microservice – und einer Legacy-API oder einem klassischen WS-*-basierten SOAP-Service. Eine Anpassung ist beispielsweise dann erforderlich, wenn einem Entwicklungsteam die dezentrale Kontrolle über die Datenquelle einer Anwendung fehlt.

e. Strangler-Anwendungsmuster

Das Strangler Pattern ist ein bekanntes Architekturmuster, um eine monolithische Anwendung langsam in Microservices umzuwandeln, indem eine bestimmte Funktionalität durch einen neuen Service ersetzt wird.

Anti-Patterns in der Microservices-Architektur

a. Zusammenhalt Chaos

Services müssen eindeutig auf eine Geschäftsfunktion ausgerichtet sein und sollten nicht versuchen, etwas außerhalb ihres Umfangs zu erreichen. Die funktionale Trennung von Anliegen ist für die Verwaltung der Architektur von entscheidender Bedeutung. Andernfalls würden Agilität, Leistung und Skalierbarkeit ruiniert, was zu einer eng verbundenen Architektur mit Bereitstellungsentropie und Kohäsionschaos führen würde.

b. Layered-Services-Architektur

Einer der häufigsten SOA-Fehler war ein Missverständnis darüber, wie die Wiederverwendbarkeit von Diensten erreicht werden kann. Den Teams ging es vor allem um technische Kohärenz und weniger um funktionale Wiederverwendbarkeit.

c. Komplexität

Ein weiterer wichtiger Faktor für die Unterstützung der Microservices-Architektur ist die organisatorische Reife. Entwicklungsteams müssen reformiert werden, um mehr Verantwortung für den gesamten Stack, DevOps, zu übernehmen, anstatt nur One-Way-Tickets an das Infrastrukturteam zu senden.

d. Schlechte Versionierungsstrategie

Eine ineffektive Versionierungsstrategie führt zu unüberschaubarem Code und Abhängigkeiten. Als Ergebnis sollte ein effizienter Versionierungsansatz für die Microservices-Architektur vorhanden sein. Einer der grundlegendsten Ansätze besteht darin, eine API-Version zu erstellen und die Version in die Routen-URL aufzunehmen.

e. Unsachgemäßes Design von Microservices-Workload-Datenzugriffsmustern

Unsachgemäße Datenzugriffsmuster für Microservices-Workloads: Die Architektur eines Microservices hängt von der Datenbank einer Organisation ab. Datenzugriffsmuster über Microservices hinweg sollten klar getrennt sein. Es ist oft akzeptabel, eine einzelne Datenbank über mehrere Dienstinstanzen hinweg zu verwenden, solange sich die Daten in ordnungsgemäß partitionierten Tabellen/Sammlungen befinden.

f. Abhängigkeitsstörung

Abhängigkeitsstörung ist ein Anti-Pattern, das sich entwickelt, wenn Sie wissen, dass die Dienste in einer bestimmten Reihenfolge bereitgestellt werden müssen, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Wenn die funktionale Trennung der Konzerne nicht kontrolliert wird, kann ein Kohäsionschaos entstehen.

Eine gute Möglichkeit, dieses Anti-Pattern zu vermeiden, ist die Einführung eines API-Gateways.

Unterschiede zwischen monolithischer, Microservices und serviceorientierter Architektur

Wichtige vertikale Märkte, die Microservices verlangen

Gesundheitswesen: Der Markt für Microservices im Gesundheitswesen wird Prognosen zufolge von 130 Millionen US-Dollar im Jahr 2015 auf 519 Millionen US-Dollar im Jahr 2025 wachsen. Der Bedarf an einer schnelleren Einführung von Diensten, einer schnelleren Akzeptanz neuer Technologien und einer besseren Effizienz treibt die Entwicklung in der Gesundheitsbranche voran. Die Gesundheitsbranche sucht nach Antworten für ihre Anforderungen an die Datensicherheit und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften sowie zur Überwindung von Implementierungsschwierigkeiten.

Banken, Finanzen und Versicherungen: Aspen Mesh identifiziert drei wichtige Vorteile von Microservices für Finanzdienstleistungen: erhöhte Sicherheit durch die Schaffung eines eindeutigen Identitätsdienstes, schnellere Bereitstellung neuer Funktionen und eine einfacher zu verwaltende API-Schicht.

Regierung: Zusätzlich zu den verschiedenen Vorteilen der Microservices-Architektur können Regierungsunternehmen von ihrer Fähigkeit profitieren, Funktionen zu entwerfen, die den Geschäftszielen entsprechen, sodass IT-Teams Dienste je nach Bedarf der Bürger einrichten oder verbessern können.

Einzelhandel: Amazon und eBay haben die Vorteile von Microservices für die Einzelhandelsbranche bewiesen, darunter hochgradig zugängliche und skalierbare Dienste und ein effektiveres Bug- und Fehlermanagement.

Medien und Unterhaltung: Im Jahr 2009 migrierte Netflix zu Microservices, und derzeit verarbeitet der Dienst täglich 2 Milliarden Edge-Anfragen mit mehr als 500 Microservices. Die Änderung bietet Geschwindigkeit, Skalierbarkeit und Zugänglichkeit.

Beispiele für Unternehmen, die eine Microservices-Architektur eingeführt haben

Amazon, Coca-Cola und Zalando stellen unter anderem ihre IT-Infrastrukturen auf eine Microservice-Architektur um. Darüber hinaus reorganisieren sie ihre internen Organisationsstrukturen und drängen ihre Unternehmen an die Spitze des Marktes. Die Implementierung einer Microservice-Architektur macht Spaß, wenn Sie sich Wissen von den Besten der Branche aneignen. Hier sind einige der effektivsten Instanzen von Microservices.

#1. Über

Das Eigentumskonzept wurde durch verflochtene monolithische Abhängigkeiten zerstört. Migration wurde herausfordernd. Neue Entwickler konnten nichts zum Monolith beitragen. Kleine Fehler führten zu katastrophalen Ergebnissen. Uber entschied sich für die Implementierung von Cloud-basierten Diensten. Uber hat Microservices für mehrere Vorgänge entwickelt, darunter Rechnungsstellung sowie Fahrgast- und Fahrtenmanagement. API-Gateways werden verwendet, um mit den Diensten zu kommunizieren.

Darüber hinaus hat Uber weltweite Standards für seine Microservices etabliert. Sie liefern quantitative Kriterien für Dokumentation, Zuverlässigkeit, Fehlertoleranz und so weiter. Diese Merkmale wurden anhand kommerzieller Indikatoren wie Seitenaufrufe überwacht. Bald erreichten ihre Dienstleistungen den Höhepunkt der Exzellenz.

#2. Netflix

Netflix migrierte dann zu einer Cloud-basierten verteilten Dateninfrastruktur. AWS wurde verwendet, um horizontal skalierbare Systeme und zusätzliche Dienste/Funktionen bereitzustellen. 2009 begann Netflix mit der Übertragung, die nach fast drei Jahren abgeschlossen war. Dann hat Netflix alle seine benutzerorientierten Anwendungen in autonome Microservices umgewandelt. 2012 war die Renovierung abgeschlossen. Bis 2015 hat Netflix alle Dienstunterbrechungen eliminiert und konnte rund 2 Milliarden API-Anfragen pro Tag verarbeiten. Derzeit hat Netflix über 139 Millionen Nutzer in 190 Ländern. Heute betreibt Netflix ungefähr 700 Microservices-Systeme separat.

#3. Amazonas

Amazon hatte 2001 einen großen Monolithen. 2021 kennt praktisch jeder Amazon Web Services (AWS) – eine interne Lösung, die aufgrund ihrer Überlegenheit zu einem kommerziellen Cloud-Computing-Dienst wurde. Microservices eignen sich hervorragend für E-Commerce, da sie Benutzeraktivitäten, Einkäufe und den gesamten Verkaufstrichter verfolgen können. Laut dem Senior Product Manager bei Amazon

Dann produzieren sie Daten, die für die Optimierung der Produktpräsentation und des Verkaufsprozesses selbst nützlich sind. Amazon ist eines der ersten Unternehmen, bei dem Microservices eine bedeutende Rolle bei der Veränderung der gesamten Organisation spielten. Der weltweite Gigant erzielte erstaunliche Erfolge zu einer Zeit, als Monolith-Design „die Norm“ für den Bau von Informationstechnologiesystemen war.

Alle signifikanten Codeänderungen wurden wochenlang im Bereitstellungsprozess blockiert, bevor sie den Benutzern zur Verfügung gestellt wurden. Amazon setzte Microservices ein, um den Prozess zu rationalisieren und zu verkürzen. Durch die Aufteilung von Strukturen in einzelne Apps konnten Entwickler die Engpässe und die Art der Verlangsamungen ermitteln und die Strukturen als serviceorientierte Architekturen mit jeweils einem kleinen Team für einen einzelnen Dienst neu aufbauen.

Was als Systembereinigung begann, führte zum Wachstum eines der wichtigsten Online-Player in der zeitgenössischen Architektur. Amazon hat den Weg für andere Unternehmen geebnet, indem es eine Reihe von Open-Source-Technologien wie AWS (Amazon Web Services) veröffentlicht hat, die heute allgegenwärtig sind.

#4. Ebay

Das eBay-System unterstützt rund tausend Microservices. Front-End-Erfahrungen wie das Web und native iOS- und Android-Anwendungen kontaktieren zwischengeschaltete Dienste, die die Anrufe koordinieren, die dann mit Back-End-Diensten kommunizieren. Jeder der Dienste hat seine eigene autonome Entwicklungsgruppe. Die meisten Microservices von eBay sind ohne Architekten entstanden, und das System wurde immer von unten nach oben entwickelt. Die meisten großen Firmen, wie eBay, sind auf einer Sammlung polyglotter Microservices gelandet, die nach Kundenwunsch arbeiten und sich natürlich ständig ändern.

#5. SoundCloud

Jeder Dienst wird unabhängig entwickelt und bereitgestellt und verbindet sich mit anderen Diensten über das Netzwerk unter Verwendung einfacher Datenaustauschstandards wie JSON oder Thrift. Während der gesamten Dauer der Umstellung waren die neuen Microservices nicht in der Lage, das relationale Modell in MySQL zu ändern oder, noch schlimmer, eine andere Speicher-Engine zu verwenden. Unter extremen Umständen, wie z. B. Benutzer-zu-Benutzer-Messaging, bei dem ein Thread-basiertes Modell durch ein Chat-ähnliches Modell ersetzt wurde, verwendete das Unternehmen Cronjobs, um separate Datenbanken zu synchronisieren.

#6. Spotify

Um die Synchronisationshölle im Unternehmen zu verhindern, ist Spotify auf einer Microservice-Architektur mit autonomen Full-Stack-Teams konzipiert. Spotify verwendet eine Microservice-Architektur, in der jeder Softwareentwickler in einem geschlossenen „Gebiet“ mit seinen eigenen einzigartigen Fähigkeiten schreibt. Jeder Microservice hat eine einzige, unkomplizierte Verantwortung und in den meisten Fällen eine Datenbank und Logik, auf die kein anderer Prozess zugreifen kann.

Welche Art von Herausforderungen können Sie mit Microservices meistern?

Das ist die Antwort auf die Frage „Welche Schwierigkeiten lösen Microservices?“; Lassen Sie uns die Hindernisse untersuchen, zu deren Überwindung Microservices-Architekturen beigetragen haben.

FALL 1 eBay-Guthaben wiedererlangt

eBay nutzt fast tausend Dienste. Viele Front-End-Dienste senden API-Aufrufe, während die Back-End-Dienste administrative und versandbezogene Vorgänge durchführen. eBay verwendete ursprünglich ein monolithisches Perl- und C++-Programm. Die eBay-Website ist ein primäres Produkt, wie es für viele andere Internet-Titanen der Fall ist. Die Notwendigkeit, der eBay-Website mehrere inkrementelle Funktionen hinzuzufügen, nahm weiter zu. Darüber hinaus musste diese Art von Website 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche zugänglich sein, auch wenn neue Funktionen hinzugefügt wurden.

Aufgrund der Notwendigkeit, Ausfallzeiten zu minimieren, entschied sich eBay für den Wechsel zur Microservices-Architektur. Dadurch konnte die Seite stabiler werden und die asynchrone Integration gefördert werden. Es wurden erhebliche Verbesserungen an der Bereitstellungsflexibilität und der Dauer des Release-Zyklus vorgenommen. Wenn Dienste isoliert wurden, stieg die Leistungseffizienz und die Skalierung wurde einfacher.

FALL 2 Uber und schnelle Expansion

Uber, der beliebteste Taxidienst, begann mit einem einzigen Paket für Pendler in San Francisco, wo es ursprünglich implementiert wurde. Diese eng verbundene Software war in der Lage, die meisten, wenn nicht alle Geschäftsaktivitäten zu verwalten, einschließlich Abrechnung, Zahlungen und Fahrerverbindungsdienste. Als sich das Unternehmen entwickelte, begannen die Dinge jedoch zu sinken. Uber hatte sein Versorgungsgebiet erweitert und andere Dienstleistungen angeboten.

Als weitere Funktionen hinzugefügt wurden, wurde das Paket zusammenhängender. Die gesamte Logik war an einem Ort enthalten, und es begannen Schwierigkeiten aufzutauchen. Bald erforderte sogar eine kleine Änderung, dass das gesamte Programm neu bereitgestellt werden musste. Kontinuierliche Integration wird fast sofort zu einer großen Belastung.

Das Fehlen des Eigentumsmodells war auf die vielen voneinander abhängigen Abhängigkeiten des Monolithen zurückzuführen. Daher war die Migration schwierig. Es kam auch vor, dass neu eingestellte Entwickler nicht zum Monolith beitragen konnten. Selbst wenn ein kleiner Fehler passierte, waren die Folgen schwerwiegend. Zu diesem Zeitpunkt trafen sie die Entscheidung, Microservices zu implementieren. Ihre Bewegung dauerte einige Zeit. Sie zerlegten den gesamten Dienst und migrierten die monolithische Anwendung zu einer auf Mikrodienste ausgerichteten Architektur, die mit Python, Node.js und Apache Thrift erstellt wurde.

FALL 3 Verbesserte Betriebszeit von Twitter

Es war die gleiche alte Geschichte: Twitter verwendete zuerst ein monolithisches Design, was sehr sinnvoll war. Als sich jedoch mehr Personen bei Twitter registrierten, traten Probleme auf. Das SDLC wurde größer und umständlicher, mit längeren Bauzeiten, und seine Skalierbarkeit verschlechterte sich erheblich, wobei gelegentlich Fehlermeldungen wegen Überkapazität auftauchten.

Twitter griff auf die Änderung der Architektur zu Microservices zurück, um dieses Problem zu lösen. Jeder Microservice wurde so erstellt, dass er modular, klar definiert und autonom ist. Sie können jede Komponente einzeln testen und bereitstellen. Sie können auch unabhängig gemessen werden. Bald verschwanden die Fehlermeldungen vollständig.

FALL 4 KarmaWifi und Spaghetti-Code

Es gibt Leute, Gadgets und einen Laden auf Karma. Zu einem bestimmten Zeitpunkt, als ein monolithisches Programm verfügbar war, endete benutzerbezogener Code in gerätebezogenen Teilen. Darüber hinaus folgten die Store-APIs den Geräte-APIs. Bald wurde es schwierig festzustellen, was sich geändert hat und wer es geändert hat. Obwohl das ursprüngliche Ziel darin bestand, den Monolithen in funktionale Bibliotheken zu unterteilen, stellte sich heraus, dass die Erweiterung und Anpassung an neuere Softwareversionen eine Herausforderung darstellen würde. Außerdem könnten sie nicht mit zukünftigen Innovationen experimentieren, die auf den Markt kommen werden.

Zu diesem Zeitpunkt hatte man sich für eine auf Microservices basierende Architektur entschieden. Wenn sie es für notwendig erachteten, trennten sie Teile der Back-End-Anwendung in einzelne Dienste. Die Teile waren anfangs riesig, aber im Laufe der Zeit wurden sie in kleinere Dienste unterteilt. Letztendlich hatte jeder Microservice eine einzige Aufgabe und eine maximale Größe, um die man sich kümmern musste.

FALL 5 Verbesserte Leistung von Walmart

Das Microservices-Abenteuer von Walmart begann mit dem Erwerb einer DevOps-Plattform von einem winzigen Unternehmen namens OneOps. Sie entschieden sich dafür, es zu einer Open-Source-Initiative zu machen, damit sie einen Beitrag zur Community leisten können.

Sie begannen, Technologien wie Node.js und Cassandra-Datenbanken zu nutzen, um verschiedene Microservices zu erstellen, die dynamisch über APIs ausgelöst werden konnten. Ziel war es, Entwicklern, die in den vielen Geschäftsbereichen von Walmart arbeiten, den Besitz ihrer Apps zu erleichtern und sie dazu zu befähigen. Sie entdeckten, dass dies die Abhängigkeit von einer zentralisierten IT-Gruppe verringerte.

Letztendlich trug die Fähigkeit der Entwickler, die Back-End-Fähigkeiten der E-Commerce-Angebote der Organisation zu erweitern, zu einer Steigerung der geschäftlichen Agilität bei.

Wie implementiert man eine Microservices-Architektur auf Android und iOS?

1. Schritt 1: Entscheiden Sie, ob es wirklich das ist, was Ihr Unternehmen braucht.
2. Schritt 2: Wenn ja, schauen Sie sich die bereits vorhandene Infrastruktur an.
3. Schritt 3: Bereiten Sie Ihr Team auf die Anwendung der Methode vor.
4. Schritt 4: Wenn Sie von einem monolithischen System zu einem Microservices-System wechseln, erkundigen Sie sich bei Ihrem Datenadministrator, ob er gut informiert ist und die Aufgabe versteht.
5. Schritt 5: Wählen Sie die Sprache und das Framework für die Codierung aus.
6. Schritt 6: Richten Sie die grundlegende Architektur mit Diensten, Containern und Vorlagen für virtuelle Maschinen ein.
7. Schritt 7: Teilen Sie die Datenbank in viele kleinere Datenbanken auf, wenn Ihre Architektur ein „Monolith“ ist.
8. Schritt 8: Platzieren Sie die API-Gateways.
9. Schritt 9: Verfolgen Sie das Tracking und erstellen Sie eine Karte davon.
10. Schritt 10: Testen Sie mithilfe der Automatisierung.

Sind Microservices die Zukunft?

Das Hauptziel dieses Artikels besteht darin, die grundlegenden Konzepte und Prinzipien von Microservices zu erläutern. Wenn wir uns bemühen, dies zu erreichen, ist es offensichtlich, dass wir den Microservices-Architekturstil als ein wesentliches Konzept betrachten – eines, das Unternehmensanwendungen sorgfältig prüfen sollten. Kürzlich haben wir eine Reihe von Systemen entwickelt, die diese Methode verwenden, und wir kennen andere, die diese Methode schätzen. Amazon, Netflix, The Guardian, der UK Government Digital Service, realestate.com.au, Forward und Comparethemarket.com gehören zu denen, von denen wir wissen, dass sie in irgendeiner Form Pionierarbeit im Architekturstil leisten.

Die tatsächlichen Auswirkungen architektonischer Entscheidungen zeigen sich oft erst Jahre später. Ein gutes Team mit einem starken Streben nach Modularität hat gelegentlich ein monolithisches Design konstruiert, das sich im Laufe der Zeit verschlechtert hat. Viele Einzelpersonen argumentieren, dass eine solche Verschlechterung bei Microservices weniger möglich ist, da Servicegrenzen offensichtlich und schwer zu beheben sind. Wir können die Reife von Microservice-Architekturen jedoch erst dann genau bewerten, wenn wir über eine ausreichende Anzahl von Systemen mit ausreichendem Alter verfügen.

Es gibt durchaus Gründe anzunehmen, dass sich Microservices langsam entwickeln werden. Der Erfolg jeder Komponentisierungsbemühung hängt davon ab, wie gut Software in Komponenten passt. Es ist schwierig zu bestimmen, wo die Komponentengrenzen platziert werden sollten. Evolutionäres Design erkennt die Schwierigkeit an, korrekte Grenzen festzulegen, und daher die Bedeutung, es einfach zu machen, sie zu überarbeiten. Wenn es sich bei Ihren Komponenten jedoch um Dienste mit externer Kommunikation handelt, ist das Refactoring weitaus schwieriger als bei der Arbeit mit In-Process-Bibliotheken.

Das Verschieben von Code über Dienstgrenzen hinweg ist komplex, alle Schnittstellenänderungen müssen zwischen den Teilnehmern vereinbart werden, zusätzliche Kompatibilitätsebenen müssen eingerichtet werden und das Testen ist kompliziert. Wenn sich die Komponenten nicht sauber zusammensetzen, verlagern Sie die Komplexität nur von innerhalb einer Komponente zu den Verbindungen zwischen Komponenten. Das verschiebt nicht nur die Komplexität, sondern sie verlagert sie auch an einen weniger expliziten und schwieriger zu beherrschenden Ort. Wenn man das Innere einer winzigen, einfachen Komponente untersucht, übersieht man leicht die komplizierten Verknüpfungen zwischen Diensten und kommt zu dem Schluss, dass die Dinge besser sind, als sie tatsächlich sind.

Schließlich ist die Teamkompetenz zu berücksichtigen. Geschickte Teams werden eher neue Praktiken annehmen. Ein Ansatz, der für ein hochqualifiziertes Team erfolgreicher ist, funktioniert jedoch möglicherweise nicht immer für ein weniger qualifiziertes Team. Wir haben mehrere Beispiele für inkompetente Teams gesehen, die schlampige monolithische Strukturen aufgebaut haben, aber es wird einige Zeit dauern, um festzustellen, was passiert, wenn diese Art von Chaos bei Microservices auftritt. Ein lausiges Team wird immer ein schlechtes System hervorbringen; Es ist schwer zu sagen, ob Microservices die Situation unter diesen Umständen verbessern oder verschlechtern.

 Also schreiben wir dies mit vorsichtigem Optimismus. Wir glauben, dass Microservices hier bleiben werden!

Warum EmizenTech wählen?

Emizentech kann Sie bei der Migration Ihrer Anwendung von einer monolithischen Architektur zu einer Microservices-Architektur unterstützen. Wir können Sie dabei unterstützen, Ihre Unternehmensanwendung einfach zu warten und skalierbar zu machen. Wenn Sie Ihr Geschäft ausbauen und weiterentwickeln möchten und dafür nach neuen Wegen suchen, kann emizentech Ihnen auf die richtige Weise helfen und gleichzeitig für langfristiges Wachstum sorgen. Sie können auch unsere Website besuchen, um mehr über Microservices zu erfahren, herauszufinden, ob Ihr Unternehmen dafür bereit ist, und darüber zu sprechen, wie diese Architektur implementiert werden kann. Es ist eine Möglichkeit, Software zu erstellen, die sich darauf konzentriert, eine Anwendung in Module zu zerlegen, die nur eine Sache tun und gut definierte Schnittstellen haben.

Die Unterscheidungsmerkmale unserer Dienstleistungen sind:

• Eine domänengesteuerte Architektur zur Vermeidung von Anwendungsausfällen
• Stellen Sie eine hohe Skalierbarkeit sicher
• Dezentrales Datenbankdesign
• Aktivieren Sie eine einfache Fehlerisolierung und
• Ermöglichen Sie Continuous Delivery mithilfe der DevOps-Kultur.

Abschließende Gedanken

Mach den nächsten Schritt!

In diesem Blog haben wir uns bemüht, die verschiedenen Facetten der Microservices-Architektur und die Möglichkeiten, die sie bietet, zu untersuchen. Die Funktionalität eines Anwendungssystems kann durch einen Architekturansatz, der als Microservices bezeichnet wird, in mehrere kleinere Funktionseinheiten zerlegt werden. Die Implementierung und Verwaltung der Dienste werden getrennt voneinander abgewickelt. Wenn monolithische Systeme mithilfe einer Microservice-Architektur in kleinere Teile zerlegt werden, steigt die Anzahl der einzelnen Komponenten dramatisch an.

Daher ist eine effiziente Verwaltung der zwischen ihnen bestehenden Abhängigkeiten erforderlich. Im Vergleich zu einer monolithischen Softwarearchitektur stellt die Erstellung und Ausführung einer Microservice-Architektur eine Reihe von Herausforderungen dar und erfordert einen Paradigmenwechsel. In ähnlicher Weise ist die Microservice-Architektur keineswegs ein Wundermittel, das die Komplexitätsprobleme lösen kann, die in allen Arten von Systemen auftreten.

Alles in allem halten wir die Microservice-Architektur für ein äußerst hilfreiches und komfortables Werkzeug für die zeitgemäße Softwareentwicklung. Die Microservice-Architektur ist die einzig praktikable Strategie für große Unternehmen, die normalerweise komplizierte Software erstellen, da sie die einzige Methode ist, um effektiv mit Komplexität umzugehen und einen Wettbewerbsvorteil auf dem Markt zu wahren. Microservice Architecture sollte für eine nachhaltige Softwareentwicklung genutzt werden, die nicht nur großen Konzernen, sondern auch kleinen und mittelständischen Unternehmen langfristigen Nutzen bringen kann.

Es ist wichtig anzumerken, dass Early Adopters der Microservice-Architektur wie Spotify, Netflix, LinkedIn, Amazon und Google durch die Einführung der Microservice-Architektur große Wettbewerbsvorteile gegenüber ihren Konkurrenten erzielen konnten. Die Entwicklung und Untersuchung eines Architekturmodells sind beides praktikable Optionen, um dieses Unterfangen zu unterstützen. Diese Methode verspricht, die Dinge zu vereinfachen und das Leben für Entwickler einfacher zu machen, ohne das Endergebnis zu beeinträchtigen, was besonders wichtig ist, da Unternehmen in eine neue Phase des harten Wettbewerbs eintreten.

Die überwiegende Mehrheit der Unternehmen ist daran interessiert, ihre Kosteneffizienz zu steigern, und vor diesem Hintergrund wird erwartet, dass serverlose Architekturen im Laufe der kommenden Jahre an Popularität gewinnen werden. Die potenzielle Reichweite von Microservices in der Zukunft der Welt scheint ziemlich vielversprechend zu sein.

Können Microservices Ihr Unternehmen voranbringen? Kontaktieren Sie uns gerne für ein unverbindliches Beratungsgespräch!

Danke fürs Lesen!

Häufig gestellte Fragen zur Microservices-Architektur